建筑领域不同建造方式碳排放对比分析探讨

殷 涛，梅聪健

（湖北广盛建设集团有限责任公司，湖北 宜昌 443003）

0 引言

在过去的几十年中，由于经济快速发展，城镇化率迅速提升，建筑规模不断扩大，导致我国建筑领域碳排放持续增长。根据国内外相关机构研究统计，现阶段我国建筑领域碳排放量约占社会总体排放量的 40 %，其中建筑运行阶段约占 21 %，建材生产及运输阶段约占 18 %，建筑建造及拆除阶段约占 1 %。根据相关机构测算，按照现有政策及建筑节能标准，我国建筑领域碳排放将于 2038 年左右达到峰值。结合目前我国建筑规模及用能需求持续增长的发展趋势，建筑领域碳排放要实现 2030 年达峰面临巨大挑战。

建筑领域碳排放按建筑全寿命周期大致可分为：建材生产及运输、建造及拆除、运行（见图 1）三个阶段。

图1 建筑全寿命周期示意图

1 碳排放对比——项目介绍

1.1 工程概况

大家·晴川明月居住项目位于宜昌市西陵区东湖一路与珍珠路交汇处，总建筑面积为 106 935.28 m2，由 6 栋高层住宅、两层地下室、沿街商业及附属工程组成，1 #、3 #、7 # 楼为 34 F、2 # 楼为 30 F，5 # 楼为 22 F，6 # 楼为 33 F。本项目含传统现浇和装配式两种建造方式。其中 3 #、6 # 为装配式建筑（见图 2），按照《宜昌市装配式建筑装配率计算细则（试行）》［1］计算装配率为50 %，全装修交付。1#、2#、5#、7# 楼为传统现浇工艺，毛坯交付。装配式建筑采用预制混凝土（PC）构件类型有：预制叠合楼板、预制阳台板、预制楼梯。

图2 项目楼栋区分图

1.2 对比塔楼选取

项目 6 栋住宅楼均由 105 m2（B 户型）、124 m2（A户型）、143 m2（C 户型）三个标准化户型（如图 3 所示）拼装组合而成。本次 3# 楼采用装配式建造，装配率为 50 %，建筑面积 15 444.90 m2，标准层面积为 453.48 m2，建筑高度 99.45 m；7 # 楼采用传统现浇工艺建造，建筑面积 15 591.58 m2，标准层面积为 453.48 m2，建筑高度 99.45 m。3 # 楼和 7# 楼标准层户型一致，均为 AB 户型。

图3 项目楼栋区分图

2 碳排放对比—计算依据

2.1 标准规范选取

依据 GB/T 51366－2019《建筑碳排放计算标准》［2］、GB/T 2589－2020《综合能耗计算通则》［3］。本项目楼栋执行相同的建筑节能标准，标准层户型、建筑体量等因素相同，本次计算 3 # 楼和 7 # 楼在建材生产及运输、建造两个阶段的碳排放情况，对比分析采用装配式建造的 3 # 楼与现浇工艺的 7 # 楼碳排放差异。同时，由于 3 # 楼采用装配式建筑（建造过程考虑全装修），则对全装修和拟采用二次装修碳排放情况进行测算。

2.2 计算范围及原理

建筑建造阶段的碳排放应包括完成各分部分项工程施工产生的碳排放和各项措施项目实施过程产生的碳排放。以下公式编号均引用 GB/T 51366－2019《建筑碳排放计算标准》的公式编号。

1）建筑建造阶段的碳排放量应按式（1）计算。

式中：CJZ为建筑建造阶段单位建筑面积的碳排放量，kgCO2/m2；EJZ，i为建筑建造阶段第i种能源总用量，kWh或kg；EFi为第i类能源的碳排放因子，kgCO2/kWh或 kgCO2/kg，按 GB/T 51366－2019《建筑碳排放计算标准》附录A确定；A为建筑面积，m2。

式中：EJZ为建筑建造阶段总能源用量，kWh或kg；E fx为分部分项工程总能源用量，kWh或kg；Ecs为各项措施项目总能源用量，kWh 或 kg。

2）建材生产阶段碳排放量应按式（3）计算。

式中：Csc为建材生产阶段碳排放，kgCO2e；Mi为第i种主要建材的消耗量；Fi为第i种主要建材的碳排放因子，kgCO2e/单位建材数量，按 GB/T 51366－2019《建筑碳排放计算标准》附录 D 取值。

3）建材运输阶段碳排放量应按式（4）计算。

式中：Cys为建材运输过程碳排放，kgCO2e；Mi为第i种主要建材的消耗量，t；Di为第i种建材平均运输距离，km；Ti为第i种建材的运输方式下，单位重量运输距离的碳排放因子，kgCO2e/（t·km）。

2.3 数据来源

本次项目碳排放对比数据主要通过规范（见表 1）、设计施工图、3 # 楼和 7 # 楼《单位工程人材机汇总表》、智能化设备及现场实际应用（见表 2）情况。

表1 常用主要建筑材料碳排放因子选取

表2 项目建材运输距离选取

对比 3 # 楼和 7 # 楼《单位工程人材机汇总表》，3 # 楼采用装配式建造，建材使用比 7 # 楼多出了装配式预制混凝土叠合板、装配式预制混凝土楼梯、装配式预制混凝土阳台板，而 GB/T 51366－2019《建筑碳排放计算标准》中尚无该类构件的碳排放因子。根据构件生产商提供的相关信息，项目楼栋叠合板及阳台板每立方米构件含钢量约 154.47 kg，预制楼梯每立方米构件含钢量 126.34 kg。将预制构件按混凝土和钢筋进行换算得到该项目预制构件碳排放因子如表 3 所示。

表3 项目装配式预制混凝土构件碳排放因子选取

3 碳排放对比—计算及对比分析

3.1 建造阶段碳排放计算

3#楼采用装配式建造过程中，共消耗汽油422.28 kg，柴油 11.52 kg，电能 206 204.28 kWh，碳排放合计 109.68 t CO2，单位面积碳排放 7.03 kgCO2/m2；7 # 楼采用现浇工艺建造过程中，共消耗汽油 443.91 kg，柴油 18.71 kg，电能 249 398.86 kW h，碳排放合计 132.47 t CO2，单位面积碳排放 8.58 kgCO2/m2。

3.2 建材生产及运输阶段碳排放计算

3 # 楼建材生产阶段碳排放为 5 865.98 t CO2，建材运输阶段碳排放为 48.62 t CO2，建材生产和运输阶段的总碳排放为 5 914.6 t CO2。7 # 楼建材生产阶段碳排放为 5 812.29 t CO2，建材运输阶段碳排放为 50.02 kgCO2，建材生产和运输阶段的总碳排放为 5 862.31 t CO2。

3.3 计算修正

1）3 # 楼采用装配式预制混凝土叠合板，其构件厚度为 130 mm；对比 7 # 楼采用现浇楼板，其厚度为 100 mm；为对比达到同样构造效果，对装配式预制混凝土叠合板用量进行修正，修正量为减少（130-100）/130=23.08 %，则修正后装配式预制混凝土叠合板的用量减少 23.08 %，对应建材生产阶段碳排放减少86 413.22 kg，建材运输阶段碳排放减少 473.10 kg。

2）采用装配式建造，相对传统现浇工艺，能够节省人工，缩短工期，进而降低一部分碳排放，3 # 楼较 7 # 楼共节约人工费 295 736.38 元。按技工人工费用 142 元/天，根据 GB/T 2589－2008《综合能耗计算通则》，得到人工碳排放因子 6.61～7.03 kg/（人·工日），取其平均值 6.82 kg/（人·工日）作为人工碳排放因子，则通过节省人工、缩短工期减少碳排放量约为 14.21 t CO2。

3）采用装配式建造，减少了施工现场铝合金模板的使用，则按一般情况提供的损耗率 5 % 计算，对比 3 # 楼和 7 # 楼模板用量，该部分减少碳排放量如表 4 所示。

表4 本项目施工模板消耗碳排放情况

4）3 # 楼实施了全装修，对全装修过程的碳排放情况进行计算得出 409.06 t CO2。另由于 7 # 楼为毛坯交付，则二次装修建材用量及施工能耗按经验值（根据本地市场平均水平）进行估算得出 621.12 t CO2。

3.4 对比分析

1）3 # 楼采用装配式建造，考虑建造阶段、建材生产及运输阶段，修正后其碳排放总量为 6 024.27 t；7 # 楼采用现浇工艺，修正后碳排放总量为 6 518.47 t；3 # 楼 7 # 楼减少碳排放总量 494.2 t CO2。

2）3 # 楼对比 7 # 楼，在建造阶段在建造阶段减少人工 4 165（人·工日），二氧化碳排放量减少 14.21 t，约占建造阶段的 10.37 %。

3）本次计算建材生产及运输阶段，其建筑碳排放约占本次计算范围的 90 %。建造阶段，其建筑碳排放约占本次计算范围 10 %。

4 结语

目前双碳课题研究正处于起步阶段，为了更好地实现工程建设全过程绿色建造，本次计算以项目为载体，绿色为基础，智能为手段，虽然计算结果受一些客观条件的制约，还不够全面及准确，比如装修材料，建筑辅材等没有相应的计算因子，且总的来说建造阶段碳排放含量不大，但由此可以看出，装配式建筑对建筑业减碳有重要意义及为新型建筑工业化推动起到积极作用。最后总结出以下 3 点建议。

1）建造阶段，同类型的装配式建筑在碳排放上比传统建筑更具有优势。

2）随着装配率提高，装配式建筑建造阶段碳排放将进一步低于传统现浇建造方式。

3）装配式建筑减碳重点应考虑减少建材消耗，通过不断优化装配式预制构件的设计水平和生产工艺，进一步降低建材用量，从而降低建筑碳排放。Q