关键词：建筑碳排放;;生命周期评价;;量化方法;;碳排放定额;;低碳建筑结构
摘 要：近年来,随着对全球气候变化严重后果的深入认知,碳排放问题受到了广泛关注。作为人口众多的发展中国家,过去和未来相当长的一段历史时期内,由于经济建设快速发展和城镇化进程逐步加快,我国每年新增建设量一直占有全球建设总量的一半左右,水泥、钢材、玻璃等基本建材产量绝对领先。因此,建材生产、建筑建造和运行对我国碳排放总量具有重要贡献。综合来看,建筑业相较于其他行业的减排潜力较高,其节能低碳发展尤为重要,开展这方面的研究具有十分重要的社会价值、科学价值和实用价值。目前,我国建筑碳排放评估的相关标准建设刚刚起步,量化分析方法与评价体系仍不完善,且缺少配套的计算工具,阻碍了建筑碳排放量化工作的开展。鉴于我国在新时期对低碳建筑业提出的发展要求,本文围绕建筑碳排放量化分析计算和低碳建筑结构评价方法的主题,从省域建筑、单体建筑和建筑结构体系等多维度开展相关研究,主要内容及结果如下:(1)对碳排放的基本概念与分析方法进行总结,将建筑生命周期划分为建材生产、建筑建造、建筑运行和建筑处置四个阶段,并提出了可分级管理的系统边界框架,以适应不同研究范围、研究尺度和研究目标的差异化分析。在此基础上,以材料、能源与服务为核心建立了建筑碳排放量化分析的基础数据清单。系统边界与数据清单的完善可更好地指导建筑碳排放数据的搜集与整理工作,为构建量化分析方法提供良好的支撑条件。(2)总结并提出了碳排放系数的数据取用原则与核算方法,并从我国的生产条件与技术水平出发,对能源、材料、运输及产业部门的碳排放系数进行系统性研究。通过文献调研与清单分析,给出了适合我国能源情况的碳排放系数参考值,对包含140余种常用建筑材料的碳排放数据清单进行了研究,根据铁路、公路、水路及航空运输的平均耗能对相应碳排放系数进行了分析,并以投入产出数据为基础对产业部门的隐含碳排放强度进行了估计。碳排放系数的研究为建筑全生命评价提供了重要的数据基础。(3)以我国统计资料为基础,建立省域建筑全过程碳排放的分析方法,并提出相应的量化结果评价指标。在此基础上,利用复合基尼系数构建了建筑碳排放权分配方法,实现了宏观减排目标向省域建筑的分解。进一步的实证研究表明,受建设总量与生产技术条件的影响,目前生产与建造过程对我国当前建筑碳排放总量的贡献十分突出,在短期减排目标及政策制定中应予以高度重视。(4)采用混合法构建了单体建筑全生命周期碳排放的量化体系,并采用基于数据质量评价的半参数化概率分析,对碳排放量化的不确定性进行了研究。案例分析表明,按传统算法不考虑运行能效提高及延迟碳排放折减等因素时,将严重低估生产与建造阶段碳排放对建筑生命周期影响的贡献。此外,生命周期碳排放量化结果具有显著的不确定性,在实际研究中应根据研究目标合理设定系统边界与模型参数。(5)鉴于生产建造过程碳排放控制的重要性,立足我国经济发展与建筑业现状,提出了建筑工程碳排放定额体系的技术框架,并进行了黑龙江省的定额编制与软件开发工作,为工程设计与施工前期的碳排放分析优化提供了技术支撑。在此基础上,提出了建筑减排评价的基准分析法、优化分析法和对比分析法,并对全生命周期的减排量计算方法进行了总结。最后,通过小高层住宅建筑的案例研究,在验证了碳排放定额体系高效性的同时,从结构性能、经济性和碳排放等方面对比了配筋砌块砌体结构与混凝土剪力墙结构,分析得出了配筋砌块砌体结构的低碳特征。
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