何福春 付祥釗

（重慶大學(xué)，重慶,400045）

關(guān)于建筑碳排放量化的思考與建議

何福春 付祥釗

（重慶大學(xué)，重慶,400045）

建筑領(lǐng)域因高能耗、高碳排、減碳潛力大、投資收益高等特點(diǎn)，成為當(dāng)前低碳研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。而建筑低碳領(lǐng)域研究的開展，首先需要解決的就是建筑碳排放量化的問題。筆者結(jié)合量化的科學(xué)性和完整性考慮，從明確低碳建筑的內(nèi)涵出發(fā)，將之分為時(shí)間內(nèi)涵與空間內(nèi)涵進(jìn)行闡述，再圍繞低碳建筑的內(nèi)涵提出建筑碳排放量化的思路。建議構(gòu)建計(jì)算時(shí)空矩陣，并以全生命周期作為量化主軸，以時(shí)間階段作為劃分節(jié)點(diǎn)，分階段、分量化空間、分碳源類型討論量化方法，并在具體應(yīng)用中結(jié)合情景分析方法，最終形成靈活的、可操作的量化體系。

碳排放量化、低碳建筑、全壽命周期、全空間、時(shí)空矩陣

1 建筑碳排放量化研究勢(shì)在必行

根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第四次評(píng)估報(bào)告[2]可知，建筑行業(yè)雖是能源消耗、溫室氣體排放的重要源頭，但也是被調(diào)研行業(yè)（能源供應(yīng)、運(yùn)輸、建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、廢物處理、其他行業(yè)）中，溫室氣體減排效果最好，成本最低，投資收益最高的行業(yè)，其低碳研究的開展具有重大意義。

建筑領(lǐng)域低碳研究的開展，首先面臨解決的問題就是如何定義低碳建筑的內(nèi)涵？如何衡量建筑的碳排放？而這些問題的解決，都離不開建筑碳排放數(shù)據(jù)的可視化與公開化，這就急需明確一種通用的可操作的建筑碳排放量化方法。建筑碳排放量化方法的確定，既可保證建筑領(lǐng)域的減排監(jiān)督和排量審計(jì)有據(jù)可依，有數(shù)可查，也為建筑碳排放基準(zhǔn)線的劃定及指標(biāo)值的確定提供了有效的參考，還為低碳建筑評(píng)價(jià)體系的建立及指引建筑低碳設(shè)計(jì)技術(shù)體系的構(gòu)建奠定基石。同時(shí)，建筑作為城市及社區(qū)的組成細(xì)胞，其碳排放量化亦是社區(qū)及城市層面低碳研究的一個(gè)開端，意義重大，勢(shì)在必行。

2 低碳建筑的內(nèi)涵確定問題

建筑碳排放量化方法的確定與低碳建筑的內(nèi)涵密切相關(guān)，量化計(jì)算應(yīng)該圍繞低碳建筑內(nèi)涵來開展，依照低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)確定量化計(jì)算要素。筆者認(rèn)為，低碳建筑應(yīng)是在滿足健康、舒適、安全、環(huán)保等宜居前提之下，通過各種技術(shù)手段降低用能需求，提高能源使用效率，增加建筑用能中“低碳型”能源所占比例，營(yíng)造碳匯，從而實(shí)現(xiàn)因建筑需求而導(dǎo)致的溫室氣體排放總量較低的建筑（如圖1所示）。以下，筆者將分別從時(shí)間及空間兩個(gè)角度來闡述低碳建筑的內(nèi)涵。

圖1 低碳建筑實(shí)現(xiàn)手段示意圖

2.1 低碳建筑的時(shí)間內(nèi)涵[5][6][8]

低碳建筑的時(shí)間內(nèi)涵旨在明確怎樣的時(shí)間區(qū)間或范圍內(nèi)來評(píng)價(jià)建筑的碳排放，或者是在怎樣的時(shí)間段內(nèi)的碳排放量少的建筑，才能確定為低碳建筑。對(duì)于建筑而言，除了備受關(guān)注的使用運(yùn)行之外，在建材生產(chǎn)、建筑施工、建筑改造及維護(hù)等過程中亦存在著大量的碳排放，且隨著建筑設(shè)計(jì)手段的提升，該部分碳排量的占比還將增高。因而，筆者認(rèn)為低碳建筑在時(shí)間內(nèi)涵上講，應(yīng)該是在建筑全壽命周期范圍之下所有建筑相關(guān)活動(dòng)的碳排放總量較低的建筑。所謂全壽命周期則是指從建筑方案設(shè)計(jì)開始，直到建筑廢棄拆除，貫穿于整個(gè)建筑生命，從搖籃到墳?zāi)沟娜^程，其可劃分為以下四個(gè)階段：設(shè)計(jì)階段、施工建造階段、運(yùn)行使用階段、拆除回收階段。其中，設(shè)計(jì)階段是指從設(shè)計(jì)方接受委托任務(wù)書開始，直至最終繪制成為能表達(dá)建筑物立體形態(tài)的建筑圖紙的階段。而建筑設(shè)計(jì)階段的碳排放是指在設(shè)計(jì)階段的整個(gè)過程之中的能源消耗和物資消耗所導(dǎo)致的溫室氣體排放；建筑施工階段主要是指根據(jù)設(shè)計(jì)文件和和圖紙要求，通過施工形成工程實(shí)體的過程，包括施工準(zhǔn)備階段、施工階段、竣工階段。使用階段的碳排放主要是指從建筑建造施工完善，設(shè)備儀表裝置齊備，驗(yàn)收合格，正式投入啟用開始直到建筑廢棄不用的整個(gè)過程中因由建筑運(yùn)行使用而導(dǎo)致的溫室氣體排放，拆除階段的碳排放主要是指在建筑達(dá)到使用年限，或因其他規(guī)定或事由而需拆除，從拆除準(zhǔn)備開始，直至最后建筑廢料運(yùn)送，最終場(chǎng)地清空的過程之中，因?yàn)椴鸪顒?dòng)和廢棄物處置等而產(chǎn)生的溫室氣體排放。

2.2 低碳建筑的空間內(nèi)涵

低碳建筑的空間內(nèi)涵旨在明確建筑的碳排放量化所考察的空間范圍。低碳建筑應(yīng)是在全空間范圍內(nèi)碳排放量較低的建筑。其中，所謂全空間是指在由建筑單體建造和使用需求而產(chǎn)生溫室氣體排放的所有空間場(chǎng)所的總稱，包括直接空間和間接空間。其中，直接空間是指建筑單體及附屬公共空間內(nèi)產(chǎn)生碳排放的空間，包括如：建筑施工場(chǎng)地，因使用空調(diào)或采暖設(shè)備消耗能源而產(chǎn)生溫室氣體的建筑房間，具有固碳功能的綠地空間等。而間接空間則是指為滿足建筑單體的用能需求或物資消耗需求，而開展生產(chǎn)、運(yùn)輸及其他活動(dòng)所導(dǎo)致產(chǎn)生溫室氣體的場(chǎng)所空間。

3 關(guān)于建筑碳排放量化的思路

在中國(guó)，碳足跡計(jì)算的研究起步較晚，相應(yīng)的成果和缺省數(shù)據(jù)都很欠缺，還有大量的工作亟待開展。現(xiàn)筆者結(jié)合自身對(duì)建筑低碳領(lǐng)域研究的理解與體會(huì)，提出關(guān)于建筑碳排放量化的研究思路如下：

3.1 構(gòu)建計(jì)算時(shí)空矩陣

結(jié)合低碳建筑的時(shí)、空內(nèi)涵，分別以直接空間、間接空間的空間分隔為橫向，以建筑設(shè)計(jì)階段、施工建造階段、運(yùn)行使用階段與拆除回收階段的時(shí)間劃分為縱向，構(gòu)建起建筑碳排放計(jì)算體系的時(shí)空矩陣（如表1所示），矩陣內(nèi)，各子元素相互組合形成不同情況的八個(gè)時(shí)空點(diǎn)，針對(duì)各自特點(diǎn)，逐一討論計(jì)算方法。計(jì)算時(shí)空矩陣的建立，旨在使計(jì)算體系成為可針對(duì)具體案例情況選用對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)空點(diǎn)算法的靈活體系。

表1 建筑碳排放量化時(shí)空矩陣

3.2 以時(shí)間階段為基礎(chǔ)

對(duì)于不同類型、不同功能、不同體量的建筑而言，其設(shè)計(jì)周期、所用建材及設(shè)備、建造施工方法、運(yùn)行模式、維護(hù)手段等均有較大差異。然而，每一個(gè)建筑卻都有其使用壽命，都會(huì)經(jīng)歷從設(shè)計(jì)到拆除回收的全過程。因此，在建筑碳排放量化矩陣構(gòu)建之后，應(yīng)以全壽命周期過程為主軸，以具有普遍共性的時(shí)間階段來劃分計(jì)算節(jié)點(diǎn)，使得量化過程更明晰：在量化方法的使用上更靈活性；在計(jì)算結(jié)果的表現(xiàn)上，可按時(shí)間分階段展示或?qū)Ρ忍寂欧诺挠?jì)算結(jié)果明細(xì)，更直觀反映高碳排環(huán)節(jié)的發(fā)生階段，有利于對(duì)癥下藥的實(shí)施減排策略。

3.3 分階段量化

以時(shí)間階段為基礎(chǔ)，按照建筑的設(shè)計(jì)、施工建造、運(yùn)行維護(hù)以及拆除回收的四個(gè)階段，分階段開展碳排放量化方法的研究，獨(dú)立明確各階段的計(jì)算規(guī)則及方法。在各個(gè)階段中，首先需要確定各階段的量化空間，明確計(jì)算邊界，避免納入該量化邊界之外的其他碳排放。分析各階段內(nèi)的關(guān)鍵碳源，論證其納入的合理性，確定納入碳源的種類，再根據(jù)碳源的排放規(guī)律，分析得出對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。

3.4 確定每個(gè)階段的量化空間

每個(gè)階段的量化空間的確定，是明確碳源計(jì)算邊界的第一步工作。量化空間源于低碳建筑的全空間理念，應(yīng)分別按直接空間、間接空間來開展研究。碳排放量化的空間由建筑導(dǎo)致溫室氣體的排放場(chǎng)所而定，量化空間一旦劃定，建筑全壽命周期產(chǎn)生的溫室氣體的來源場(chǎng)所就完全明確，計(jì)算僅針對(duì)該范圍內(nèi)的活動(dòng)來開展。現(xiàn)簡(jiǎn)要描述建筑全壽命周期的各階段的量化空間如表2所示。

3.5 分碳源(或碳匯)類型討論[7]

碳源（或碳匯）類型不同，產(chǎn)生碳排放的方式也有所差異，應(yīng)分碳源（或碳匯）類型來進(jìn)行量化方法研究。按溫室氣體產(chǎn)生原理的不同，主要將建筑全壽命周期范圍內(nèi)的碳源（或碳匯）分為：1.建筑能源耗費(fèi)，2.建材生產(chǎn)，3.建材及物資的交通運(yùn)輸，4.施工場(chǎng)地土地利用形式變化，5.施工場(chǎng)地的廢棄物堆砌及回收，6.暖通空調(diào)機(jī)組設(shè)備的制冷劑逸散，7.綠化的碳匯吸收，8.其他碳源（或碳匯）；不同階段中的同種碳源（或碳匯）之間，產(chǎn)生碳排放的原理相同，計(jì)算方法可類比，而不同碳源（或碳匯）則分項(xiàng)研究其排放規(guī)律，確定量化方法，最終形成完整科學(xué)的建筑碳排放量化體系。

表2 各階段的量化空間簡(jiǎn)述表

其中，建筑建材的碳排放并非是建材在使用過程中會(huì)釋放溫室氣體，而是由于建材的生產(chǎn)過程消耗電力、煤、石油、天然氣等能源以及生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)之中的物化反應(yīng)而釋放出大量的溫室氣體[8]。這部分隱含碳[9]雖然在整個(gè)城市或國(guó)家層面的碳排放計(jì)入時(shí)，歸為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中而不列入建筑范疇，為避免重復(fù)，建筑領(lǐng)域內(nèi)不再計(jì)入。但是，就建筑單體的碳排計(jì)量與對(duì)比時(shí)，為保證建筑單體碳排放計(jì)入和比較的完整性，應(yīng)列入該部分碳排，其滿足低碳建筑全空間的內(nèi)涵要求，還將監(jiān)督建筑建造過程中的建材選用。

3.6 結(jié)合合理的情景分析手段

在面臨建筑方案、施工組織方案的對(duì)比選擇或者是對(duì)新建建筑拆除回收階段的碳排放預(yù)測(cè)計(jì)算等情形時(shí)，由于方案尚未實(shí)施或者建筑未達(dá)到該階段，沒有具體的數(shù)據(jù)信息，這就需要結(jié)合合理的情景分析手段，通過對(duì)過去發(fā)展歷史回顧和分析，對(duì)我國(guó)建筑的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行一系列合理的、可認(rèn)可的、大膽的、自圓其說的預(yù)測(cè)及假定，以共性趨勢(shì)大致類比某建筑單體的情景，提供碳排放計(jì)算所需相關(guān)信息，如對(duì)建筑使用年限的評(píng)估，建筑材料拆除回收利用率的評(píng)估等。

4 結(jié)語(yǔ)

碳排放量化是建筑領(lǐng)域的低碳研究中首要解決的問題，它是監(jiān)督、評(píng)價(jià)、審核的基礎(chǔ)與參考。建筑碳排放的量化應(yīng)圍繞低碳建筑的內(nèi)涵開展，建立量化時(shí)空矩陣，分階段、分量化空間、分碳源討論計(jì)算方法，最終形成一套靈活可操作的建筑溫室氣體排放量化體系[10]。在量化體系建立的同時(shí)，為了保證體系應(yīng)用中計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，保證計(jì)算結(jié)果切實(shí)反映中國(guó)國(guó)情，還建議國(guó)家從宏觀政策上著手，加緊對(duì)國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的能耗數(shù)據(jù)、運(yùn)輸渠道、原材料投入等方面信息的調(diào)研、整理和統(tǒng)計(jì)，以構(gòu)建和持續(xù)完善中國(guó)的碳排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)。并在此基礎(chǔ)之上，盡快建立國(guó)內(nèi)低碳建筑的評(píng)價(jià)方法和審計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、施工單位、房地產(chǎn)商等提供指引，推動(dòng)新型的低碳設(shè)計(jì)策略及技術(shù)體系的形成，督促各建筑相關(guān)行業(yè)的減排行動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑領(lǐng)域溫室氣體排放的削減。

[1]仇保興，從綠色建筑到低碳生態(tài)城，城市發(fā)展研究，2009年第7期

[2]郝斌，林澤等，《建筑節(jié)能與清潔發(fā)展機(jī)制》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[3]鄒曉周，曲菲，綠色節(jié)能主義之低碳建筑，建筑節(jié)能，2009年第四期

[4]龍惟定，白瑋等，低碳經(jīng)濟(jì)與建筑節(jié)能發(fā)展，建設(shè)科技，2009年

[5]Hui Yan.Greenhouse gas emissions in building construction:A case study of One Peking in Hong Kong

[6]JenerLM,CarlosCC,JerryMM,etal.1995.Soil carbon stocks of the Brazilian Amazon Basin.Soil Sci Soc Am J,59:244～247

[7]IPCC2006，《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南——第二卷·能源》，國(guó)家溫室氣體清單計(jì)劃編寫，編輯：Eggleston H.S.、Buendia L.、Miwa K.、Ngara T.和Tanabe K.。出版者：日本全球環(huán)境戰(zhàn)略研究所。

[8]林憲德，《綠色建筑，生態(tài)·節(jié)能·減廢·健康》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[9]齊曄，李惠民等，中國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易中的隱含碳估算，中國(guó)人口*資源與環(huán)境，2008年，第18卷

[10]郝發(fā)義（編譯），具有可操作性的碳足跡計(jì)算方法及具體實(shí)踐，印刷技術(shù)，2008年8月