江 瑋，呂紅軍，馬驚鳴，車 行，趙小柱，朱煥君

（北京德威佳業(yè)科技有限公司，北京 101300，E-mail：13681551449@163.com）

全球氣候變化形勢日益嚴峻，給人類帶來諸多影響。人為活動很可能是導致氣候變暖的主要原因[1]。近100 年來的全球氣候變暖的主要原因，被普遍歸結為人類過度向大氣排放CO2及其他溫室氣體[2]。建筑業(yè)一直存在著高能耗、高排放的特征，因此其成為節(jié)能減排工作的重點關注領域[3]。建筑部門是碳排放的主要來源，也是碳排放增速最快的部門，對實現“碳達峰、碳中和”目標具有重要作用[4]。車庫是建筑的重要組成部分，需要對車庫全生命周期的碳排放進行深入研究。

國內傳統車庫主要建造的是地下室平面自走式車庫，存在單車位占用空間體積大、鋼筋混凝土含量高、土方開挖量大且要考慮基坑支護和降水量大等問題，導致建材使用量大。而立體式車庫可以充分利用空間，減少占地，降低建材使用量。以北京德威佳業(yè)公司設計的機器人車庫為例，機器人車庫通過AGV智能搬運機器人與立體車庫有效結合，車庫內部無人，無需多余通道和空間，單車位占用空間體積小、鋼筋混凝土含量低、土方開挖量小，大幅度降低建材生產和建造施工環(huán)節(jié)的碳排放量；另外，通過AGV 機器人代客泊車節(jié)約了車輛因尋找車位導致的里程消耗、能源消耗和時間消耗。

隨著社會發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求，機器人車庫替代傳統地下自走式車庫在提供停車便利、提供停車空間的同時，能有效降低溫室氣體排放。本文通過詳細量化機器人車庫推廣使用過程中的碳減排效益，展示機器人車庫代替?zhèn)鹘y自走式車庫的碳減排量，以節(jié)約資源和保護環(huán)境為目標，促使更多地方政府、商家和大眾使用機器人車庫來助力國家碳減排、碳中和目標的實現。

1 研究范圍、步驟及研究方法

根據國家標準《基于項目的溫室氣體減排量評估技術規(guī)范通用要求》（GB/T 33760-2017）中提供的碳減排評估基本原則、總體要求及評估程序，確定機器人車庫的項目邊界、識別并確定基準線情景開展計算。

1.1 研究范圍

按照國家標準《建筑碳排放計算標準》劃分，建筑全生命周期主要包括建材生產及運輸階段、建造與拆除、建筑物運行3 個階段。因車庫拆除階段涉及建筑物爆破拆除、靜力破損拆除及機械整體性拆除的能源用量，該用量需要根據拆除專項方案確定，另外機器人車庫作為新型綠色技術項目并未涉及拆除，故研究邊界暫不涉及拆除階段。

1.2 研究步驟

（1）篩選并識別典型碳減排場景。分別評估傳統自走車庫情景和機器人車庫情景，識別建材生產及運輸環(huán)節(jié)、建造環(huán)節(jié)和運行環(huán)節(jié)中碳減排效益明顯的措施和典型碳減排場景。

（2）制定基于不同典型場景的碳減排核算方法。根據機器人車庫實施特點按照對車庫建造的基本要求確定減排量計算原理；提出具體的針對不同碳減排場景的數據收集方式，排放因子選取方法，確定核算方法。

（3）建立機器人車庫碳減排量化模型，開展各環(huán)節(jié)涉及不同場景的碳減排量的量化評估，逐一匯總獲得機器人車庫整體碳減排量，開展機器人車庫綠色績效量化工作。

1.3 研究方法

根據國家標準《基于項目的溫室氣體減排量評估技術規(guī)劃通用要求》（GB/T 33760-2017）中提供的碳減排評估方法，將識別出的不同典型減排場景視作一個單獨的減排項目，采用以下計算公式：

式中，ER為不同典型減排場景的減排量；BE為地下傳統自走車庫碳排放量；PE為機器人車庫碳排放量；EFBL為基準線（地下傳統自走車庫）排放因子；EFP為項目（機器人車庫）排放因子；ADBL、ADP為不同典型減排場景活動水平數據。

2 機器人車庫減排原理及情景設定

2.1 項目情景及基準線情景的識別和設定

本文參考清潔發(fā)展機制（CDM）項目和國家溫室氣體自愿減排（CCER）項目減排量計算原理，對于每個減排項目均需事前識別出能夠合理代表在不存在項目情況下將產生的由人類活動造成的溫室氣體排放的最合理、普遍的情景。本文中的項目情景選取為地下機器人車庫，基準線情景選取為傳統自走式車庫。

2.2 活動水平數據的采集

傳統自走式車庫和機器人車庫的活動水平數據中主要包括車庫單車位面積指標、體積指標、車位結構鋼材含量、車位機電鋼材含量、車位混凝土含量、車位渣土產生量等；車庫運行環(huán)節(jié)還包括尋找車位平均路程、不同車輛百公里油耗及電耗和車庫壽命期和機器人運行期間電力消耗情況等。

2.3 排放因子的數據采集

基準線排放因子和項目排放因子的數據采集范圍包括國家標準《建筑碳排放計算標準》等建材生產環(huán)節(jié)的碳排放因子，如表1 所示。

表1 建材碳排放因子表

鋼筋工程、混凝土工程及土方工程的能源系數和建材運輸階段的碳排放因子依據建造施工環(huán)節(jié)部分國家標準《建筑碳排放計算標準》提供的默認缺省值取值。柴油、汽油等機器人車庫涉及能源品種的排放因子采用《中國能源統計年鑒2019》《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》《2006 年IPCC國家溫室氣體清單指南》等提供缺省值計算，如表2 所示。

表2 柴油汽油的碳排放因子

根據國家生態(tài)環(huán)境部2022 年發(fā)布的《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南發(fā)電設施（2022 年修訂版）》，電網平均排放因子采用最新的全國電網排放因子0.5810tCO2e/MWh。

2.4 車庫用于碳排放計算的基本數據

在測算碳排放時需要傳統自走式車庫和機器人車庫的車位面積和體積指標作為數據基礎。根據建設行業(yè)經驗值，地下傳統自走式車庫單車位面積指標從36m2到48m2不等；按照保守原則，測算過程中采用36m2進行測算。按照地下兩層車庫進行測算，按照車庫建設行業(yè)經驗值，以單層層高3.6m，底板厚度0.3m 開展測算，則單車位體積指標為(3.6×2+0.3)/2×36 =135m3。

機器人車庫車位體積按照車位長5.6 m，寬2.2m，高2.2 m。其中過道分攤系數為50%，升降機和進出車廳等分攤系數為20%開展測算，則地下機器人車庫的單車位面積為22.2 m2；基于保守原則按23 m2/單車位進行測算。體積為48.78 m3；基于保守原則按50 m3/單車位進行測算（見表3）。

表3 車庫車位測算用面積、體積值

傳統自走式車庫車位的結構鋼筋及混凝土的耗用量方面，通過調研相關數據，傳統自走式車庫的數據根據融創(chuàng)集團高層及多層住宅主要設計指標限額標準（2021 年修訂版）調研獲取。按照普遍性及保守性原則，地下車庫鋼筋耗用量按照0.115 t/m2、混凝土耗用量按照1.15 m3/m2開展核算。單車位按照采用36m2進行測算，故單車位結構鋼筋耗用量為4.14t；混凝土耗用量為41.4 m3。

機器人車庫情景選取地點在黑龍江省哈爾濱市的地下混凝土結構車庫。本車庫建筑物標準層基底長寬分別為46.2 m 和25.8 m。車庫共地下5 層，建筑高度12.4 m。機器人車庫共含車位數316 個。

按照車庫建造過程的含量指標及建材耗用量，鋼材和混凝土含量統計表如表4 所示。

表4 地下機器人車庫鋼材及混凝土含量統計表

因此，車庫鋼材和混凝土用量對比如表5 所示。

表5 車庫車位鋼材和混凝土耗用量對比

3 機器人車庫對比傳統自走式車庫碳減排量化及評估

3.1 建材生產環(huán)節(jié)碳減排量化

一般車庫建造過程涉及的建材包括水泥、混凝土、鋼材、鋁型材等。出于數據獲取，考慮保守性原則簡化計算，機器人車庫和傳統自走式車庫涉及的建材相同，主要指鋼筋和混凝土。

3.1.1 基準線建材生產環(huán)節(jié)排放計算

建材生產環(huán)節(jié)基準線排放為提供相同容量靜態(tài)車位并實現同等停車能力的傳統自走式車庫建造過程中消耗的鋼筋和混凝土的碳排放量。計算過程中同類型建材選取碳排放量最小的因子開展測算，鋼材的碳排放因子選用表1 中普通碳鋼（市場平均的）2050 kg CO2e/t，混凝土的碳排放因子選用表1 中C30 混凝土的碳排放因子295 kg CO2e/m3。

單車位在建材生產環(huán)節(jié)碳排放主要由鋼筋和混凝土構成，耗用量采用表4 的數值，按式（2）計算建材生產環(huán)節(jié)基準線排放量BEPBM如下所示：

3.1.2 機器人車庫建材生產環(huán)節(jié)排放計算

為簡化評估計算模型，僅測算機器人車庫為地下混凝土結構車庫的情景。同基準線情景類似，地下混凝土結構的機器人車庫建造過程中，建材主要涉及鋼筋、混凝土等。機器人車庫情景對應的建材排放因子和基準線情景采用的建材排放因子相同。

機器人車庫單車位在建材生產環(huán)節(jié)碳排放主要由鋼筋和混凝土構成，耗用量采用表4 的數值，按式（3）計算的建材生產環(huán)節(jié)基準線排放量PEPBM如下所示：

3.1.3 機器人車庫建材生產環(huán)節(jié)減排量計算

基準線建材生產環(huán)節(jié)排放減機器人車庫建材生產環(huán)節(jié)排放得出建材生產環(huán)節(jié)的單車位減排量：

3.2 建造施工環(huán)節(jié)碳減排量化

機器人車庫情景和基準線情景涉及的建造施工內容相同，主要指鋼筋工程、混凝土工程及土方工程等。建造施工階段計算碳排放的關鍵在于確定各施工內容的電、汽油、柴油、燃氣等能源消耗量及排放情況。建造施工環(huán)節(jié)的能源消耗量主要采用施工工序能耗估算法，即根據土方、鋼筋及混凝土等各工程的工程量、單位工程的機械臺班消耗量和單位臺班機械的能源用量逐一計算，匯總得到建造施工階段能源總用量。

式中，EBC為基準線情景或機器人車庫情景下，建造施工階段單車位的碳排放量；ADBC,j為不同單項施工工程活動水平數據；EFBC,j為不同單項施工工程活動水平數據對應的碳排放因子。

活動水平數據主要指施工階段的能源消耗量。施工機械設備和小型機具的能源主要有電、汽油和柴油等，用電量以千瓦時（KWh）為計量單位，汽油和柴油以公斤（kg）為計量單位。

ADBC為各分項工程總能源用量：

式中，QSP,i為分項工程中第i個機器人車庫的工程量；fSP,i為分項工程中第i個機器人車庫的能耗系數。

式中，Ti,j為第i個機器人車庫單位工程量第j種施工機械臺班消耗量（臺班）；Rj為第i個機器人車庫第j種施工機械單位臺班的能源用量（KWh/臺班）。

3.2.1 分項工程能耗系數計算

（1）土方工程能耗系數。按照土方工程量計算土方開挖的能源用量。根據國家定額《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》（TY01-31-2015）定額子目1-46，挖掘機挖裝一般土方單位工程量（土方10m3）：履帶式推土機75k W：Ti,1=0.020 臺班；R1=56.50kg柴油/臺班。履帶式單斗液壓挖掘機1m3：Ti,2=0.022臺班；R2=63.00kg 柴油/臺班。根據式（6）計算土方工程能耗系數fE為：

（2）鋼筋工程能耗系數。按照《建筑碳排放計算標準》，鋼筋制作、運輸、綁扎、安裝的能源用量計算如下：

①HPB300 圓鋼筋直徑8mm。查國家定額《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》（TY01-31-2015）定額子目5-89，單位工程量（鋼筋1t）：鋼筋調直機40mm：T1,1=0.240 臺班；R1=11.00KWh/臺班。鋼筋切斷機40mm：T1,2=0.110 臺班；R2=32.10 KWh/臺班。鋼筋彎曲機40mm：T1,3=0.35 臺班；R3=12.80 KWh/臺班。

根據式（6）計算HPB300 直徑8mm 的能耗系數fRW,I為：

②HRB400 帶肋鋼筋直徑18mm。查國家定額《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》（TY01-31-2015）定額子目5-94，單位工程量（鋼筋1t）：鋼筋切斷機40mm：T2,1=0.1 臺班；R1=32.1 KWh/臺班。鋼筋彎曲機40mm：T2,2=0.23 臺班；R2=12.8 KWh/臺班。直流弧焊機32 kV?A：T2，2=0.45 臺班；R3=96.53 KWh/臺班。對焊機75 kV?A：T2,4=0.11 臺班；R4=122 KWh/臺班。電焊條烘干箱45×35×45(mm)：T2,5=0.045 臺班；R5=6.7 KWh/臺班。

根據式（6）計算HRB400 直徑18 mm 的能耗系數fRW,2為：

為簡化算法，使用加權平均值得鋼筋工程能耗系數：

（3）混凝土工程能耗系數。工程為混凝土框架結構時需計算混凝土輸送、澆筑、振搗和養(yǎng)護的能源用量。查國家定額《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》（TY01-31-2015）定額子目5-30，單位工程量（混凝土10m3）時，振搗泵的電耗：D1=3.78KWh。混凝土抹平機5.5KW：T1,1=0.110 臺班；R1=23.14KWh/臺班?；炷凛斔捅?5m3/h：T1,2=0.067 臺班；R2=243.46KWh/臺班。根據式（6）計算混凝土工程的能耗系數fCW為：

建造施工環(huán)節(jié)能源系數匯總如表6 所示。

表6 建造施工環(huán)節(jié)能源系數匯總表

3.2.2 建造施工環(huán)節(jié)基準線排放計算

在提供相同容量靜態(tài)車位并實現同等停車能力的傳統自走式車庫建造中，獲取單車位建造過程中不同施工的工程量。依據國家消耗量定額估算建筑建造階段各分部分項工程的能源用量估算方法，計算各分項工程中的工程量，逐一計算?；鶞示€情景下鋼筋工程及混凝土工程用量參見表5 數據。

土方工程由土方開挖量和回填土量組成。根據經驗值車位建造環(huán)節(jié)的土方開挖量大于車位體積指標的25%，開挖量中大于車位體積的土方進行回填?；鶞示€情景單車位體積為135 m3，則單車位土方開挖量為168.75 m3；單車位土方回填量為33.75 m3；則土方工程開挖及回填總量為202.5 m3。

建造施工內容指鋼筋工程、混凝土工程及土方工程等。能源系數依據建造施工環(huán)節(jié)部分國家標準提供的默認缺省值。建造施工環(huán)節(jié)的能源用量按式（5）計算，如表7 所示。

表7 傳統自走車庫車位建造施工環(huán)節(jié)能源用量計算表

電網平均排放因子采用最新的全國電網排放因子0.5810 tCO2e/MWh，柴油的排放因子采用表2缺省計算值0.0031 tCO2e/kg。

根據式（4）計算基準線情景單個車位建造施工環(huán)節(jié)排放如下：

3.2.3 機器人車庫建造施工環(huán)節(jié)排放計算

建造施工環(huán)節(jié)排放為車庫建造因加工機具、機械臺班、施工設施等能源消耗產生的碳排放量。施工內容同樣主要指鋼筋工程、混凝土工程及土方工程。鋼筋工程及混凝土工程用量參見表4。

根據經驗值，車位建造環(huán)節(jié)的土方開挖量大于車位體積指標的25%，開挖量中大于車位體積的土方進行回填。機器人車庫情景單車位體積為50 m3，則單車位土方開挖量為62.5 m3；單車位土方回填量為12.5 m3；則土方工程開挖及回填總量為75 m3。能源系數采用表8 數據。

表8 機器人車庫車位建造施工環(huán)節(jié)能源用量計算表

機器人車庫車位建造施工環(huán)節(jié)的能源用量計算如下：

本文計算中電網平均排放因子及柴油的排放因子均和基準線情景建造施工環(huán)節(jié)排放因子相同。

根據式（4）計算機器人車庫單個車位建造施工環(huán)節(jié)排放如下：

3.2.4 機器人車庫建造施工環(huán)節(jié)減排量計算

建造施工環(huán)節(jié)的單車位減排量：

3.3 建材及渣土運輸環(huán)節(jié)碳減排

建材運輸階段碳排放應按下式計算：

式中，ETBM指建材運輸階段單車位的碳排放量；MTBM,i是不同建材i的消耗量；DTBM,i是不同建材i的平均運輸距離；EFTBM,i是建材運輸階段不同建材運輸單位重量運輸距離對應的碳排放因子。

根據表5 傳統自走式車庫基準線情景下單車位鋼材消耗量為4.14 t、混凝土耗用量為41.4 m3；渣土產生量等于土方開挖量減去回填量為135 m3。按照行業(yè)經驗值，混凝土的密度按照2.5t/m3、渣土的密度按照2 t/m3開展測算。不同建材的平均運輸距離根據《建筑碳排放計算標準》中附錄E 的默認值取值。其中，混凝土和渣土的默認運輸距離值都采用40km；鋼材的默認運輸距離值采用500 km。

碳排放因子按《建筑碳排放計算標準》附錄E的缺省值取值。為簡化計算，按照大多數運輸建材實際情況，采用載重18t 重型柴油貨車運輸鋼材，采用載重10t 重型柴油貨車運輸混凝土及運輸渣土。建材運輸環(huán)節(jié)的碳排放因子如表9 所示。

表9 不同運輸方式的碳排放因子

基準線情景下單車位在建材運輸環(huán)節(jié)碳排放量按式（7）計算如下：

根據表3 和表6 機器人車庫情景下單車位鋼材消耗量為1.4t；單車位混凝土耗用量為10.4m3，單車位渣土運輸量等于土方開挖量減去回填量為50m3。機器人車庫單車位在建材運輸環(huán)節(jié)碳排放量按式（7）計算結果如下：

建材運輸環(huán)節(jié)的單車位減排量：

3.4 車庫日常存取車環(huán)節(jié)碳減排量化

3.4.1 日常存取車基準線排放計算

傳統自走式車庫每個車位每日進出1 次，年進出次數為365 次。燃油車占比70%，電動車占比30%。燃油車百公里油耗按照12L/100km 計算；電動車百公里電耗按照12KWh/100km 計算；傳統自走式車庫進出庫一次開車距離1km。車輛出入及停車環(huán)節(jié)的碳排放因子主要和車輛類型有關。電網平均排放因子采用0.5810 tCO2e/MWh，汽油的排放因子采用表2 缺省計算值0.0029 tCO2e/kg。

傳統自走式車庫年度單車位車輛出入因車輛能源消耗的碳排放按式（2）計算如下：

3.4.2 日常存取車機器人車庫排放計算

因機器人車庫的出入口可設在地面，車輛的行駛距離很短，平均為0.05km。機器人車庫年度單車位車輛出入的碳排放量包括車輛出入車庫出入口環(huán)節(jié)碳排放量和設備運行的電力損耗對應的碳排放量。其中，車輛出入車庫出入口環(huán)節(jié)計算如下：

機器人車庫設備運行電力消耗如表10 所示。

表10 機器人車庫設備運行電力消耗表

機器人車庫單車位設備運行電力消耗的年碳排放量PEPARK，是機器人車庫各設備年電力消耗之和，計算如下：

3.4.3 日常存取車采用機器人庫的減排量計算

單車位在車輛出入車庫環(huán)節(jié)年減排量ERVP：

4 機器人車庫減排量整體評估

機器人車庫減排量整體評估先對單車位在建造階段和長期使用階段進行評估，再根據車庫的車位數進行整體評估。

（1）單車位建設階段減排量為在建材生產環(huán)節(jié)、建造施工環(huán)節(jié)和建材運輸環(huán)節(jié)減排量之和。

（2）單車位使用階段減排量為整個使用壽命期50 年的總減排量：

因此機器人車庫在建設環(huán)節(jié)及車庫運行50 年，單車位產生碳減排量為：

如土建項目需建500 個車位的配套地下車庫采用機器人車庫將比傳統自走車庫減排量：

5 結語

以北京德威佳業(yè)公司設計的機器人車庫替代傳統自走式車庫為例開發(fā)的減排量計算方法為采用地下機器人車庫的減排量進行量化。通過研究分析機器人車庫具有以下幾大優(yōu)點：一是節(jié)省空間，立體機器人車庫空間利用率相對于地面停車場提高了四分之三；二是機器人停車庫采用全自動控制，存車取車更加方便，安全便捷，節(jié)能減排；三是機器人車庫工程量小，具有明顯的碳減排環(huán)境效益?；诔鞘衅嚤Ｓ辛匡w速增長的情況，傳統平面車位在數量和布局上已不能滿足現代人們需要，而機器人車庫存取車便捷且在建設和運行環(huán)節(jié)具有非常顯著的社會效益和碳減排效果等特點。同時重視車庫建設和運行過程的碳排放部分將對我國經濟實現高質量發(fā)展、全方位邁向低碳社會具有重要意義。