建筑全生命周期的碳排放即是建筑物化、使用和拆除处置各阶段的各类温室气体排放量与其全球气候变暖影响潜能特征当量因子相乘所得到的总和。能源的碳排放因子包括单位质量能源从开采、加工、使用各个环节中排放的温室气体转化为CO2量的总和。IPCC对不同种类煤进行测定，其他组织机构均把煤作为一种综合的能源对其综合碳排放因子进行测定。......
2023-10-09
建材开采-工业化预制装配建筑全生命周期碳排放模型
【摘要】：完整的“可移动铝合金住宅产品”的建材开采生产阶段的BIM明细表清单参见附录二。表4-1建材开采和生产阶段——可调基脚（组件）的BIM明细表清单1、数量清单2资料来源：作者自绘。②建材碳排放量比例中，铝材和光电板最大，两者之和占统计总量的近90%。③由①、②得出：建材的碳排放量与建材用量不成正比关系。
1.碳排放核算
下面是建材开采阶段碳排放核算计算步骤。
（1）建立BIM明细表清单1。以“结构体（体系）—基础（模块）—可调基脚（组件）”的建材开采生产为例具体说明，如图4-2所示。
图4-2 可调基脚（组件）的各构件组成
资料来源：作者自绘。
BIM明细表清单包括两大部分：构件参数和材料参数。其中构件参数信息包括构件部位、构件名称、构件规格尺寸（mm），以上信息通过Autodesk Revit软件生成；材料参数信息包括构件材料名称、材料密度（t/m3）、材料厂家信息，以上信息由相应材料供应商提供；左右两部分共同构成BIM明细表清单1，见表4-1所示。
完整的“可移动铝合金住宅产品”的建材开采生产阶段的BIM明细表清单参见附录二。
表4-1 建材开采和生产阶段——可调基脚（组件）的BIM明细表清单1、数量清单2
资料来源：作者自绘。
（2）将BIM明细表清单1代入基础数据库，查询得出各种建材的碳排放系数Vc，见表4-2。
表4-2 该案例所涉及建材的碳排放系数
注：＊［1］：该建材的碳排放系数考虑了可回收利用因素。
资料来源：参考赵平，同继锋，马眷荣.建筑材料环境负荷指标及评价体系的研究［J］.中国建材科技，2004，13（6）：4-10；罗智星，杨柳，刘加平，等.建筑材料CO2排放计算方法及其减排策略研究［J］.建筑科学，2011，27（4）：2-3；李云霞.基于BIM的建筑材料碳足迹的计算模型［D］.武汉：华中科技大学，2012：26等汇总编辑。
（3）通过Autodesk Revit软件得到构件数量，结合构件尺寸和构件材料密度计算得到构件重量Qc（t），由此得到关于建材数量的BIM数量清单2，见上表4-1。
（4）得到Vc、Qc，通过公式
P1＝∑c（Vc×Qc）
计算得出“可调基脚”建材生产开采阶段的碳排放量
P1＝（0.31＋0.08＋0.02＋0.04）×1.72＋0.99×0.11＋0.70×0.05
＝0.92（t）
2.影响评价（LCIA）
首先，在对“可移动铝合金住宅产品”的建材开采生产阶段进行碳排放计算的基础上进行数据汇总，见表4-3。其次，从“主要建材碳排放比例”和“组成部分碳排放比例”两个角度，通过数据分析，确定耗碳量较大的建材种类和建筑组成部分，对需要减少碳排放量的对象进行更加准确的定位。
表4-3 建材开采生产阶段的碳排放数据汇总
资料来源：作者自绘。
（1）主要建材碳排放比例
主要建材用量及碳排放量统计及比例关系，见表4-4，图4-3，图4-4所示。
表4-4 主要建材用量及碳排放量统计
资料来源：作者自绘。
图4-3 主要建材用量比例
资料来源：作者自绘。
图4-4 主要建材碳排放量比例
资料来源：作者自绘。
由表4-4、图4-3、图4-4得：
①主要建材中，铝材和木材的用量最大，两者之和占统计总量的70%。(www.chuimin.cn)
②建材碳排放量比例中，铝材和光电板最大，两者之和占统计总量的近90%。
③由①、②得出：建材的碳排放量与建材用量不成正比关系。
（2）组成部分碳排放比例
按住宅各组成部分（包括结构体、外围护体、内装体、设备体）分别统计其碳排放量及比例关系，见表4-5，图4-5，图4-6。
表4-5 组成部分碳排放量及比例关系统计
资料来源：作者自绘。
图4-5 组成部分碳排放比例1
资料来源：作者自绘。
图4-6 组成部分碳排放比例2
资料来源：作者自绘。
由表4-5，图4-5，图4-6得：
四大组成部分的碳排放量按从大到小顺序：
设备体＞结构体＞外围护体＞内装体。
3.低碳设计
（1）控制“Qc”——即减少建材用量
途径一：平面标准化、模数化
第二代、第三代产品的平面遵循标准化、模数协调原则，结构体尺寸统一，如图4-7、图4-8所示。尤其是第二代产品运用了12个规格一致的2 820mm×5 920mm的箱体单元模块，从而简化组模时间、增加重复使用率以减少材料损耗，达到节材降碳的目的。
图4-7 第三代产品——可移动铝合金住宅平面
资料来源：作者自绘。
图4-8 第二代产品——可移动铝合金办公建筑平面
途径二：新型结构体系
考虑到住宅、办公空间的灵活使用性，在6m长的单元模块跨度内没有增加额外的结构柱，因此主梁和四角的支撑柱采用了加强型的铝合金结构构件。其中支撑柱采用APS-8-80120型材，而主梁则采用两根APS-8-8080W型材叠合的组合梁构造，即通过在叠合梁构件凹槽内相同的位置预先打孔，用特制的长螺栓将两根梁紧密地栓接在一起，这种方式可有效弥补铝合金在绝对强度上与钢材的差异。除了主要的梁柱构件，单元模块还采用了次梁、斜撑等加强构造措施。
在第三代“可移动铝合金住宅”中，选用轻型铝合金结构、双层木板复合岩棉保温墙板（内保温板）、铝合金复合聚氨酯板（外围护板）体系，该体系集轻型铝合金结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声的设计施工于一体的集成化技术，减少了水泥、黏土砖、混凝土等高碳材料的使用，同时在保证承载建筑物与抵抗外来风力的前提下，结构体自重越轻，材料使用量越少，碳排放则越少。如图4-9所示。
图4-9 “可移动铝合金住宅”新型结构体系
资料来源：作者自绘。
途径三：物理整合与性能整合
第一、二、三代可移动铝合金产品均采用分离技术，将建筑结构本身和填充部分、设备管线和装修部分分离，同时设备管道、电气配管脱离主结构体，采用明管化设计，解决结构体与设备体耐久年限不一致的问题，方便日后更新维护，且节材降碳。如图4-10所示。
图4-10 设备管道、电气配管脱离主结构体，明管化设计
资料来源：作者自摄。
（2）控制“Vc”——即选用碳排放系数低的建材
可移动铝合金系列产品在结构材料上之所以采用铝合金型材框架，相较于传统集装箱式钢结构，铝合金结构具有自重轻、连接方便、精度高、耐腐蚀、易拆卸、易回收利用等主要特点。根据LCA生命周期评价方法，铝材符合减少原料（reduce）、重新利用（reuse）和物品回收（recycle）的3R原则，作为耐久性环保建材具有良好的环境特性。同时在围护体的材质选择上运用木材、回收岩棉、聚氨酯等碳排放系数低的建材。
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2023-10-09
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2023-10-09
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