一种工程碳排放计算方法与流程

本发明涉及建筑工程，特别是一种工程碳排放计算方法。

背景技术：

全球气候变暖与人类的活动息息相关，能源消耗是造成温室气体排放的主要原因。政府间气候变化专门委员会(IPCC)在第4次做出的评估报告中指出，2030年的二氧化碳减排潜力中，建筑领域具有最大的减排潜力，同时具有最好的经济性，在调研行业(能源供应、运输、建筑、工业、农业、林业、废物处理、其他行业)中减排效果最好，成本最低，投资收益最高，同样20美元/吨的投入，建筑领域的潜力是交通领域的3倍。据有关方面统计，我国的建筑能耗是世界上同纬度先进国家的3倍左右。据统计(表1)，中国2012年的碳排放总量已经达到92.1亿tCO2，占世界总量的26.7％，人均碳排放达到6.82tCO2/人。作为负责任的大国，为了保证发展的可持续性和顾及国际社会舆论压力，控制温室气体的排放刻不容缓。

表1 2012年全球能源消费与碳排放格局

改革开放以来，建筑业一直保持着增长趋势。我国每年竣工的房屋建筑面积以约20亿平方米的速度递增。建筑业为全社会完成了大量住宅和基础设施的建设，城镇住房建筑面积由改革之初的人均6.7平方米提高到2012年的人均32.91平方米以上，有效地改善了人们的居住条件，建筑业所提供给人们环境的意义已超过了生存的基础，而更多地表现为人类创造价值的场所，也是人类自身发展的环境。近年来，随着我国建筑业的迅猛发展和人们对居住质量的不断提高，建筑能耗总量和能耗强度持续增长，我国建筑业总能耗占全社会总能耗的25％-28％，建筑业碳排放量占社会总排放量的40％左右。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种工程碳排放计算方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种工程碳排放计算方法，包括如下步骤:

步骤一：工程总碳排放、各分部工程碳排放及个单元工序碳排放计算：对工程碳排放的每单元工序中材料与施工机械碳排放进行计算，计算模型可用下列公式表明：

E＝∑E_iFB

E_iFB＝∑E_iDY

E_iDY＝E_mat+E_mac

式中，E为工程总碳排放，E_iFB为各分部工程碳排放，E_iDY为个单元工序碳排放，E_mat,E_mac分别为单元工序中所用材料及施工继续碳排放；

步骤二：材料碳排放计算：单元工序内材料碳排放可用以下公式计算：

E_mat＝∑Q_i.f_i

其中，Q_i为该工序中使用的第i种材料量，f_i为i种材料的碳排放因子；

步骤三：施工机械排放计算：单元工序内机械碳排放可用以下公式计算：

E_mac＝∑H_i.Q_Ji.f_i

其中，H_i为该工序中使用的第i种机械所用台班，Q_Ji为i机械消耗的i种能源量，f_i为i种材料的碳排放因子。

步骤二中，所述Q_i可由工程对应的消耗定额中该单元工序单位工程量材料消耗与实际发生工程量相乘得到。

步骤二中，所述计算模型中包括上百种建材的排放因子，其中包括钢筋、混凝土等主要建材的碳排放因子取自中国本土LCA数据库CLCD，其他建材数据来源取自国际通用LCA数据库Eco-invent及欧盟LCA数据库ELCD。

步骤三中，所述H_i可有定额中该单元工序所需单位机械台班与工序量相乘得到。

步骤三中，所述能源量包括电、柴油和汽油，其数值根据《全国统一建筑工程台班定额》得到。

利用本发明的技术方案制作的一种工程碳排放计算方法，工程碳排放计算模型在生命周期评价(LCA)的框架下，划定评价范围为工程建设期，依托建筑工程中所用材料、能源碳排基本数据库，构建工程碳排放计算模型，以及具体到单元工程的工程碳排放数据库。计算模型及数据库应用对象包括建筑工程、交通基础设施、水利工程等工程领域，考虑了不同地区工程消耗定额及材料消耗因子不同，体现了计算模型及数据库的地区适应性。

附图说明

图1是本发明所述一种工程碳排放计算方法的结构示意图；

图2是本发明所述一种工程碳排放计算方法的工程碳排放计算模型示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-2所示，一种工程碳排放计算方法，包括如下步骤:步骤一：工程总碳排放、各分部工程碳排放及个单元工序碳排放计算：对工程碳排放的每单元工序中材料与施工机械碳排放进行计算，计算模型可用下列公式表明：

E＝∑E_iFB

E_iFB＝∑E_iDY

E_iDY＝E_mat+E_mac

式中，E为工程总碳排放，E_iFB为各分部工程碳排放，E_iDY为个单元工序碳排放，E_mat,E_mac分别为单元工序中所用材料及施工继续碳排放；步骤二：材料碳排放计算：单元工序内材料碳排放可用以下公式计算：

E_mat＝∑Q_i.f_i

其中，Q_i为该工序中使用的第i种材料量，f_i为i种材料的碳排放因子；步骤三：施工机械排放计算：单元工序内机械碳排放可用以下公式计算：

E_mac＝∑H_i.Q_Ji.f_i

其中，H_i为该工序中使用的第i种机械所用台班，Q_Ji为i机械消耗的i种能源量，f_i为i种材料的碳排放因子；步骤二中，所述Q_i可由工程对应的消耗定额中该单元工序单位工程量材料消耗与实际发生工程量相乘得到；步骤二中，所述计算模型中包括上百种建材的排放因子，其中包括钢筋、混凝土等主要建材的碳排放因子取自中国本土LCA数据库CLCD，其他建材数据来源取自国际通用LCA数据库Eco-invent及欧盟LCA数据库ELCD；步骤三中，所述H_i可有定额中该单元工序所需单位机械台班与工序量相乘得到；步骤三中，所述能源量包括电、柴油和汽油，其数值根据《全国统一建筑工程台班定额》得到。

本实施方案的特点为，一种工程碳排放计算方法，包括如下步骤:

步骤一：工程总碳排放、各分部工程碳排放及个单元工序碳排放计算：对工程碳排放的每单元工序中材料与施工机械碳排放进行计算，计算模型可用下列公式表明：

E＝∑E_iFB

E_iFB＝∑E_iDY

E_iDY＝E_mat+E_mac

式中，E为工程总碳排放，E_iFB为各分部工程碳排放，E_iDY为个单元工序碳排放，E_mat,E_mac分别为单元工序中所用材料及施工继续碳排放；

步骤二：材料碳排放计算：单元工序内材料碳排放可用以下公式计算：

E_mat＝∑Q_i.f_i

其中，Q_i为该工序中使用的第i种材料量，f_i为i种材料的碳排放因子；

步骤三：施工机械排放计算：单元工序内机械碳排放可用以下公式计算：

E_mac＝∑H_i.Q_Ji.f_i

其中，H_i为该工序中使用的第i种机械所用台班，Q_Ji为i机械消耗的i种能源量，f_i为i种材料的碳排放因子，工程碳排放计算模型在生命周期评价(LCA)的框架下，划定评价范围为工程建设期，依托建筑工程中所用材料、能源碳排基本数据库，构建工程碳排放计算模型，以及具体到单元工程的工程碳排放数据库。计算模型及数据库应用对象包括建筑工程、交通基础设施、水利工程等工程领域，考虑了不同地区工程消耗定额及材料消耗因子不同，体现了计算模型及数据库的地区适应性。

在本实施方案中，对于碳排放量，通常以产生的CO2量来衡量。计算建筑碳排放，其本质是为了说明其对全球气候变暖所造成的影响，因此碳排放分析不仅仅局限于CO2。许多其他气体对气候变化也有影响，并且影响程度不同(通常远大于CO2对气候变化的影响)。因此，应当将所有对全球气候变暖造成影响的气体都纳入到碳排放的清单当中，例如N2O、SF6等不含碳的物质，也根据其CO2特征当量因子将其视为“碳”排放。IPCC以CO2气体的全球变暖潜能值(GWP)为基准，其他气体(CH4、N2O等)的GWP是以CO2为基准，折算为CO2当量来衡量。建筑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。其公式为：

式中，GWI为建筑物生命周期碳排放指数(kgCO2)；Wij为建筑物生命周期内第j阶段(j＝1，2，3分别为物化、使用和拆除处置阶段)所产生的第i种温室气体的质量(kg)；GWPi为第i种温室气体的全球变暖影响潜能值(kgCO2/kg温室气体)；i为温室气体的种类代号。

根据《京都议定书》，温室气体包括以下6类：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)，部分气体的全球变暖潜能值，见表1。

表1温室气体的当量因子潜能值

在本实施方案中，工程建设期碳排放可划分至分部分项工程及其他附属碳排放，例如在建筑工程中，可分为土建工程(包括土石方工程、桩基工程、基础工程、砖结构工程、混凝土工程、金属工程、木结构工程等)、安装工程碳排放以及其他工程碳排放。本模型对工程碳排放的计算具体到单元工序，对每工序中材料与施工机械碳排放进行计算，计算模型可用下列公式表明：

E＝∑E_iFB

E_iFB＝∑E_iDY

E_iDY＝E_mat+E_mac

式中，E为工程总碳排放，E_iFB为各分部工程碳排放，E_iDY为个单元工序碳排放，E_mat,E_mac分别为单元工序中所用材料及施工继续碳排放。计算总体框架如图2所示。

单元工序内材料碳排放可用以下公式计算：

E_mat＝∑Q_i.f_i

其中，Q_i为该工序中使用的第i种材料量，Q_i可由工程对应的消耗定额中该单元工序单位工程量材料消耗与实际发生工程量相乘得到。f_i为i种材料的碳排放因子。

计算模型中包括上百种建材的排放因子，其中包括钢筋、混凝土等主要建材的碳排放因子取自中国本土LCA数据库CLCD，其他建材数据来源取自国际通用LCA数据库Eco-invent及欧盟LCA数据库ELCD。

施工机械排放计算，单元工序内机械碳排放可用以下公式计算：

E_mac＝∑H_i.Q_Ji.f_i

其中，H_i为该工序中使用的第i种机械所用台班，可有定额中该单元工序所需单位机械台班与工序量相乘得到，Q_Ji为i机械消耗的i种能源量(包括电、柴油、汽油等类型)，其数值根据《全国统一建筑工程台班定额》得到。f_i为i种材料的碳排放因子。

在本实施方案中，基于碳排放计算模型，开发了绿动力工程碳排放计算软件，绿动力工程碳排放计算软件是以建筑工程定额为基础，以定额中单项工序为基础单元，确定单位工程量单元工序环境影响，累加计算工程总体环境影响的碳排放计算软件，可以使工程碳排放更加快捷方便。第一步，新建项目时，用户需选择定额库及定额专业，工程排放分析根据选择的定额库进行分析。第二步，新建项目后，系统进入工程建模界面，用户点击添加分项，弹出分项选择页面，分项选择页面以树的形式展示当前定额库中的定额项，用户选择需要的定额项后双击定额项或点击插入按钮即可将当前定额项添加到工程建模界面中，系统根据用户选择的定额项自动归类，另外，用户可以点击自定义行，向工程建模界面中添加空白行。第三步，用户插入分项后，在工程建模界面输入工程量，系统自动根据当前的定额项的单位排放量计算排放数据、当前分部工程的排放合计及整个工程的排放合计。对计算结果进行分析得到碳排放量及粉尘排放量在整个工程及工程不同阶段的分布，勾选需要分析的分部工程，然后点击分析按钮，进入工程分析页面，根据需要在下拉列表中选择需要的分析维度，系统会生成对应的分析图表。具体分析内容包括：材机分析：按选择的定额项对机械材料进行分析，生成堆叠柱图；材料分析：对所选分部或分项的材料中钢筋、混凝土及其他材料进行占比分析，以饼图展现；机械分析：对所选分部或分项的机械排放进行占比分析，以饼图展现；分部分项：对整个工程的主要分部土石方、钢筋、桩基及其他分部的占比进行分析，以饼图展现。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。