一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104268807 A(43)申请公布日 2015.01.07

(21)申请号 201410472601.2(22)申请日 2014.09.16

(71)申请人上海建科工程咨询有限公司

地址202150 上海市崇明县秀山路34号(72)发明人陈寿峰 金龙 章宏伟 钟海荣(74)专利代理机构上海申新律师事务所 31272

代理人周云(51)Int.Cl.

G06Q 50/08(2012.01)

权利要求书3页 说明书7页 附图1页权利要求书3页 说明书7页 附图1页

()发明名称

一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法(57)摘要

本发明一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，涉及碳排放计算技术领域。根据碳排放的特点，本发明分为建材生产，建造施工，运营维护和拆除废弃四个阶段的碳排放量计算。包括确定建筑材料生产的二氧化碳强度值；确定建造施工阶段材料运输和施工过程的碳排放系数；确定运营维护阶段消耗能源的碳排放系数；确定拆除废弃阶段施工工艺和废弃物运输的碳排放系数；汇总计算建筑碳排放总量；计算单位面积指标和人均指标的步骤，得出建筑全寿命周期内碳排放总量、单位面积碳排放量和人均碳排放量指标的大小核算低碳建筑能达到的碳排放标准，进行评估和认定及在建筑各个阶段采取有效的设计、施工和运营等措施，以降低建筑的碳排放，提升建筑的低碳水平。CN 104268807 A CN 104268807 A

权 利 要 求 书

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1.一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，根据碳排放的特点，分为建材生产，建造施工，运营维护和拆除废弃四个阶段的碳排放量进行计算。

2.如权利要求1所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步确定建筑材料生产的二氧化碳强度值；

第二步确定建造施工阶段材料运输和施工过程的碳排放系数；第三步确定运营维护阶段消耗能源的碳排放系数；

第四步确定拆除废弃阶段施工工艺和废弃物运输的碳排放系数；第五步汇总计算建筑碳排放总量；第六步计算单位面积指标和人均指标。

3.如权利要求2所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，所述第一步确定建筑材料生产的二氧化碳强度值，通过与材料生产所需的标准煤或用电量，根据行业、地区或者具体生产工厂的能耗与产量统计数据换算得出：

4.如权利要求2所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，所述第二步确定建造施工阶段材料运输和施工过程的碳排放系数，通过换算铁路，公路的汽油、柴油和内陆水运各种运输方式单位重量单位运距所消耗的能源来获得单位重量单位运距所产生的碳排放系数：

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权 利 要 求 书

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施工过程，按照施工工艺如场地平整与开挖、起重机搬运和现场照明，通过换算所消耗的柴油、电力能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数：

5.如权利要求2所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，所述第三步确定运营维护阶段消耗能源的碳排放系数：

6.如权利要求2所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，所述第四步确定拆除废弃阶段施工工艺和废弃物运输的碳排放系数：

7.如权利要求2所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，所述第五步汇总计算建筑碳排放总量，将低碳建筑全寿命周期各阶段碳排放进行加总，形成综合计算公式，建筑碳排放计算公式如下所示：

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权 利 要 求 书

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Ql——建筑全寿命周期二氧化碳碳排放量，单位吨(t)

Qp——建筑材料生产阶段二氧化碳排放量，单位吨(t)Qc——建筑建造施工阶段二氧化碳排放量，单位吨(t)Qu——建筑运营维护阶段二氧化碳排放量，公共建筑寿命周期按50年计，单位吨(t)Qd——建筑拆除废弃阶段二氧化碳排放量，单位吨(t)qi——第i种建筑材料用量，单位吨(t)

ci——第i种建筑材料生产二氧化碳强度值(t/t)n1——所用建筑材料种类数

Si——施工阶段第i项工程的工程量

——施工阶段第i项工程单位工程量碳排放系数n2——施工阶段工程项数

S′i——第i种交通工具运输量(t·km)

——第i种交通工具单位运输量碳排放系数(t/t·km)

n3——交通工具使用数目

Ei——运营使用期间第i能源消耗量ζi——第i种能源碳排放系数n4——运营期间能源使用种类Di——拆除阶段第i项工程工程量

ηi——拆除阶段第i项工程单位工程量排放系数n5——拆除阶段工程项数。

8.如权利要求2所述的一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法，其特征在于，所述第六步计算单位面积指标和人均指标，根据第五步所计算出的建筑总碳排放量(Ql)，计算全寿命周期内建筑单位面积的碳排放量(Qr)和人均碳排放量(Qs)

n——建筑设计最大住户数p——平均每户居住人数β——建筑实际空置率S——建筑用地面积α——建筑容积率其中，β反映建筑实际利用状况，β过于小表示建筑实际使用效率比较低，一般在5％-10％左右比较正常；

α是建筑的主要技术经济参数，由建筑使用目的、设计等要素决定；Ql反映建筑碳排放总体效果；

Qr反映人均碳排放效果；

Qs反映单位建筑面积碳排放效果。

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说 明 书

一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法

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技术领域

[0001]

本发明涉及碳排放计算技术领域，具体指一种对建筑的全寿命周期内的碳排放量

的计算。背景技术

近年来，继节能建筑、绿色建筑之后，低碳建筑(LCB)成为又一建筑模式，它要求通过碳排量计算来评价建筑。目前没有低碳建筑的明确定义，主要是因为对于低碳排放的量化标准还没有达成全球共识。伦敦提出的设计指导意见认为与当时通用的建筑规范相比，建筑低碳排放应该使一年中因能源使用而形成的CO2排放量减少50％，英国学者斯特恩认为这个减排量应该是一般建筑CO2排放量的80％。由于经济发展水平不同，各国建筑规范的能耗标准和普通建筑的能耗水平差距都很大，所以对低碳排放标准很难形成全球性的共识。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失或不足，提出一种基于建筑全寿命周

期的碳排放计算方法。鉴于对建筑碳排放的研究如果局限于对建筑的运行能耗进行模拟,或者对单一建筑材料如水泥、钢材等产品的开采生产的碳排放进行清单分析就过于片面。建筑不仅在运行阶段直接或间接地消耗各种能源,排放温室气体和污染物,在建材开采、原材料加工和施工阶段同样也是如此。建筑的碳排放量为在建筑全寿命周期中由于一次性能源的消耗而排放出的CO2气体；全生命周期包括建筑材料的生产、运输、施工、运营使用、拆除及回收利用整个过程，加总得到建筑全生命周期的碳排放总量，最后得出每年每平方米建筑排放CO2的量。因此,要合理科学地制定建筑设计方案，正确引导低碳建筑发展,就需要对建筑整个生命周期的碳排放进行定量分析。[0004] 据此，本发明限定在以下范围：只考虑建筑的能源和物质消耗所产生的碳排放，而不考虑建筑提供的其他服务(如餐饮)所产生的碳排放。同时，做出如下假定：一、物料消耗。假定所有用到的材料(如钢材)，不论其牌号和型号均视为相同的普通材料，以总量计入；二、对于物质在重新利用过程中产生的碳排放，纳入到下一轮生命周期；三、使用年限。建筑物寿命按50年计算；由于日常小型维修的情况比较复杂，而且消耗量相对较小，不予考虑。

[0005] 本发明根据建筑的寿命周期，结合碳排放的特点，分为建材生产、建造施工、运营维护和拆除废弃四个阶段的碳排放量进行计算，具体通过以下技术方案予以实现，具体步骤如下：

[0006] 第一步：确定建筑材料生产的二氧化碳强度值

[0007] 建筑材料的生产二氧化碳强度值指单位重量材料在生产过程中所产生的二氧化碳总量，可借助建筑材料的生产能量强度值换算。建筑材料的生产强度值是指单位重量建筑材料在生产过程中所消耗的总能量值，大部分的建筑材料生产强度值不能直接获得，需

[0003]

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说 明 书

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要通过与材料生产所需的标准煤或用电量，根据行业、地区或者具体生产工厂的能耗与产量统计数据换算得出。[0008] 第二步：确定建造施工阶段材料运输和施工过程的碳排放系数

[0009] 建造施工阶段的碳排放分为材料运输和施工过程两部分来核算。对于材料运输，按照实际项目具体追溯来确定。通过换算铁路、公路(汽油、柴油)和内陆水运等各种运输方式单位重量单位运距所消耗的能源来获得单位重量单位运距所产生的碳排放系数。[0010] 对于施工过程，按照施工工艺如场地平整与开挖、起重机搬运和现场照明等，通过换算所消耗的柴油、电力等能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数。[0011] 第三步：确定运营维护阶段消耗能源的碳排放系数[0012] 一、能源供应。分成三种情况，一是城市能源(煤、天然气、石油)直接驱动用能设备，会直接产生碳排放；二是使用火力发电的电力，间接产生碳排放；三是利用区域或楼宇分布式能源系统就地驱动用能设备。分布式能源中又包括了可再生能源(如太阳能和风能)和热电冷联供(利用天然气或生物质气)。[0013] 二、建筑用能设备。其能源效率的高低决定最终碳排放量的大小。直接碳排放量主要来建筑中燃料的直接燃烧。[0014] 第四步：确定拆除废弃阶段施工工艺和废弃物运输的碳排放系数

[0015] 建筑拆除阶段可以用施工工艺和废弃物运输两个方面的排放进行评估。[0016] 拆除施工工艺如破碎、构件拆除，起重机搬运和现场照明等，可通过换算所消耗的(柴油、电力等)能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数。[0017] 建筑废气物运输主要采用汽车运输，汽车运输的碳排放确定相应的碳排放系数。[0018] 第五步：汇总计算建筑碳排放总量

[0019] 将低碳建筑全寿命周期各阶段所消耗的材料、施工工艺、材料运输、设备运营等所消耗的碳排放量进行加总，形成建筑全寿命周期的碳排放总量。[0020] 第六步：计算单位面积指标和人均指标[0021] 根据第五步所计算出的建筑总碳排放量，计算全寿命周期内建筑单位面积的碳排放指标和人均碳排放指标。附图说明

[0022] [0023]

图1为本发明一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法的流程图；图2为本发明实施例的建筑碳排放分布图。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述

[0025] 本发明一种基于建筑全寿命周期的碳排放计算方法流程(如附图1所示)。[0026] 第一步：确定建筑材料生产的二氧化碳强度值

[0027] 建筑材料的生产二氧化碳强度值指单位重量材料在生产过程中所产生的二氧化碳总量，可借助建筑材料的生产能量强度值换算。建筑材料的生产强度值是指单位重量建筑材料在生产过程中所消耗的总能量值，大部分的建筑材料生产强度值不能直接获得，需要通过与材料生产所需的标准煤或用电量，根据行业、地区或者具体生产工厂的能耗与产

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说 明 书

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量统计数据换算得出。

[0028] 表1不同能量单位换算系数

[0029]

[0030]

[0031] [0032]

表2建筑材料碳排放

第二步：确定建造施工阶段材料运输和施工过程的碳排放系数建造施工阶段的碳

排放分为材料运输和施工过程两部分来核算。[0034] 对于材料运输，按照实际项目具体追溯来确定。通过换算铁路、公路(汽油、柴油)

[0033]

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说 明 书

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和内陆水运等各种运输方式单位重量单位运距所消耗的能源来获得单位重量单位运距所产生的碳排放系数。

[0035] 表3建筑材料运输碳排放

[0036]

[0037]

对于施工过程，按照施工工艺，如场地平整与开挖、起重机搬运和现场照明等，通

过换算所消耗的(柴油、电力等)能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数。[0039] 表4建筑施工过程碳排放

[0038] [0040]

第三步：确定运营维护阶段消耗能源的碳排放系数

[0042] 一、能源供应。分成三种情况，一是城市能源(煤、天然气、石油)直接驱动用能设备，会直接产生碳排放；二是使用火力发电的电力，间接产生碳排放；三是利用区域或楼宇分布式能源系统就地驱动用能设备。分布式能源中又包括了可再生能源(如太阳能和风能)和热电冷联供(利用天然气或生物质气)。[0043] 二、建筑用能设备。其能源效率的高低决定最终碳排放量的大小。直接碳排放量主要来建筑中燃料的直接燃烧。

[0041]

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说 明 书

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表5各种燃料的碳排放系数

[0046]

第四步：确定拆除废弃阶段施工工艺和废弃物运输的碳排放系数

[0048] 建筑拆除阶段可以用施工工艺和废弃物运输两个方面的排放进行评估。[0049] 拆除施工工艺，如破碎、构件拆除，起重机搬运和现场照明等，可通过换算所消耗的(柴油、电力等)能源，确定每种施工工艺的单位碳排放系数。[0050] 表6拆除施工工艺的单位碳排放系数

[0047] [0051]

建筑废气物运输主要采用汽车运输，可参照表3中汽车运输的碳排放确定相应的

碳排放系数。

[0053] 第五步：汇总计算建筑碳排放总量

[00] 根据建筑碳排放分布图(如附图2所示)，将低碳建筑全寿命周期各阶段碳排放进行加总，形成综合计算公式，建筑碳排放计算公式如下所示：

[0052] [0055]

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说 明 书

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Ql——建筑全寿命周期二氧化碳碳排放量，单位吨(t)[0057] Qp——建筑材料生产阶段二氧化碳排放量，单位吨(t)[0058] Qc——建筑建造施工阶段二氧化碳排放量，单位吨(t)[0059] Qu——建筑运营维护阶段二氧化碳排放量，公共建筑寿命周期按50年计，单位吨(t)

[0060] Qd——建筑拆除废弃阶段二氧化碳排放量，单位吨(t)[0061] qi——第i种建筑材料用量，单位吨(t)

[0062] ci——第i种建筑材料生产二氧化碳强度值(t/t)[0063] n1——所用建筑材料种类数

[00] Si——施工阶段第i项工程的工程量

[0056] [0065] [0066]

——施工阶段第i项工程单位工程量碳排放系数

n2——施工阶段工程项数

[0067] S′i——第i种交通工具运输量(t·km)

[0068] [0069]

——第i种交通工具单位运输量碳排放系数(t/t·km)

n3——交通工具使用数目

[0070] Ei——运营使用期间第i能源消耗量[0071] ζi——第i种能源碳排放系数[0072] n4——运营期间能源使用种类

[0073] Di——拆除阶段第i项工程的工程量

[0074] ηi——拆除阶段第i项工程单位工程量排放系数[0075] n5——拆除阶段工程项数[0076] 第六步：计算单位面积指标和人均指标

[0077] 根据第五步所计算出的建筑总碳排放量(Ql)，计算全寿命周期内建筑单位面积的碳排放量(Qr)和人均碳排放量(Qs)。

[0078]

[0079]

n——建筑设计最大住户数

[0081] p——平均每户居住人数[0082] β——建筑实际空置率[0083] S——建筑用地面积[0084] α——建筑容积率

[0085] β反映建筑实际利用状况，β过于小表示建筑实际使用效率比较低，一般在5％-10％左右比较正常。

[0080]

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说 明 书

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α是建筑的主要技术经济参数，由建筑使用目的、设计等要素决定。[0087] Ql反映建筑碳排放总体效果，Qr反映人均碳排放效果，Qs反映单位建筑面积碳排放效果。

[0088] 综上所述，通过本发明一方面解决建筑的碳排放总量的计算和低碳建筑认定的问题。另一方面，通过对各个阶段的碳排放量的计算分析，有针对性地改善建筑的碳排放水平，从而成为实现低碳建筑的有效分析工具。本发明利用碳排放计算方法，能有效计算和评估建筑全寿命周期内的建材生产、建造施工、运营维护和拆除废弃四个阶段的碳排放量。可得出建筑全寿命周期内碳排放总量、单位面积碳排放量和人均碳排放量。根据三项指标的大小核算低碳建筑所能达到的碳排放水平标准，从而进行低碳建筑的评估和认定。进而在建筑的各个阶段，采取有效地设计、施工和运营等措施，有效降低建筑的碳排放，提升建筑的低碳水平。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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