01 建筑业碳排放现状

IPCC《第六次评估报告：减缓气候变化》统计显示2019年全球建筑温室气体排放高达120亿tCO2e，占当年全球碳排放的21%，其中57%是由发电和供暖导致的间接碳排放，24%由建筑现场建设产生，18%是水泥和钢铁的生产产生的隐含碳。建筑排放的温室气体中超95%为CO2，3%为卤代烷烃类，0.08%为CH4和N2O，如果仅看二氧化碳排放量，建筑二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的31%。

中国建筑节能协会发布的《2022年度中国城乡建设领域碳排放系列研究报告》显示，我国2020年建筑与建造二氧化碳排放总量为50.8亿tCO2，占全国碳排放比重的50.9%，其中生产阶段二氧化碳排放为28.2亿tCO2，施工阶段二氧化碳排放为1.0亿tCO2，运行阶段二氧化碳排放为212.6亿tCO2。

图1 2020年建筑业碳排放情况（数据来源：《2022年度中国城乡建设领域碳排放系列研究报告》）

从上述现状分析的结果可以看出我国建筑业碳排放水平高于全球水平，并且建筑业是我国第一大碳排放部门，有必要对不同材料建筑的碳排放进行分析，为我国建筑业减碳提供参考。

02 建筑碳排放计算的系统边界

目前我国相关规范要求的建筑碳排放计算的系统边界为：

1 运行阶段碳排放

包括暖通空调、生活热水、照明及电梯、可再生能源、建筑碳汇系统在建筑运行期间的碳排放量。计算范围为建设工程规划许可证范围内能源消耗产生的碳排放量和可再生能源及碳汇系统的减碳量。

2 建造及拆除阶段碳排放

建筑建造阶段的碳排放包括完成各分部分项工程施工产生的碳排放和各项措施项目实施过程产生的碳排放。

建筑拆除阶段的碳排放包括人工拆除和使用小型机具机械拆除使用的机械设备消耗的各种能源动力产生的碳排放。

建造与拆除阶段的碳排放计算边界应符合下列规定：

（1）建造阶段碳排放计算时间边界应从项目开工起至项目竣工验收止，拆除阶段碳排放计算时间边界应从拆除起至拆除肢解并从楼层运出止；

（2）建筑施工场地区域内的机械设备、小型机具、临时设施等使用过程中消耗的能源产生的碳排放应计入；

（3）现场搅拌的混凝土和砂浆、现场制作的构件和部品，其产生的碳排放应计入；

（4）建造阶段使用的办公用房、生活用房和材料库房等临时设施的施工和拆除可不计入。

3 建材生产及运输阶段的碳排放

建材生产及运输阶段的碳排放应为建材生产阶段碳排放与建材运输阶段碳排放之和。计算范围应包括主体结构材料、建筑围护结构材料、建筑构件和部品等。

建筑是复杂产品的合集并且具有长使用周期的特点。依据EN15804对产品生命周期的划分，综合相关其他规范，将建筑部分过程进行了合并，并按建筑生命周期的时间顺序进行划分，建筑全生命周期划分如图2所示。

按相关规范中规定的计算方法对建筑各阶段的碳排放进行计算。

图2 建筑全生命周期

03 分析对象

选取长三角地区三栋不同材料的木结构、钢结构、钢筋混凝土结构办公建筑（如图3）进行生命周期对比分析。建筑设计使用年限50年，全生命周期中无直接再生能源使用。（如图3 选取的分析建筑）

(a)某木结构建筑

(b)某钢结构建筑（在建）

(c)某混凝土结构建筑

建筑详细信息如表1所示。

表1 三栋建筑的相关信息

04 建筑生命周期碳排放结果

1 建筑全生命周期碳排放强度对比

通过分析得出，木结构建筑全生命周期碳排放为1.69×10⁷kgCO2e，钢结构建筑全生命周期碳排放为2.79×10⁸kgCO2e，钢筋混凝土结构建筑全生命周期碳排放为3.19×10⁷kgCO2e。

三栋建筑各阶段碳排放占比如图4，建筑使用阶段、物化阶段碳排放分别占全生命周期碳排放的16%~26%、74%~84%，而拆除阶段碳排放占比小于0.5%。

图4 三栋建筑各阶段碳排放占比情况

三类建筑全生命周期各阶段的单位面积碳排放强度比较情况如图5所示，由结果可知在三类建筑全生命周期中，使用阶段碳排放强度均最大，拆除阶段的碳排放强度并不显著。木结构建筑、钢结构建筑、钢筋混凝土结构建筑单位面积碳排放强度分别为5043.5kgCO2e/m²、5589.2kgCO2e/m²、5751.3kgCO2e/m²，钢结构建筑的单位面积碳排放强度相对于钢筋混凝土结构建筑降低了2.82%，木结构的单位面积碳排放强度相对于传统材料的钢结构建筑降低了9.76%，相对于钢筋混凝土结构降低了12.31%。

图5 三栋建筑全生命周期单位面积碳排放强度

从各阶段的情况来看，物化阶段钢筋混凝土结构建筑物化阶段单位面积碳排放强度最大，钢结构建筑单位面积碳排放强度相比钢筋混凝土结构建筑低22.3%，木结构建筑单位面积碳排放强度相比钢结构建筑低31.4%，相比钢筋混凝土结构建筑低46.7%；建筑使用阶段的单位面积碳排放强度相差并不大，由于中国相关规范的规定，不同结构建筑的导热系数基本一致，使得同一地区同一功能类型的建筑由于冷热负荷而产生的能源消耗并没有存在很大的差异，而木结构、钢结构在保温等方面的优势更多体现在了建筑物化阶段，能减少保温材料等的使用；拆除阶段的碳排放强度相对于全生命周期占比较小，但是我国每年将产生大量的建筑垃圾，大约为我国日常生活产生的生活垃圾的五倍。并且我国的建筑垃圾的实际回收率较低。应从各层面提高对建筑垃圾资源化利用的要求，推动建筑垃圾资源化利用技术和途径的发展。

2 建筑不同阶段年单位面积碳排放强度对比

在同一时间段内，不同材料建筑单位面积年碳排放强度比较情况如图6所示，木结构、钢结构和钢筋混凝土结构建筑的物化阶段的单位面积年碳排放分别是使用阶段的9.22倍、13.65倍、17.31倍。由于建筑物的使用年限较长，建筑物使用阶段的碳排放总量大于生命周期其他阶段，但在同一时间内，三类建筑物化阶段具有短时间内碳排放量大、碳排放强度高的特点。

图6 三栋建筑物化阶段和使用阶段平均单位面积年碳排放强度

05 结果与展望

从建筑全生命周期角度来看，建筑使用阶段的碳排放强度最大，占比74%~84%。减少建筑使用阶段的碳排放是降低建筑全生命周期碳排放的最重要手段之一，而建筑使用阶段的碳排放主要来源于电力使用的碳排放，建筑节能依然是降低建筑碳排放的理想方向。

从同一时间段来看，建筑物化阶段的碳排放具有短时间内排放量大、排放强度高的特点。不同材料的建筑对物化阶段建筑的碳排放影响较大，相比于传统的钢筋混凝土结构建筑，新型装配式的钢结构、木结构建筑物化阶段碳排放较低，是建筑减碳的理想方向之一。