建筑施工阶段碳排放特征及预测分析.pdf

326onCha2023年9 月建设经济与环保江西建材建筑施工阶段碳排放特征及预测分析李建国，杜川百色职业学院，广西百色533000摘要：文中以某教学楼为研究对象，基于GB/T51366一2 0 19 建筑碳排放计算标准,对该建筑结构的施工过程碳排放进行计算及预测。结果表明，钢材、商品混凝土、水泥等物质碳排放量较大，并针对以上建筑材料采取相关措施，以减少教学楼施工过程的碳排放，达到节能减排的目的。关键词：碳排放；施工阶段；线性预测中图分类号：TU18文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 9-0 32 6-0 3racteristics and Prediction of Carbon Emission During ConstructicLi Jianguo,Du ChuanBaise Vocational College,Baise,Guangxi 533000Abstract:This paper takes a teaching building as the research object,and calculates and predicts the carbon emission of the constructionprocess of the building structure based on GB/T 51366-2019 Building Carbon Emission Calculation Standard.The results show that steel,commercial concrete,cement and other materials contribute more to the carbon emission of teaching buildings.Relevant measures should betaken to reduce the carbon emission of the above building materials in order to achieve the purpose of energy saving and emission reduction.Key words:Carbon emissions;Construction phase;Linear prediction0引言在国家倡导节能减排的背景下，如何实现建筑业可持续发展成为当前的热点课题。近年来，许多专家学者针对建筑碳排放开展了相关研究。王玉1 研究了传统建造方式下的建筑全生命周期碳排放，构建碳排放时空矩阵核算模型，汇总碳排放数据来源及减碳措施；分析评估不同结构类型、结构材料的建筑碳排放，结果表明，建筑原材料生产阶段及施工阶段的碳排放占比较大；刘文茜等2 以某公共建筑为研究对象，对其碳排放进行计算，分析影响其碳排放的主要因素，结果表明，采用清洁能源可有效降低建筑碳排放；唐晓灵等3 以某建筑工程为研究对象，基于PSO-LSTM模型，对其建筑碳排放峰值进行预测，结果表明，该建筑的碳排放峰值为2 536 6 3.5万t；肖雅心等4 对住宅建筑开展生命周期评价及碳足迹核算分析其住宅建筑系统的环境负荷变化特征；李静等5 对装配式混凝土建筑进行碳足迹研究，对比分析不同预制率水平下的碳足迹。本文以某教学楼建筑为研究对象，根据工程量计算规则、施工定额确定施工机械能耗，并结合相应碳排放因子汇总计算该教学楼建筑施工建设阶段碳排放量。1工程概况某教学楼建筑面积为6 7 2 3.3m，地上4层，平均层高为第一作者：李建国（19 8 3-），男，湖南娄底人，本科，讲师，主要研究方向为金属材料与建筑施工。基金项目：2 0 2 3年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目双碳背景下校园公共建设施工阶段碳排放计算方法研究（项目编号：2023KY1527）。4.3m，结构形式为框架结构。该项目抗震设防烈度为七度，建筑物类别为三类，耐火等级为I级，耐久年限为50 年。根据该建筑的工程量清单及施工图，即可对其施工阶段的碳排放进行测算。2计算方法施工建设阶段的碳排放包括，完成各分部分项施工过程产生的碳排放和各项措施项目实施过程产生的碳排放6 。根据GB/T51366一2 0 19 建筑碳排放计算标准,对该建筑结构的施工过程碳排放进行计算，根据TY01-31一2 0 15房屋建筑与装饰工程消耗量定额和全国统一施工机械台班费用定额，查询各施工机械台班定额。根据工程量计算规则、施工定额，确定施工机械能耗，并结合相应碳排放因子汇总，计算该教学楼建筑施工建设阶段碳排放量。部分建筑材料的碳排放因子如表1所示，部分施工机械的台班及其消耗能源如表2 所示。表1建建筑材料的碳排放因子建筑材料碳排放碳排放因子砂/(kgCOzetl)2.51混凝土/（kgCOze：m3)295柴油/（kgCOzekg)4.37电/（kgCOzekWh)1.04钢材/(kgCOzet)2.050货车运输/kgCOze（t km）-0.078普通硅酸盐水泥/（kgCOzet）735碎石/（kgCOzet）2.18水/(kgCOze：t )0.1683272023年9 月建设经济与环保江西建材表2施工机械的台班及其消耗能源机械种类台班数量单位台班消耗能源/kWh能源系数履带式单斗液压5.9363.003.110挖掘机电动夯实机11.5316.600.521履带式推土机7.9656.503.110履带式起重机1.3436.983.110载重汽车22.6233.243.110钢筋弯曲机560.3012.800.525交流弧焊机0.3260.270.525电动空气压缩机2.4416.100.525施工建设阶段碳排放计算公式如式（1）、式（2）所示。B=EQ:xf(1)fi=ZAujxR;(2)式中，Q,为第i个项目的工程量,f为第i个项目的能耗系数（k Wh/工程量计量单位），Ai为第i个项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量（台班），R第i个项目第j种施工机械单位台班的能源用量kWh/（台班）。3结果分析根据上述建筑材料及施工机械的碳排放因子及碳排放计算公式，计算得出各建筑材料的碳排放占比图，如图1所示。由图1可知，钢材在各建筑材料中的碳排放占比最大，其碳排放为559.0 2 kgCO2，占比为6 1.5%；其次为商品混凝土，其碳排放量为141.49 kgC02，占比为14.5%；再次为水泥，其碳排放为69.88kgCO2，占比为7.2%。以上物质对教学楼碳排放的贡献较大，因此，应针对以上建筑材料采取相关措施，以减少教学楼施工过程的碳排放，达到节能减排的目的。砌体材料4.7%其他12.1%水泥7.2%钢61.5%商混14.5%图1各建筑材料的碳排放占比图为进一步研究各建筑材料的排放量，分析其单位面积排放量与单位面积重量间的关系，如图2 所示。由图2 可知，钢材的单位面积排放量最大，其值为59 8.6 kgCOze/m，但是其在教学楼中单位面积使用的重量较小，仅为7 6.3kg/m；由表1可得，钢筋的碳排放因子为2 0 50 kgCOze/t，远大于其他建筑材料的碳排放量，所以，即使钢筋的单位面积的使用重量较小，其碳排放仍为所有建筑材料中的最大值。水泥的单位面积使用重量最大，其值为1134kg/m，但其碳排放量远小于钢材的碳排放量，这是由于水泥的碳排放因子小于钢材，为减少其碳排放，可通过减少水泥用量来达到节能减排的目的。为优化教学楼建筑的碳排放，针对钢筋与水泥开展相关节能减排措施，钢筋为教学楼碳排放最大的材料，其污染物排放主要来源于其生产过程中烧结和焦化过程，此过程会产生大量NOx、CO,等烟气；为减少钢筋对悬臂式挡土墙碳排放贡献率，可对其进行回收利用，减少其碳排放量。水泥熟料熳烧过程需对石灰石进行烧分解，产生大量CO2，每t水泥生产过程综合耗电折算碳排放约为46.9 kgCOzeq，为减少水泥对教学楼碳排放的比例，可采用少熟料胶凝材料，或优化教学楼设计，使水泥熟料用量下降，从而达到减少水泥碳排放量的目的。6001200单位面积碳排放量500单位面积重量100040080030060020040010020000砌体保温其图2单位面积排放量与单位面积重量关系图根据表2 所示的施工机械的碳排放因子及碳排放计算公式，计算得出各施工阶段的碳排放占比图（见图3）。由图3可知，钢筋及混凝土工程的碳排放占比最大，其占比为47.57%，碳排放量为156 19.13kgCO2，楼地面工程的碳排放占比次之，其占比为16.7 6%，再次为桩基础工程的碳排放量，其占比为12.19%；说明以上施工过程是影响教学楼碳排放的主要施工过程，需对以上施工过程采取具有针对性的措施，以减少施工过程的碳排放。钢筋混凝土工程主要采用的施工机械为混凝土泵送车、焊机及钢筋弯曲机，上述施工机械所消耗的能源均为汽油或柴油，其单位台班消耗能源的能源系数较大，所以钢筋及混凝土工程的碳排放量较大。为减少其碳排放量，可优化施工工艺，或在施工过程中采用电力等清洁能源，以达到节能减排的目的。其他土石方工程4.4%8.9%措施项目10.2%钢筋及混凝土工程47.6%桩基础工程12.2%楼地面工程16.8%图3施工阶段的碳排放占比图为分析教学楼碳排放特征，建立其碳排放预测模型，分析建筑面积与其碳排放间的关系，分别采用线性、对数、Logistic模型对教学楼碳排放进行预测，其建筑面积一碳排放量曲线如图4所示。由图4可知，建筑面积与实测碳排放量间呈正相关关系，随着教学楼建筑面积的增大，其碳排放量逐渐增大。采用不（下转第330 页）330.上接第32 7 页）2023年9 月建设经济与环保江西建材供应商进行评估和筛选，选择符合要求的供应商，并与其建立合作关系6 。（2）在电子招投标平台管理中，利用电子招投标平台进行采购活动，实现信息的透明和公正，提高采购效率，减少采购成本，同时，数字化平台还能提供各类报价、投标文件等在线提交和管理，简化采购流程。（3）在供应链金融服务中，与金融机构高效合作，提供供应链金融服务，为供应商和分包商提供融资支持，通过数字化平台，简化融资流程，提高资金的使用效率和供应链的稳定性。4.3施工管理方面在数字化转型背景下，EPC模式在新建校区工程建设中的施工管理策略可采用以下措施。（1）建立信息化项目管理平台，用于集中管理施工过程中的各种信息，包括项目计划、工程进度、质量控制、安全管理、材料采购、人力资源等信息，通过数字化平台，施工管理人员可实时监控项目进展，以提高项目管理的效率和准确性。（2）在数据分析和智能决策支持中，利用大数据分析和人工智能技术，对施工过程中的数据进行分析和挖掘，提供智能化的决策支持，通过对施工数据的分析，可提取价值信息，预测施工风险，优化施工计划，并做出更准确和科学的决策。5结语目前，学校的基础建设在未来将面临更高要求，而EPC总同模型对教学楼碳排放进行预测的曲线变化趋势具有一定差异性，其中，采用线性预测模型得出的教学楼碳排放预测曲线与实测值间的吻合度较高，说明采用该模型对教学楼碳排放进行预测的准确性较高。8000实测线性7000对数Logistic60005000400030002000100005000100001500020000建筑面积/m图4建筑面积一碳排放量曲线图4结语本文以某教学楼建筑为研究对象，根据工程量计算规则、施工定额确定施工机械能耗，并结合相应碳排放因子汇总计算该教学楼建筑施工建设阶段碳排放量，得出以下结论。（1）钢材在各建筑材料中的碳排放占比最大，其碳排放承包企业数量和规模也会随着行业的发展而进一步不断扩大。EPC模式作为全新的工程项目管理承包模式，校方和承包商双方应共同努力，才能充分发挥其巨大潜力和优势，以此实现双方共赢。校方在基建管理中，应充分认识EPC模式的优势和重要性，并落实相应工作。参考文献【1】安琪.EPC模式管理在高校新校区工程建设中的应用J.中国建筑金属结构，2 0 2 2（12）：115-117.2胡晓娜.PPP模式下高职院校新校区建设项目工程造价管理研究J.建材技术与应用，2 0 19（1）：46-48.3】刘小民.EPC模式下新校区建设项目管理研究J】.工程经济，2018,28（6):3 8-40.4陈志聪，吴丽梅.PPP+EPC模式在普通高校新校区建设中的应用J.洛阳师范学院学报，2 0 19，38（2）：6 6-7 0.5 田继荣，张帅，熊保锋，等。基于数字化技术的工程质量管理模式在大型水电工程EPC项目中的应用研究J四川水利，2019,40（4):3 6-41.【6 王进.EPC模式下建设工程项目管理的应用分析J.建设监理，2020(7):21-24.为559.0 2 kgCO2，占比为6 1.5%；其次为商品混凝土，其碳排放为141.49 kgC02，占比为14.5%；再次为水泥，其碳排放为69.88kgCO2，占比为7.2%。（2）钢筋及混凝土工程的碳排放占比最大，其占比为47.57%，碳排放量为156 19.13kgCO2，楼地面工程的碳排放占比次之，其占比为16.7 6%，再次为桩基础工程的碳排放量，其占比为12.19%。这说明以上施工过程是影响教学楼碳排放的主要施工过程，需对以上施工过程采取具有针对性的措施，以减少施工过程的碳排放量。参考文献1王玉.工业化预制装配建筑的全生命周期碳排放研究D.南京：东南大学，2 0 16.【2 刘文茜，梅洪元，赵传龙碳中和背景下的大空间公共建筑碳排放量化方法及减碳策略研究J当代建筑，2 0 2 3，40（4）：126-129.【3唐晓灵，刘嘉敏。基于PSO-LSTM网络模型的建筑碳排放峰值预测J】.科技管理研究，2 0 2 3，43（1）：19 1-19 8.【4肖雅心，杨建新.北京市住宅建筑生命周期碳足迹J.生态学报，2 0 16，36（18）：59 49-59 55.5李静，刘胜男。装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价研究J建筑经济，2 0 2 1，42（1）：10 1-10 5.【6 张家维.关于建筑业绿色低碳发展的思考【J.施工企业管理，2023(8):59-61.