羅智星   楊柳    韓冰

 

    工業(yè)革命以來，由于人類大量使用化石燃料，使用含氯、氟的碳化物等，造成二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亞氮（N₂O）、氟氯碳化物（CFCs）、六氟化硫（SF₆）、全氟碳化物（PFCs）、氫氟碳化物（HFCs）等易吸收長(zhǎng)波輻射的氣體（即所謂的“溫室氣體”）大幅增加，形成地球暖化現(xiàn)象，即“溫室效應(yīng)”。化石燃料燃燒所產(chǎn)生的CO₂氣體是溫室氣體中比例最大的，約占整個(gè)溫室氣體排放的82.9%。

    

    建筑行業(yè)的CO₂排放與減排問題，除了日常使用能源以外，大部分出自于建材生產(chǎn)的CO₂排放。建材的生產(chǎn)過程中由于消耗了電力、煤、石油、天然氣等能源，而釋放大量的CO₂。在中國(guó)臺(tái)灣，建筑材料碳排放約占全生命周期碳排放的9.15%~22.22%；在日本，建筑材料碳排放約占全生命周期碳排放的15.67~22.69%。由此可見，研究建筑材料的二氧化碳排放及其減排，是降低建筑碳排放的重要一環(huán)。

 

    1.1環(huán)境負(fù)荷

    環(huán)境負(fù)荷是指因人類活動(dòng)行為對(duì)自然環(huán)境造成的影響，以至于對(duì)于環(huán)境保護(hù)上產(chǎn)生的障礙因素。建筑產(chǎn)業(yè)的活動(dòng)對(duì)于地球環(huán)境所造成的環(huán)境負(fù)荷是多樣且復(fù)雜的，其中包括了生產(chǎn)過程造成地球溫室效應(yīng)的氣體；資源消耗（包括化石燃料、礦物資源、水資源等）；施工過程中產(chǎn)生的噪音、震動(dòng)、粉塵、廢棄物；還有影響更為深遠(yuǎn)的為全球氣候變遷、臭氧層空洞等變化。

    

    在此，我們以建筑物對(duì)于地球環(huán)境所耗用的能源（耗能量）與環(huán)境傷害（CO₂排放量）來作為評(píng)價(jià)建筑產(chǎn)業(yè)對(duì)于地球環(huán)境所造成的環(huán)境負(fù)荷。因此，二者是具有重要影響性的環(huán)境負(fù)荷評(píng)價(jià)指標(biāo)，也是較能定量得以掌握的環(huán)境負(fù)荷評(píng)價(jià)項(xiàng)目。

 

    1.2日本建筑材料環(huán)境負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

    日本在建筑材料環(huán)境負(fù)荷方面上從事了多年的研究，用以建立基礎(chǔ)分析的環(huán)境資料數(shù)據(jù)庫(kù)以供后學(xué)建筑物全生命周期評(píng)估LCA使用。目前已經(jīng)建立起建筑材料、建筑設(shè)備生產(chǎn)所產(chǎn)生的CO₂、SO_X、NO_X、CH₄、N₂O排放的數(shù)據(jù)庫(kù)。

    

    日本方面關(guān)于建筑材料生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷有以下三種統(tǒng)計(jì)方法：

 

    所謂“產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)表”是日本政府每五年針對(duì)國(guó)內(nèi)各種產(chǎn)業(yè)間的產(chǎn)值、需求量、交易量、粗附加值等進(jìn)行的金額相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料。建筑材料負(fù)荷的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)表統(tǒng)計(jì)法就是利用產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)表的內(nèi)容，以建筑產(chǎn)業(yè)的需求量與建筑材料消耗量求出其他建筑材料產(chǎn)業(yè)與能源產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值、產(chǎn)量直接或間接的波及效果，并因此求出能耗量與CO₂排放量的方法。

    

    由于此方法單純以金額來計(jì)算能源與CO₂排放量，因此很容易以建筑產(chǎn)業(yè)的施工估計(jì)金額來?yè)Q算出能耗與CO₂排放量，是一種十分簡(jiǎn)便的環(huán)境負(fù)荷評(píng)估法。然而，由于這種方法求出的數(shù)據(jù)通常為該產(chǎn)業(yè)建筑材料平均環(huán)境負(fù)荷量，會(huì)使其難以用來進(jìn)行準(zhǔn)確的環(huán) 境負(fù)荷評(píng)估，有先天缺陷。例如，它只有水泥平均CO2排放量數(shù)據(jù)，而無法區(qū)別白水泥、波特蘭水泥、高爐水泥的數(shù)據(jù)。另一方面，由于此方法完全以金額來?yè)Q算，因此無法區(qū)別能源結(jié)構(gòu)，也無法顧及成品或半成品建筑材料在國(guó)外加工能源的情況，而使統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在很大誤差。同時(shí)，由于此方法為包括人事設(shè)備利潤(rùn)等間接影響的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)，使環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)隱藏太多與能源無關(guān)的評(píng)估在內(nèi)，因而使本方法的可信度大為降低。

 

    鑒于上述產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)表包含太多間接的影響因素，使其環(huán)境負(fù)荷量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有嚴(yán)重偏大失真的可能，因此產(chǎn)生了去除其間接關(guān)聯(lián)因素而統(tǒng)計(jì)的方法^（6）。此法的環(huán)境負(fù)荷量數(shù)據(jù)比前一方法更為單純與可信。但是它依然只能求出該建材產(chǎn)業(yè)的平均環(huán)境負(fù)荷量，而無法區(qū)別個(gè)別建筑材料種類的環(huán)境負(fù)荷量。

 

    此方法直接由建筑材料制造商的產(chǎn)量與能耗結(jié)構(gòu)算出其環(huán)境負(fù)荷量^（6），即相當(dāng)予建筑材料生產(chǎn)線的直接耗能統(tǒng)計(jì)。雖然不同建材生產(chǎn)商的耗能效率與能源使用結(jié)構(gòu)可能不盡相同，但以目前產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與節(jié)能效率的提升背景下，最終產(chǎn)品消耗量與CO₂排放量的差異已日漸縮小。因此，本方法可以說是一種最直接可靠的CO₂排放統(tǒng)計(jì)法。

    

    然而，由于各種建筑材料生產(chǎn)商的配合意愿不高、生產(chǎn)線能耗結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)不易、統(tǒng)計(jì)量龐大的因素，使用這種統(tǒng)計(jì)方法的困難很大。同時(shí)由于一些二次建材或組合建材是由于其他數(shù)種一次建材再加工所組成，其耗能結(jié)構(gòu)更是難以一一掌握清楚。因此本方法是以上三種統(tǒng)計(jì)法中最復(fù)雜與最困難的方法；但也是提供最直接可信的環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)的方法。

 

    1.3臺(tái)灣地區(qū)建筑材料環(huán)境負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

    臺(tái)灣是我國(guó)最早研究建筑碳排放與碳減排的地區(qū)，在1999年出版的了《綠建筑解說與評(píng)估手冊(cè)》就包含了CO₂減量指標(biāo)，書中給出了建筑物CO₂排放量的計(jì)算方法與CO₂減量指標(biāo)簡(jiǎn)易評(píng)估法，并根據(jù)臺(tái)灣建筑材料生產(chǎn)的實(shí)際情況給出了基本的建筑材料CO₂排放量表，在之后的版本中也不斷增加與改進(jìn)。

    臺(tái)灣建筑材料環(huán)境負(fù)荷統(tǒng)計(jì)采用生產(chǎn)線直接能耗統(tǒng)計(jì)法。其中關(guān)于生產(chǎn)量的部分，由于建筑材料在生產(chǎn)過程中或有部分的損耗，其所調(diào)查的產(chǎn)量為扣除損耗之后的成品數(shù)量；而生產(chǎn)線的能源使用則為生產(chǎn)過程全部的能源統(tǒng)計(jì)，包括了電能、燃料煤、燃料油、重油、天然氣、液化石油氣各分項(xiàng)燃料的統(tǒng)計(jì)；若有其他加工、組裝過程耗能則另于統(tǒng)計(jì)。

 

    在最近的十年間，臺(tái)灣地區(qū)的學(xué)者在建筑材料環(huán)境負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的研究成果主要有：臺(tái)灣建筑相關(guān)產(chǎn)品CO₂排放量數(shù)據(jù)庫(kù)，包括了石質(zhì)類、鋼鐵類、水泥類、鋁金屬、玻璃類、土質(zhì)類、木材類等建筑材料的生產(chǎn)階段與運(yùn)輸階段的CO₂排放量。臺(tái)灣地區(qū)住宅設(shè)備資材的二氧化碳排放量數(shù)據(jù)庫(kù)，包括了空調(diào)設(shè)備、給水設(shè)備、排水設(shè)備、衛(wèi)生設(shè)備、強(qiáng)電設(shè)備、弱電設(shè)備、消防設(shè)備以及電梯設(shè)備的單位造價(jià)的碳排放量。公寓住宅設(shè)備管線的二氧化碳排放量數(shù)據(jù)庫(kù)，包括了電線電纜產(chǎn)品、PVC管產(chǎn)品以及鋼管產(chǎn)品單位長(zhǎng)度的CO₂排放量。住宅類、辦公類及百貨公司室內(nèi)裝修相關(guān)產(chǎn)品單位生產(chǎn)含運(yùn)輸二氧化碳排放量數(shù)據(jù)庫(kù)，包括了天花板、地面、墻體、家具等裝修材料的CO₂排放量。空調(diào)設(shè)備二氧化碳排放量數(shù)據(jù)庫(kù)，包括了各種空調(diào)設(shè)備及其構(gòu)件在生產(chǎn)加工安裝與運(yùn)輸階段的CO₂排放量。

 

    近年來由于城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，使得建筑材料的使用量大幅增長(zhǎng)，尤其是建筑物種大量使用的鋼筋、水泥、玻璃、磚等建筑材料，都是生產(chǎn)過程中消耗大量能源的建筑材料。通過統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、研究各類建筑材料生產(chǎn)所耗用的能源與產(chǎn)生的CO₂排放量，就可以用以評(píng)估計(jì)算建筑材料生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷量。

 

    2.1化石燃料部分

    建筑材料生產(chǎn)所耗用的化石燃料能源的主要成分是碳化合物，燃燒后會(huì)產(chǎn)生CO₂，因此我們由能源使用使用量與其含碳量可以推估CO₂排放量。本研究以聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）于1996年發(fā)布的《國(guó)家溫室氣體IPCC指南（Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories）》手冊(cè)第二卷中的因應(yīng)化石能源的使用所發(fā)展的CO₂排放估算方式，計(jì)算建筑材料生產(chǎn)過程中所排放的CO₂量。此計(jì)算方法為國(guó)際相關(guān)CO₂排放量研究所慣用的估算方法，計(jì)算步驟如下：

 

    （1）估計(jì)建筑生命周期各階段的能源使用量，并以原始單位表示。例如，煤炭、燃油以kg表示，天然氣以m³。

    （2）在我國(guó)，能源計(jì)量通常以標(biāo)準(zhǔn)煤為單位。我國(guó)規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為7000千卡（約為29271200焦耳）。以《綜合能耗計(jì)算通則》GB/T 2589-2008的《附錄A各種能源折算標(biāo)準(zhǔn)煤的參考系數(shù)》計(jì)算出每種燃料的低位發(fā)熱量。

    （3）在《國(guó)家溫室氣體IPCC指南》手冊(cè)第二卷中找出每種燃料的碳排放系數(shù)，可以得到碳排放量的初步估計(jì)值。

    （4）考慮到不完全燃燒，將總碳排放量的初步估計(jì)值乘以化石能源的碳氧化率（燃煤98%，燃油99%，天然氣99.5%）的折扣。

    （5）將排放的碳（以重量單位表示）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的CO₂，即乘以分子量的比值44/12，即可得到建筑材料生產(chǎn)階段能源使用的CO₂排放量。

 

    根據(jù)“蒙特利爾公約”的決議，IPCC所界定的四種溫室氣體中氟氯碳化物（CFCs）在1996年以后已經(jīng)全面禁用，其余的CO₂、CH₄、N₂O三種氣體成為以后影響地球氣候的主要溫室氣體。由于CH₄、N₂O的排放量比例極小，因此國(guó)內(nèi)外在估算溫室氣體排放量是皆以CO₂排放量作為代表性的計(jì)算指標(biāo)。表1為本研究得到的中國(guó)主要能源單位CO₂排放量計(jì)算結(jié)果。

表 1中國(guó)各類能源CO₂排放量

 

    2.2標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)

    能源的種類很多，所含的熱量也各不相同，為了便于相互對(duì)比和在總量上進(jìn)行研究，我國(guó)把每公斤含熱7000大卡（29306千焦）的定為標(biāo)準(zhǔn)煤，也稱標(biāo)煤。另外，在我國(guó)的各項(xiàng)能源統(tǒng)計(jì)中還經(jīng)常將各種能源折合成標(biāo)準(zhǔn)煤的噸數(shù)來表示，例如1kg原煤相當(dāng)于0.7143kg標(biāo)準(zhǔn)煤，1kg原油相當(dāng)于1.4286kg標(biāo)準(zhǔn)煤，1m3天然氣相當(dāng)于1.2143kg標(biāo)準(zhǔn)煤；而同樣產(chǎn)生1TJ的熱量，原煤、原油、天然氣的碳排放量分別是25.8T、20.0T、15.3T。

    

    由于IPCC的手冊(cè)中并沒有標(biāo)準(zhǔn)煤的概念，更沒有標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)，但在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)煤的概念又十分重要。因此，研究標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)對(duì)于研究我國(guó)能源業(yè)碳排放有重大意義，更加是研究建筑材料碳排放的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    

    我國(guó)能源消費(fèi)總量統(tǒng)計(jì)是根據(jù)各主要化石燃料折算成標(biāo)煤而形成的，因此將此過程逆向進(jìn)行就可以得到各主要化石燃料的消費(fèi)量。將各主要化石燃料的消費(fèi)量與其低位發(fā)熱量、碳排放系數(shù)相乘，就可以得到各主要化石燃料的全年碳排放量。把各主要化石燃料的碳排放合計(jì)，再除以能源消費(fèi)總量（以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)）換算的總熱值量，就是標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)。結(jié)果如表2所示。

 

    從表2中可以看出，各年標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)基本一致，大約為24.2（T-C/TJ），折合單位重量的CO₂排放量為2.597（kg-CO₂/kg）。

 

    2.3電能部分

    電能主要通過火力發(fā)電，水力發(fā)電，核子發(fā)電，風(fēng)、地?zé)帷⒊毕�以及太陽能發(fā)電產(chǎn)生。由于水力、核子、風(fēng)、地?zé)帷⒊毕�以及太陽能發(fā)電均不使用含碳的化石燃料（或者使用量極小可以忽略），在計(jì)算電能碳排放時(shí)可以認(rèn)為這部分電能是不產(chǎn)生CO₂排放的。因此，單位電量的CO₂排放量與國(guó)家能源結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，火力發(fā)電比例越高，其單位電量的CO₂排放量就越高。例如在八成以上的電能依賴火力發(fā)電的中國(guó)，建筑材料生產(chǎn)只要使用1kWh電就相當(dāng)于排放0.723kg的CO₂（2009年的情況）。在臺(tái)灣每千瓦小時(shí)電約排放0.685kg的CO₂；在日本相當(dāng)于約排放0.533kg的CO₂；而在99%的電力依賴水力發(fā)電的挪威，使用電能幾乎不會(huì)排放CO₂。因此，建筑物的CO₂排放量模式具有典型的地域性，絕不能引用其它國(guó)家環(huán)境負(fù)荷的資料數(shù)據(jù)來取代，否則可能會(huì)產(chǎn)生巨大的差異。

 

    本研究的電能部分CO₂排放以中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒逐年電力平衡表發(fā)電能源使用結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)推估得到。由于逐年電力平衡表的能源結(jié)構(gòu)只有火電、水電、核電的分類數(shù)據(jù)，并沒有火力發(fā)電中煤炭、燃油、天然氣的分項(xiàng)數(shù)據(jù)，因此在計(jì)算發(fā)電CO₂總排放量時(shí)，利用了各年度全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)的逐年火電發(fā)電煤耗（標(biāo)準(zhǔn)煤）乘以各年火力發(fā)電量，再乘以標(biāo)準(zhǔn)煤?jiǎn)挝恢亓康腃O₂排放量來計(jì)算。平均單位發(fā)電量的CO₂排放量等于發(fā)電CO₂總排放量除以該年度的發(fā)電量；如果除以該年扣除輸配電損失量的總發(fā)電量就會(huì)得到最終的平均單位發(fā)電量CO₂排放量。表 3為中國(guó)2000~2009年單位電力CO₂排放量推算的結(jié)果。

    

    電能部分的CO₂排放量隨著國(guó)內(nèi)發(fā)電結(jié)構(gòu)的改變而有所些微變動(dòng)。如圖1所示，雖然我國(guó)發(fā)電CO₂排放總量逐年增加，但是最終平均單位發(fā)電量CO₂排放量在近10年內(nèi)呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)，從每千瓦小時(shí)排放0.834kg-CO₂變成0.723kg-CO₂。這是因?yàn)槲覈?guó)火電發(fā)電比例與火電發(fā)電煤耗逐年降低，核能、水能以及其他新能源發(fā)電比例逐年提高，導(dǎo)致了單位發(fā)電量CO₂排放量的降低。

 

 

 

 

 

圖 1我國(guó)發(fā)電CO₂總排放量與平均單位發(fā)電量CO₂排放量變化趨勢(shì)圖

 

    2.4建筑材料生產(chǎn)階段CO2排放的計(jì)算

    通過以上的研究，我們得到了各種能源單位CO2排放量與單位電量的CO2排放量，這些數(shù)值分別與建筑材料生產(chǎn)過程中對(duì)應(yīng)的能源消耗量相乘并求和，即可計(jì)算出建筑材料生產(chǎn)階段的單位建筑材料的CO2排放量。

 

    例如，上海寶鋼2008年度生產(chǎn)了2600噸粗鋼，共消耗了1684萬噸煤，3.6億立方米天然氣，47.16億度電（17）。平均每噸粗鋼約使用647.69kg煤，13.84m3天然氣，5513.15kWh電，則生產(chǎn)每噸粗鋼所產(chǎn)生的CO2排放量為1416.46kg-CO2。

 

    建筑環(huán)保已經(jīng)日益成為世界建筑業(yè)的潮流，在面臨國(guó)際CO2減排的管制趨勢(shì)下，中國(guó)對(duì)于此問題的因應(yīng)策略更顯得重要與迫切。根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究，2005年由于建筑和水利交通建設(shè)所需要的鋼材和其他建材造成的直接和間接的能源消耗接近全國(guó)商品能源消耗總量的20%。因此，建筑材料在節(jié)能環(huán)保方面有重要的地位。研究建筑材料的CO₂減排策略，對(duì)減緩全國(guó)碳排放總量的增加、降低單位GDP的碳排放量有重大的意義。

 

    3.1建筑材料生產(chǎn)的CO2減排策略

    3.1.1間接策略——建設(shè)高效、清潔、低碳的能源供應(yīng)體系與發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步

    從第三部分的研究可以發(fā)現(xiàn)，一個(gè)國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)，對(duì)單位電量的CO2排放影響巨大，而電力又是建筑材料生產(chǎn)的重要能源。從圖2中可以看到，一些發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)火力發(fā)電比例都較我國(guó)低很多，而可再生能源特別是核電的發(fā)電比例更是高出十余倍。因此，加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，增加可再生能源發(fā)電的建設(shè)是最重要的CO₂減排策略。

 

    從我國(guó)的電力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，2009年，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量比上年增長(zhǎng)了109.82%，水電在建規(guī)模達(dá)到了6724.8萬千瓦，核電在建規(guī)模達(dá)到了2192萬千瓦，風(fēng)電在建規(guī)模達(dá)720.75萬千瓦。

 

圖 2各國(guó)或地區(qū)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)對(duì)比圖

 

    這些數(shù)據(jù)顯示我國(guó)正在努力建設(shè)可再生能源的發(fā)電容量，然而和87409萬千瓦的總發(fā)電裝機(jī)容量和65107萬千瓦的火電裝機(jī)容量相比，可再生能源的發(fā)電裝機(jī)容量建設(shè)在短期內(nèi)無法使我國(guó)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)有太大的變化。因此，必須改進(jìn)我國(guó)火力發(fā)電的技術(shù)，降低火電發(fā)電煤耗。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的火電發(fā)電煤耗已經(jīng)十分接近世界發(fā)達(dá)國(guó)家的平均水平，但依然有一定的挖掘潛力。這就需要我國(guó)大力建設(shè)超臨界、超超臨界的火力發(fā)電廠，以替代大量低效的小火電廠。同時(shí)大力開發(fā)火電的碳封存技術(shù)，使火力發(fā)電接近CO₂的零排放。

 

 

圖 3火電發(fā)電煤耗變化與對(duì)比分析圖

    3.1.2直接策略——提高建筑材料生產(chǎn)行業(yè)的能源利用率

    建材行業(yè)是中國(guó)重要的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位和作用。目前，中國(guó)建材行業(yè)共有80余類、1400多個(gè)瓶中的產(chǎn)品，主要產(chǎn)品如鋼鐵、水泥、玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷等產(chǎn)品已連續(xù)多年居世界第一位，但是它們大都屬于高耗能的工業(yè)產(chǎn)品。由于我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家尚存一定差距，所以單位產(chǎn)品的能耗往往高于國(guó)際先進(jìn)水平。圖4顯示了中國(guó)主要耗能產(chǎn)品的能耗與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，其中鋼、水泥、磚的生產(chǎn)能耗約為國(guó)際先進(jìn)水平的1.2倍，平板玻璃接近1.5倍，建筑陶瓷更是高達(dá)2倍^（20）。從以上分析可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)建筑材料生產(chǎn)行業(yè)的能源利用里有巨大的提高潛力。

 

 

 

圖 4我國(guó)主要建材單位能耗與國(guó)際先進(jìn)水平比較

    3.2建筑材料在使用中的CO2減排策略

    在我國(guó)，建筑材料的生產(chǎn)量巨大，主要原因是我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)對(duì)建筑材料的巨大需求量。如果說建筑材料生產(chǎn)的CO₂減排策略關(guān)注的是單位建材的CO₂排放量的降低，那么建筑材料在使用中的CO₂減排策略則是對(duì)建材CO₂排放總量降低的思考。

 

    3.2.1建筑結(jié)構(gòu)的合理化

    建筑結(jié)構(gòu)合理化是節(jié)約建材與減低CO₂排放量的有效方法。在我國(guó)，有許多不環(huán)保、偽綠色的建筑物，為了別出心裁，做了不必要的造型變化、不合理的超大結(jié)構(gòu)、不均勻?qū)ΨQ的平面設(shè)計(jì)，使得建筑材料用量暴增而大大增加了建筑在建筑材料方面的碳排放。為了降低建材的使用量，首先需要重視合理而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即盡量使建筑物的跨度設(shè)計(jì)合理，具有均勻?qū)ΨQ的平面、立面、剖面等設(shè)計(jì)，減少不必要的造型結(jié)構(gòu)負(fù)荷。

 

    3.2.2建筑結(jié)構(gòu)的輕量化——增加可循環(huán)建材的使用量

    建筑結(jié)構(gòu)輕量化是降低建材CO₂排放量最有效的方法。因?yàn)榻ㄖ�物的輕量化直接降低了建筑材料的使用量，進(jìn)而減少了建材的生產(chǎn)量與CO₂排放總量。結(jié)構(gòu)輕量化最具體的做法在于推行鋼結(jié)構(gòu)建筑、金屬幕墻外墻設(shè)計(jì)以及輕質(zhì)靈活隔斷。鋼與鋁之類的金屬建材雖然是高耗能材料，但是其回收再生率均高達(dá)8成以上，因此反而變成較為環(huán)保的建筑材料。在中國(guó)，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的成本較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑造價(jià)高，而較少使用，但是在今后的環(huán)保壓力下水泥的產(chǎn)量會(huì)得到強(qiáng)力控制，價(jià)格必然高漲，再加上時(shí)間成本以及縮短工期的要求，鋼結(jié)構(gòu)建筑必然成為建筑業(yè)的發(fā)展主流。除金屬建材之外，玻璃、塑料、石膏制品、木材與橡膠都是良好的可循環(huán)材料。

 

    3.2.3增加再生建材的使用量

    使用再生建材不僅可以延續(xù)建筑材料的生命周期，也可以減少新開采資源對(duì)于地球環(huán)境的破壞與傷害，同時(shí)可達(dá)到減少CO₂排放量與廢棄物的作用，是一箭雙雕的綠色建筑設(shè)計(jì)手法。如建筑可以采用工業(yè)廢棄物、農(nóng)作物秸稈、建筑垃圾、淤泥等原料所生產(chǎn)的水泥、混凝土、墻體材料、保溫材料等，以及生活廢棄物經(jīng)處理后制成的建筑材料。

 

    在本研究中，得到了中國(guó)各類主要能源單位CO2排放量；得到了標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)為24.2（T-C/TJ），折合單位重量的標(biāo)準(zhǔn)煤CO₂排放量為2.597（kg-CO₂/kg）；研究發(fā)現(xiàn)我國(guó)近十年單位發(fā)電量CO₂排放量逐年降低，從2000年的0.834kg-CO₂/kWh降低到2009年的0.723kg-CO₂/kWh，但因?yàn)榘l(fā)電而產(chǎn)生的CO2排放總量逐年遞增，已達(dá)25.03億噸。

 

    建筑材料CO₂排放計(jì)算方法為：將各種能源單位CO₂排放量、單位電量的CO₂排放量，分別與建筑材料生產(chǎn)過程中對(duì)應(yīng)的能源消耗量相乘并求和，即可計(jì)算出建筑材料生產(chǎn)階段的單位建筑材料的CO₂排放量。

年  份	能源消費(fèi)總量* (萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤)	總熱值** （TJ）	占能源消費(fèi)總量的比重** (%)			消費(fèi)總量***			低位發(fā)熱量（TJ）			碳排放量（T-C）****				標(biāo)煤的碳排放系數(shù)（T-C/TJ）
			煤  炭	石  油	天然氣	煤  炭 （萬噸）	石  油 （萬噸）	天然氣 （萬立方米）	煤  炭	石  油	天然氣	煤  炭	石  油	天然氣	合計(jì)
2000	138553	37885143.95	72.6	24.8	2.6	140955.9	24116.4	2679.7	27530683.39	9420528.83	974537.47	710291631.4	188410577	14910423	913612631	24.1
2001	143199	38651911.79	72.3	24.9	2.8	145186.3	24923.3	3039.5	27992209.73	9610518.78	1091150.60	722199011	192210376	16694604	931103991	24.1
2002	151797	41061636.49	71.8	25.4	2.8	152649.1	26938.1	3215.0	29494978.32	10409992.35	1156665.82	760970440.7	208199847	17696987	986867275	24.0
2003	174990	47796985.59	73.4	23.8	2.8	179793.0	29176.9	3670.4	35078474.40	11385118.88	1333392.30	905024639.6	227702378	20400902	1153127919	24.1
2004	203227	55330995.57	73.2	24.0	2.8	208254.3	34147.6	4276.5	40500621.09	13281821.33	1548553.16	1044916024	265636427	23692863	1334245314	24.1
2005	223319	60735836.18	74.2	22.6	3.2	232122.0	35374.2	5247.2	45093740.44	13744100.86	1897994.88	1163418503	274882017	29039322	1467339842	24.2
2006	246270	66977795.78	74.7	22.0	3.3	257835.3	37895.1	6045.8	50088998.14	14723567.18	2186882.77	1292296152	294471344	33459306	1620226802	24.2
2007	265583	72152497.89	75.0	21.2	3.8	278756.3	39507.2	7539.4	54094914.82	15333378.73	2724204.34	1395648802	306667575	41680326	1743996703	24.2

項(xiàng)目	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009
發(fā)電量*（億kWh）	13,556.00	14,716.60	16,404.70	19,105.80	22,033.10	25,002.60	28,657.26	32,815.50	34,510.13	36,811.86
火電*（億kWh）	11,164.50	11,767.50	13,273.80	15,803.60	17,955.90	20,473.40	23,696.03	27,229.30	28,029.97	30,116.87
水電*（億kWh）	2,224.10	2,774.30	2,879.70	2,836.80	3,535.40	3,970.20	4,357.86	4,852.60	5,655.48	5,716.82
核電*（億kWh）	167.40	174.70	251.20	433.40	504.70	530.90	548.43	621.30	692.19	700.50
風(fēng)電*（億kWh）	——	——	——	——	——	——	——	——	130.79	276.15
地?zé)帷⒊毕�、太陽能�?（億kWh）	——	——	——	——	——	——	——	——	——	1.52
火電比例	82.36%	79.96%	80.91%	82.72%	81.50%	81.89%	82.69%	82.98%	81.22%	81.81%
火電發(fā)電煤耗**（kgce/kWh）	0.363	0.357	0.356	0.355	0.354	0.347	0.341	0.333	0.322	0.320
發(fā)電CO2總排放量（t）	1,052,489,696	1,090,999,051	1,227,205,286	1,456,989,197	1,650,754,119	1,844,978,867	2,098,465,916	2,354,792,587	2,343,961,393	2,502,832,364
輸配電損失量（億kWh）	936.7	1033.5	1168.7	1260.7	1420.6	1706.5	1858.83	2061.7	2079.8	2190.65
平均單位發(fā)電量CO2排放 （以總發(fā)電量計(jì)，kg/kWh）	0.776	0.741	0.748	0.763	0.749	0.738	0.732	0.718	0.679	0.680
最終平均單位發(fā)電量CO2排放 （扣除輸配電損失量后，kg/kWh）	0.834	0.797	0.805	0.816	0.801	0.792	0.783	0.766	0.723	0.723

1、黃國(guó)倉(cāng)，辦公建筑生命周期節(jié)能與二氧化碳減量評(píng)估之研究。臺(tái)灣：成功大學(xué)博士論文，2006。

2、張又升，建筑物生命周期二氧化碳減量評(píng)估。臺(tái)灣：成功大學(xué)，2002。

3、日本建筑學(xué)會(huì)，建物のLCA指針（第三版）。日本：日本建筑學(xué)會(huì)，2006。

4、日本環(huán)境廳，環(huán)境基本法解說。日本：日本環(huán)境廳，1994。

5、酒井寬二，漆崎升，建設(shè)業(yè)の資源消費(fèi)量解析と環(huán)境負(fù)荷の推定。日本：環(huán)境情報(bào)科學(xué)，第21卷第2號(hào)，1992。

6、酒井寬二，漆崎升，建設(shè)資材製造時(shí)の炭素排出原單位調(diào)查。日本日本建築學(xué)會(huì)大會(huì)學(xué)術(shù)講演梗概集，1993。

7、林憲德，綠建筑解說與評(píng)估手冊(cè)。臺(tái)灣：“內(nèi)政部”建筑研究所，1999。

8、林憲德，綠建筑解說與評(píng)估手冊(cè)（2007年更新版）。臺(tái)灣：“內(nèi)政部”建筑研究所，2007。

9、林憲德，張又升等，臺(tái)灣建材生產(chǎn)耗能與二氧化碳排放之解析。臺(tái)灣：建筑學(xué)報(bào)，第40期，2002年6月。

10、張又升，建筑物生命周期二氧化碳減量評(píng)估。臺(tái)灣：成功大學(xué)博士論文，2002。

11、林建隆，住宅設(shè)備生命周期二氧化碳排放量解析。臺(tái)灣：成功大學(xué)碩士論文，2003。

12、曾正雄，公寓住宅設(shè)備管線二氧化碳排放量評(píng)估。臺(tái)灣：成功大學(xué)碩士論文，2006。

13、歐文生，建筑物室內(nèi)裝修環(huán)境負(fù)荷評(píng)估之研究——以耗能與二氧化碳排放量解析。臺(tái)灣：成功大學(xué)碩士論文，2000。

14、趙又嬋，百貨公司室內(nèi)裝修生命周期二氧化碳排放量評(píng)估。臺(tái)灣：成功大學(xué)碩士論文，2004。

15、王育忠，建筑空調(diào)設(shè)備生命周期二氧化碳排放量評(píng)估。臺(tái)灣：成功大學(xué)碩士論文，2007。

16、綜合能耗計(jì)算通則GB/T 2589-2008。

17、寶山鋼鐵股份有限公司，2008可持續(xù)發(fā)展報(bào)告。http://tv.baosteel.com/web/plc/pdf/SR2008.pdf。

18、中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)，中國(guó)低碳生態(tài)城市發(fā)展戰(zhàn)略。北京：中國(guó)城市出版社，2009。

19、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，2009年全國(guó)電力行業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)。http://www.cec.org.cn/html/deptnews/2010/7/16/20107161439168390.html。

20、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所課題組，中國(guó)2050年低碳發(fā)展之路：能源需求暨碳排放情景分析。北京：科學(xué)出版社，2009。