建筑钢结构工程全生命周期碳排放计算研究

作     者：杨朔 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周学军;李俊峰

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 0833[工学-城乡规划学] 

主      题：建筑钢结构工程 全生命周期 碳排放 计算理论 碳排放因子 计算模型 

摘      要：温室气体导致的气候变暖对人类的生存和生物的多样性造成了严重的威胁,走绿色低碳发展道路已经成为世界各国的共识,中国作为“人类命运共同体的先行者,提出了“碳中和、碳达峰的伟大目标。我国建筑业的碳排放量占国家总碳排放量的一半左右,因此亟需推动建筑行业的产业结构优化和能源结构调整。而钢结构建筑的发展对推动我国建筑业向工业化、信息化、低碳化转型有重要意义,近年来得到了政府和市场的大力推广。然而,目前关于建筑钢结构制造、安装和拆除阶段的碳排放量化研究不足,缺少具有科学性、实操性和快捷性的碳排放量化计算方法。本文以建筑钢结构工程全生命周期碳排放计算为研究目标,从碳排放计算理论研究、碳排放因子分析、碳排放量化模型等方面进行了系统研究。主要的研究内容及结论如下:(1)确定了建筑钢结构工程全生命周期碳排放计算的标准依据、计算边界和计算方法。分析了目前主要碳排放计算标准的适用性,基于建筑钢结构的产品特点,分析表明PAS 2050标准和《建筑碳排放计算标准》用于建筑钢结构工程碳排放的计算标准较为适合;提出了以空间范围和时间范围为边界确定建筑钢结构碳排放计算边界;分析了主流的五种碳排放计算方法,确定以碳排放因子法作为建筑钢结构工程全生命周期的碳排放计算方法。(2)建立了适用于建筑钢结构工程全生命周期的碳排放因子清单。碳排放因子是建筑钢结构碳排放计算的数据基础,以时效性、区域性、适用性、权威性作为评价标准,分析了国家规范、专业研究机构报告、国际的碳排放数据库和国内外学者的碳排放因子研究数据,对电能、化石燃料、钢材、辅材和机械台班的碳排放因子进行了评价分析,建立了适用于建筑钢结构工程的碳排放因子清单。(3)建立了建筑钢结构工程全生命周期的碳排放计算模型。通过对制造、安装和拆除阶段工艺过程的分析,建立了相应的碳排放源清单。基于碳排放因子法,提出了适用于钢结构工程全生命周期的碳排放数学模型,经案例分析验证了计算模型的可行性。(4)构建了基于工程消耗量定额的钢结构工程全生命周期的碳排放计算方法。以工程消耗量定额为依据,利用碳排放因子计算法,提出了钢结构工程全生命周期的碳排放计算方法,建立了碳排放定额清单。通过对钢框架结构工程案例的研究,验证了该方法的可行性,计算结果表明:钢结构工程制造阶段、安装阶段和拆除阶段的碳排放量约占全生命周期碳排放量的47%、22%和31%。