2020年第11期（总第48卷第357期）建筑节能
doi ：10．3969/j．issn．1673-7237．2020．11．028
收稿日期：2020-01-06；修回日期：2020-
陈彬彬1，陈婵璐2，杨建宇2，任烨军
2
（1．中国建筑第五工程局有限公司，长沙410004；2．长沙理工大学，长沙410076）
摘要：
从定额的编制思路和二氧化碳排放的特点入手，在确定施工阶段二氧化碳排放计算边界的基
础上，
提出了通过定额法量化建筑施工阶段二氧化碳排放的方法，并研究出一套适用于企业的碳排放量定额的编制方法，www.17guagua
利用现有定额中的机械台班消耗量和能源消耗量等数据，对施工阶段钢筋工程碳排放定额进行了估算。碳排放定额可作为计算企业施工阶段二氧化碳排
灯头盒放量的有效工具，
为施工节能减排、绿评估、环境监控提供了客观公正的科学评价方法。关键词：建筑业；施工阶段；碳排放；预算定额
中图分类号：TU7文献标志码：A 文章编号：
1673-7237（2020）11-0147-04Estimation Method of Carbon Emission Quota in Construction Stage
CHEN Bin-bin 1，CHEN Chan-lu 2，YANG Jian-yu 2，ＲEN Ye-jun 2
（1．China Construction Fifth Engineering Division COＲP．LTD．，Changsha 410004，China ；
2．Changsha University of Science and Technology ，Changsha 410076，China ）
Abstract ：From the compiling thoughts of the quota and the characteristics of carbon emissions ，based on determining the carbon emission calculation boundary during construction phase ，the quota method is proposed for quantifying the carbon emission in construction phase ，and a set of quota compilation method which is suitable for enterprise ’
s carbon emissions．The carbon emissions quota of reinforcing bar engineering in construction is estimated through mechanical machine-team utilization and energy consumption of the existing quota．Carbon emission quota can be used as an effective tool to calculate the carbon emission in the construction for enterprises ，providing an objective and fair scientific evaluation method for construction energy conservation and emission reduction ，green evaluation and environmental monitoring．
Keywords ：construction industry ；construction stage ；carbon emission ；quota
0引言
近年来，大众对建筑业碳排放的担忧日益加剧。
据统计，建筑业能源的消耗约占全球的40%，其碳排
放量更占全球总量的36%［1］
。关注建筑业碳排放对
于世界的减排工作具有实际价值和现实意义［2］
。
现有研究已经开展了一些工作来调查建筑工程
的碳排放量。据统计，
玻璃压延机
在建筑生命周期内的碳排放，建造阶段占13.2%，运营阶段占85.5%［3］
，大多数研究都选择关注碳排放量较大的运营阶段。且施工过程的复杂性和涉及因素的多样性导致施工过程中碳
排放的计算较为困难，
故国内外专门针对施工阶段进行的碳排放研究较少。但实际上在建设期间需要消
耗大量的资源，使用大量的施工机械设备和运输设
备，
并在短时间内排放出大量的温室气体［4］
。张婷对某住宅小区进行了全生命周期的能耗计算，
得出施工阶段的二氧化碳单位面积排放量为54.777kg /m 2，考虑建设施工期为1年。该住宅小区
使用阶段年平均单位面积能耗为139.51kg /m
2［5］
。可见施工建造时间虽短，其年单位面积排放量可占使
用阶段年单位面积排放量的一半以上。所以，
施工阶段碳排放是建筑全生命周期排放量的重要组成部分。为了对建筑施工的温室气体排放进行全面的评估，
必须对其进行量化。经调查研究，施工过程中的施工用电和设备用电产生的间接排放是施工活动中
最大的排放量源，
同时还有小部分液体燃料燃烧产生7
41
陈彬彬，等：施工阶段碳排放定额估算方法研究
的直接排放［6，7］。但由于进行建设过程的碳排放计算比较复杂，各个项目都由许多步骤组成，考虑到实际的建设过程，要评估现场施工工作的环境影响，需要大量数据，这些数据的繁琐性和复杂性为搜集施工建造期间的碳排放数据带来了困难。
基于定额的估算方法则为我们量化建筑施工过程中的碳排放带来了一些便利。定额的估算方法将建筑施工阶段分解为许多项目，规定了每个项目所需的人、材、机平均消耗量，有助于在建设过程中获得实际和详细的资源消耗数据。通过建立每个子项目的碳排放定额，可以通过简单的计算在设计阶段选择更为低碳的施工方案，以便在施工阶段最大限度地减少碳排放［8］。
根据此思路提出基于定额的建筑施工过程中的碳排放量化计算方法，并初步形成了一些研究成果。如张孝存提出在有确切的施工资料时，可根据定额估算出施工期间的总碳排放量，从而系统地预测施工现场的碳排放［9］。
文献［10］结合定额法，分析建筑工程建设过程中的建材、机械设备清单，提出以建筑分部分项工程
和措施项目作为清单的基本单元，并建立了机械、设备、建材、能源等的碳排放因子数据库。
文献［11］、［12］借鉴定额计价的方式，利用建设工程定额和相关的资源消耗量定额建立了以定额子项目为单元工序的清单，为房屋建造施工方向提供了参考。
以上研究初具碳排放量定额的雏形，可以作为施工阶段碳排放定额研究的参考。但对于碳排放量定额的具体编制方法并未做出深入研究，且在范围界定中存有一些争议。为此，本文将以钢筋工程为例，在界定施工阶段碳排放计算边界的基础上，说明施工阶段碳排放定额编制方法。
随着建设市场的发展和绿建筑的推行，绿施工的进一步规范和广泛深入，减少施工期间碳排放量显得更为重要。国内施工企业要在激烈的竞争中求生存、求发展，除了要在报价上显得更有优势，更要在绿减排上下足功夫。因此，编制碳排放定额来控制施工阶段二氧化碳的排放已经成为当务之急。
1碳排放定额编制说明
1.1碳排放定额定义
在工程建设中，为了完成某合格产品，就要消耗一定数量的机械台班及能源，进而产生二氧化碳。碳排放定额是指在正常的施工生产条件下，为完成某项按照法定规则划分的质量合格的分项工程或分部
分项工程（或建筑构件）所需的能源消耗及其单位二氧化碳排放的数量标准。表示的是在一定的社会生产力发展水平的条件下，完成工程建设中某项合格产品与各种生产消耗及其二氧化碳排放量之间特定的数量关系。1.2碳排放定额计算边界
按照工程性质将建筑工程施工阶段的二氧化碳排放分为土石方工程、地基处理工程、基坑支护工程、桩基工程，砖石工程，以及钢筋、混凝土工程等各部分产生的二氧化碳排放量的总和。
对建筑而言，全寿命周期一般包含规划与设计、材料构件生产、建造与运输、运行与维护、拆除与处理几个阶段。本次研究定义施工阶段为建造与运输阶段。并将建筑工程施工阶段碳排放划分为2个阶段—建材运输阶段、现场机械施工阶段。
高源雪将建设施工阶段空间范围定义为“工程项目的施工场地以及与该项目有关的能源、资源、材料生产场所中和运输线路上发生的温室气体排放”［13］。故对施工过程的二氧化碳排放量计算范围作出以下的界定：运输阶段仅指参与建筑施工过程所消耗材料的运输，建材的运输距离只考虑工厂到施工现场的距离，不考虑交通工具返程的排放。
由于施工期间的二氧化碳排放大部分都是由施工机械消耗的柴油、汽油、电力所产生的，故现场施工过程的碳排放仅考虑机械施工运行产生的二氧化碳排放，忽略建筑材料在施工过程中自身产生的二氧化碳和工人进行施工操作时呼出的二氧化碳。
1.3碳排放定额编制思路
通过对所得数据的统计分析、理论计算、实验验证、实地考察等方法计算确定材料包括周转材料的用量、建材运输距离、运输机械使用量等数据。利用运输阶段二氧化碳排放量计算模型估算出运输阶段的二氧化碳排放量，从而拟定材料运输阶段碳排放的定额指标。
机械台班消耗量的确定，需要拟定机械工作的正常施工条件，确定机械工作效率和利用系数，从而确定所需的机械台班量，再根据台班、能源消耗量和现场施工碳排放计算模型拟定现场施工阶段的碳排放定额指标。
建筑材料运输阶段二氧化碳排放与现场机械施工阶段二氧化碳排放之和即为整个建筑施工阶段的二氧化碳排放量。
2碳排放量计算模型的确定
建筑施工阶段的碳排放模型包括建材运输阶段的碳排放模型和现场施工阶段的碳排放模型两部分。
2.1建材运输碳排放计算模型
裂痕字体
材料运输定额是指在节约与合理使用材料的条件下，运输必须消耗的建筑材料、半成品、配件等所需要排放的二氧化碳量。
各种建材运输车辆将建筑材料等原材料从工厂运输至施工现场必然会消耗能源，产生温室气体。工程建设中会使用到多种运输设备，不同的运输设备根
841
据耗油量的不同，其产生的二氧化碳排放量也会有所不同。可查询现有的建筑施工消耗量定额和施工机械台班费用定额确定台班使用量、能源消耗量等数据，通过式（1）计算得出运输阶段的二氧化碳排放量。
C
1=∑
jk
L
1jk
ˑM
1jk
ˑλ
1k
ˑN
1j
（1）
式中：C1为建材运输阶段的CO2排放量标准；
M
1jk
为单位台班j类运输机械运输单位距离所消耗的k类能源量；
N
1j
为建材运输阶段j类机械设备的投入量；
L
1jk
为建材运输距离；
λ1k为k类能源的CO2排放因子。
利用此公式可以估算出各个子项目中建材运输阶段所排放的二氧化碳量。
2.2现场施工碳排放计算模型
将建设工程消耗量定额中各个子项目所需的定额台班数与每台班机械设备所需的碳源消耗量相乘，即可得到各个子项目现场施工阶段的碳源总消耗量，再与对应的CO2排放因子相乘，可以得到一个子项目现场施工阶段所排放的二氧化碳排放量。
C
2=∑
jk
M
2jk
ˑλ
2k
ˑN
2j
（2）
式中：C2为现场施工阶段机械CO2排放量标准；
M
2jk
为单位台班j类施工机械所消耗的k类能源量；
N
2j
为现场施工阶段j类机械设备的投入量；
λ2k为k类能源的CO2排放因子。
由式（2）可计算出各个子项目现场施工阶段所排放的CO2量。
2.3建筑施工阶段碳排放计算模型
建筑施工阶段分为材料运输阶段和现场施工阶段，由此得到施工阶段碳排放计算公式：
C=C
1+C
2
（3）
式中：C为建筑施工阶段CO2排放总量；
C
1
为建材运输阶段的CO2排放量标准；
C
2
为现场施工阶段机械CO2排放量标准。2.4碳排放因子的确定
建筑建设过程化石能源主要有汽油、柴油等，其中柴油碳排放系数为3.67kgCO2/kg，汽油碳排放系数为2.93kgCO2/kg。
电力由化石燃料或其他燃料源转化而来，根据不同电源结构在我国的分布，如湖南属于华中区域电网，得出湖南省电力平均碳排放系数为
0.98kgCO
复合酵素2
－eq/kW·h［14］。
根据公式（1） （3）和企业施工数据可编制成施工阶段碳排放定额。
3施工阶段碳排放定额案例分析
以钢筋工程为研究对象来说明建筑施工过程中碳排放定额的编制步骤。
钢筋工程施工环节包括运输、制作、绑扎、安装等。施工机械的单位台班量及能源消耗量通过查询《湖南省建筑工程消耗量标准》［15］和《全国统一施工机械台班费用定额》［16］确定，选取钢筋工程定额如表1所示。
表1钢筋工程消耗量定额表
Table1Consumption quota of reinforcement works
编号A5－25
项目带肋钢筋（直径mm）30名称代码单位数量
HＲB400直径30mm011434kg1020.00
材料
镀锌铁丝22#011453kg0.87
电焊条011322kg12.00
水410649m30.12
钢筋切断机40mm J7－2台班0.20
机械
钢筋弯曲机40mm J7－3台班0.13
对焊机75kVA J9－12台班0.09
直流电弧焊32kW J9－8台班0.46
3.1现场机械施工碳排放定额编制分析
钢筋工程的耗能包括切断、弯曲、焊接等机械耗能，以吨为单位。
查询消耗量定额中的钢筋工程机械台班用量
N
2j
、台班费用定额中的台班碳源消耗量M
2jk
及CO2排放因子等数据，通过代入公式（2）可以计算得到不同施工机械所排放的二氧化碳排放量C2。查得的数据及计算结果如表2所示。
表2钢筋加工机械单位碳排放
Table2The unit carbon emission of steel bar processing equipment
施工机械/
台班
钢筋切断机
Φ40mm
钢筋弯曲机
Φ40mm
对焊机
75kVA
直流电弧
焊机32kW N2j（台班/t）0.200.130.090.46
M2jk（kW·h/台班）32.1012.80122.9093.60 C2（kgCO2/t） 6.30 1.6310.8442.20
将不同机械的碳排放汇总可以得到，完成单位质量30mm带肋钢筋的制作、绑扎、安装等工作内容，需要排放60.97kg二氧化碳。将总二氧化碳排放量、台班消耗量和单位台班碳排放量对应填入即完成现场施工阶段碳排放量定额的一个子项目内容。
按以上方法继续计算出不同直径的钢筋制作安装所排放的二氧化碳量，得到现场施工阶段钢筋工程碳排放定额样表如表3所示。再分别对其他子项目各工序的单位二氧化碳排放量进行计算，最后将计算完成的碳排放子项目进行整理汇编即可完成现场施工阶段碳排放定额。
3.2运输阶段碳排放定额编制分析
查询消耗量定额中的运输机械台班用量N1j、台班费用定额中的碳源消耗量M1jk等钢筋运输数据，并假设工厂至施工现场的平均距离L1jk为50km，代入公
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表3钢筋工程碳排放定额样表
Table3Carbon emission quota sample table of reinforcement works
编号A5－24A5－25A5－26A5－27A5－28项目带肋钢筋/（直径mm）
碳排放量/（kg/t）
2830323840 65.5560.9760.9760.9760.97
名称代码单位数量/单位碳排放量
钢筋切断机40mm J7－2台班0.20/6.300.20/6.300.20/6.300.20/6.300.20/6.30钢筋弯曲机40mm J7－3台班0.13/1.630.13/1.630.13/1.630.13/1.630.13/1.63对焊机75kVA J9－12台班0.09/10.840.09/10.840.09/10.840.09/10.840.09/10.84直流电弧焊32kW J9－8台班0.51/46.780.46/42.200.46/42.200.46/42.200.46/42.20
式（1）可以计算得到运输阶段所排放的二氧化碳量
C
1
，数据及计算结果如表4所示。
表4钢筋运输机械单位碳排放
Table4The unit carbon emission of steel bar transport machinery
施工机械/台班载重汽车（6t）
运距50km每增加1km
N1j/（台班/t） 2.950.05
M1jk/（kW·h/台班）33.2433.24
C1/（kgCO2/t）17993.60 6.1
HDPE多孔加筋缠绕波纹管将总二氧化碳排放量、台班消耗量、单位台班碳
排放量对应填入，即为钢筋运输阶段碳排放定额样
表，如表5所示。
表5钢筋运输碳排放定额样表
Table5Carbon emission quota sample table of steel bar transport
编号A5－74A5－75
项目
材料运输
载重汽车运输人装人卸（运距）50km以内每增加1km
碳排放量/（kg/t）17993.6 6.1
名称代码单位数量/单位碳排放量
载货汽车6t J4－6台班 2.95/17993.60.05/6.1
由于施工现场有自来水，运输过程中水的重量一般不予考虑。且假设所有材料运距均为50km。由表1可查询到完成一吨30mm带肋钢筋的制安等工作内容需要直径30mm的HＲB400钢筋1020.00kg，镀锌铁丝0.87kg，电焊条12kg，一共是1032.87kg。计量单位界定为10t，故需要0.10个工程量。
按定额样表代入计算得到运送每吨30mm带肋钢筋的制安工作所需材料的二氧化碳排放量为17993.6kg。
4结语
文章将建筑施工阶段分为了材料运输阶段和现场施工阶段，明确了碳排放定额的定义，界定了碳排放定额的计算边界，并介绍了碳排放定额的编制思路。
基于现有建筑工程消耗量定额和台班费用定额中的基础数据，以钢筋工程为例，通过提出的碳排放计算模型估算了运输阶段和现场施工阶段的能源消耗量和二氧化碳排放量，利用计算结果进行了钢筋工程施工阶段碳排放量定额的编制分析，详细阐述了建筑施工过程中碳排放定额编制的步骤，并编制了碳排放定额的样表。为碳排放定额的编制提供了一套方法。
参考文献：
［1］李静，刘燕．基于全生命周期的建筑工程碳排放计算模型［J］．工程管理学报，2015，29（4）：12－16．
［2］吴松．基于LCA的建筑施工碳排放评价研究［D］．深圳：深圳大学，2018．
［3］陈冲．基于LCA的建筑碳排放控制与预测研究［D］．武汉：华中科技大学，2013．
［4］陈康海．建筑工程施工阶段的碳排放核算研究［D］．广州：广东工业大学，2014．
［5］张婷．住宅全生命周期碳排放核算方法及低碳住宅评价体系［D］．马鞍山：安徽工业大学，2013．
［6］张淳劼，范仙明．建筑工程施工阶段碳排放研究［J］．安徽建筑，2017，24（5）：48－49．
［7］燕艳．浙江省建筑全生命周期能耗和CO2排放评价研究［D］．杭州：浙江大学，2011．
［8］Minghui Liu，Siyi Jia，Xiaotong He．A quota-based GHG emissions quantification model for the construction of subway stations in China［J］．Journal of Cleaner Production，2018，198：847－858．
［9］张孝存．绿建筑结构体系碳排放计量方法与对比研究［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014．
［10］陈乔．建筑工程建设过程碳排放计算方法研究［D］．西安：长安大学，2014．
［11］皮膺海．盾构隧道施工碳排放测评研究［D］．南昌：南昌大学，2016．
［12］董红明．盾构施工碳排放定额编制方法研究［D］．广州：广东工业大学，2016．
［13］高源雪．建筑产品物化阶段碳足迹评价方法与实证研究［D］．北京：清华大学，2012．
［14］崔鹏．建筑物生命周期碳排放因子库构建及应用研究［D］．南京：东南大学，2015．
［15］湖南省建筑工程消耗量标准（湘建价〔2014〕113号）［L］．湖南：湖南科学技术出版社，2014．
［16］中华人民共和国建设部．全国统一施工机械台班费用定额［M］．北京：中国建筑工业出版社，1998．
作者简介：陈彬彬（1985），男，湖南平江人，计算机科学与技术专业，工程师，研究方向为土木工程（617654991@qq．com）。
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