地下工程低碳理論與應(yīng)用 課件 -第1章 緒論

西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院地下工程系《地下工程低碳理論與應(yīng)用》2025年1月2日西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院地下工程系第2章地下工程碳排放相關(guān)基礎(chǔ)理論本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：

掌握生命周期評(píng)價(jià)的基本概念和碳排放量化的主要方法

了解碳排放的基本概念

明確隧道生命周期碳排放的系統(tǒng)邊界及量化清單生命周期評(píng)價(jià)概念與框架1碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容碳排放計(jì)算邊界與范圍本章內(nèi)容提要23碳排放因子4生命周期評(píng)價(jià)概念與框架1生命周期評(píng)價(jià)概念與框架一建筑生命周期建筑生產(chǎn)階段建筑處置階段建筑運(yùn)行階段建筑建造階段建筑全生命周期是指從材料與構(gòu)建生產(chǎn)、規(guī)劃與設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)輸、運(yùn)行與維護(hù)直到拆除與處理的全循環(huán)過(guò)程。生命周期評(píng)價(jià)概念與框架一2.1.1生命周期評(píng)價(jià)的概念生命周期評(píng)價(jià)（LifeCycleAssessment

簡(jiǎn)稱(chēng)LCA）是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評(píng)價(jià)。生命周期評(píng)價(jià)是從原料開(kāi)采到廢氣物處理的全過(guò)程著手，對(duì)產(chǎn)品的資源、能源和環(huán)境投入與產(chǎn)出進(jìn)行分析評(píng)估的方法。生命周期評(píng)價(jià)概念與框架一2.1.2碳排放的基本概念“碳排放”是所有溫室氣體排放的統(tǒng)稱(chēng)，而非僅指二氧化碳的排放。根據(jù)《蒙特利爾議定書(shū)》，溫室氣體主要分為以下六類(lèi)：二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、六氟化硫、氫氟碳化物和全氟化碳等。生命周期評(píng)價(jià)概念與框架一2.1.2碳排放的基本概念由于各類(lèi)溫室氣體造成溫室效應(yīng)的能力存在顯著差異，故在量化分析總體效應(yīng)時(shí)，一般采用等效折算的方式按當(dāng)量計(jì)算值進(jìn)行評(píng)估。由于二氧化碳是排放量最高、最為常見(jiàn)的溫室氣體，因此通常以當(dāng)量二氧化碳排放量作為溫室氣體排放量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱(chēng)“碳排放”，并表示為“CO2e”。二氧化碳當(dāng)量是指一種用作比較不同溫室氣體排放的量度單位，一種氣體二氧化碳當(dāng)量是通過(guò)把這一氣體的噸數(shù)乘以其全球變暖潛能值(GWP)后得出的。生命周期評(píng)價(jià)概念與框架一2.1.3生命周期評(píng)價(jià)框架IS014040系列標(biāo)準(zhǔn)指明目的和范圍的確定、清單分析、影響評(píng)價(jià)和結(jié)果解釋是生命周期評(píng)價(jià)理論框架的4個(gè)階段。碳排放計(jì)算邊界與范圍2碳排放計(jì)算邊界與范圍二2.2.1目標(biāo)與范圍的界定確定目標(biāo)和范圍是生命周期評(píng)價(jià)的第一步，也是清單分析、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和結(jié)果解釋的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。目的與范圍的界定主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：確定評(píng)價(jià)目的、明確所評(píng)價(jià)的產(chǎn)品系統(tǒng)、界定系統(tǒng)邊界、定義功能單位、數(shù)據(jù)類(lèi)型及質(zhì)量要求等。碳排放計(jì)算邊界與范圍二2.2.2碳排放系統(tǒng)邊界系統(tǒng)邊界劃定了評(píng)價(jià)對(duì)象在生命周期評(píng)價(jià)中所涉及的所有過(guò)程以及資源、能源流動(dòng)。LCA系統(tǒng)邊界“從搖籃到工廠”“從搖籃到現(xiàn)場(chǎng)”“從搖籃到墳?zāi)埂碧寂欧庞?jì)算邊界與范圍二2.2.2碳排放系統(tǒng)邊界在建筑生命周期的全過(guò)程中仍存在未納入系統(tǒng)邊界的產(chǎn)業(yè)上下游的環(huán)節(jié)，鑒于以上情況，需以評(píng)價(jià)的范圍、尺度和目標(biāo)為基準(zhǔn)，構(gòu)建分級(jí)管理的建筑生命周期系統(tǒng)邊界。碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容3碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容三2.3.1實(shí)測(cè)法實(shí)測(cè)法是碳排放量化的最基本方法，是指采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量工具和實(shí)驗(yàn)手段對(duì)碳排放源進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)而獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)的方法。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)測(cè)法的計(jì)量結(jié)果來(lái)源于對(duì)碳排放源的直接監(jiān)測(cè)，可代表真實(shí)的碳排放水平，因而最為可靠。缺點(diǎn)：受監(jiān)測(cè)條件、計(jì)量?jī)x器、成本投入等多方面限制，實(shí)測(cè)法難以廣泛應(yīng)用于一般性的碳排放分析。碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容三2.3.2過(guò)程分析法過(guò)程分析法是根據(jù)碳排放源的活動(dòng)數(shù)據(jù)以及相應(yīng)過(guò)程的排放系數(shù)進(jìn)行碳排放量化的方法。

式中：E——全過(guò)程的碳排放量(t)；

ε——實(shí)測(cè)碳排放系數(shù)；

Q——相應(yīng)活動(dòng)數(shù)據(jù)。碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容三2.3.3投入產(chǎn)出法投入產(chǎn)出法由列昂惕夫于1970年提出，是以“投入=產(chǎn)出”的理想化數(shù)量模型為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出表，從而綜合研究國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)與各生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)量依存關(guān)系的分析方法。投入產(chǎn)出法滿(mǎn)足以下基本假定：（1）“純部門(mén)”假定。每個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)只生產(chǎn)一種特定的同質(zhì)產(chǎn)品，并具有單一的投入結(jié)構(gòu)，只用一種生產(chǎn)技術(shù)方式進(jìn)行生產(chǎn)。（2）“穩(wěn)定性”假定。直接消耗系數(shù)在制表期內(nèi)固定不變，忽略生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和勞動(dòng)效率提高的影響。（3）“比例性”假定。部門(mén)投入與產(chǎn)出成正比關(guān)系，即隨著產(chǎn)出的增加，所需的各種消耗（投入）等比例增加。碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容三2.3.3投入產(chǎn)出法碳排放投入產(chǎn)出分析以?xún)r(jià)值型投入產(chǎn)出模型為基礎(chǔ)，通過(guò)引入碳排放系數(shù)矩陣，對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中伴隨的碳排放流動(dòng)情況進(jìn)行分析。

投入部門(mén)中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品部門(mén)1部門(mén)2...部門(mén)n經(jīng)濟(jì)投入部門(mén)1X11X12...X1nY1X1部門(mén)2X21X22...X2nY2X2.....................部門(mén)nXn1Xn2...XnnYnXn碳排放投入部門(mén)1d11d12...d1nF1D1部門(mén)2d21d22...d2nF2D2.....................部門(mén)ndn1dn2...dnnFnDn碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容三2.3.4混合法過(guò)程分析法可針對(duì)具體的碳排放過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，獲得的結(jié)果相對(duì)更準(zhǔn)確，且便于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的更新，但由于系統(tǒng)邊界受限，通常存在截?cái)嗾`差；而投入產(chǎn)出分析法利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值和投入產(chǎn)出表計(jì)算，在宏觀層面上系統(tǒng)邊界更完備，但針對(duì)具體碳排放過(guò)程的準(zhǔn)確性不高。綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)混合法在碳排放量化方面得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)混合法的組成結(jié)構(gòu)不同，可將其劃分為分層混合法（TieredhybridLCA，簡(jiǎn)稱(chēng)THLCA）、基于投入產(chǎn)出分析的混合法（I-ObasedhybridLCA，簡(jiǎn)稱(chēng)IOHLCA）和整合的混合法（IntegratedhybridLCA，簡(jiǎn)稱(chēng)IHLCA）三類(lèi)。碳排放計(jì)算方法與內(nèi)容三2.3.4混合法分層混合法是利用過(guò)程分析法對(duì)主要的生產(chǎn)或使用過(guò)程進(jìn)行研究，而對(duì)于其他的過(guò)程采用投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行碳排放的估計(jì)，最終以二者之和作為總體碳排放量。基于投入產(chǎn)出分析的混合法利用更為詳細(xì)的部門(mén)生產(chǎn)與消耗數(shù)據(jù)對(duì)投入產(chǎn)出表中的工業(yè)部門(mén)進(jìn)行詳細(xì)拆分，以提高計(jì)算結(jié)果的針對(duì)確性。整合的混合法利用過(guò)程分析法進(jìn)行總體的碳排放計(jì)算，而利用投入產(chǎn)出法進(jìn)行上下游的附加分析。碳排放因子4碳排放因子四排放因子是一種背景數(shù)據(jù)，也稱(chēng)為碳排放系數(shù)，來(lái)源于各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)、政府組織、專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)文獻(xiàn)。常用的LCA數(shù)據(jù)庫(kù)包括聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）數(shù)據(jù)庫(kù)、Ecoinvent、中國(guó)生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)（CLCD）、GaBi數(shù)據(jù)庫(kù)等。在開(kāi)展LCA研究時(shí)，應(yīng)首要選擇代表當(dāng)?shù)貦?quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)，更能代表本區(qū)域?qū)嶋H排放水平，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比較性，如果不能滿(mǎn)足需要再考慮其他地區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用。國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)適用邊界中國(guó)CLCD、ITRIDatabase中國(guó)歐盟EuropeanPlatformonLifeCycleAssessment歐洲瑞典SPINECPMLCAdatabase世界丹麥EDIP、LCAfood丹麥美國(guó)USLCIDatabaseProject美國(guó)碳排放因子四排放因子代表能源或產(chǎn)品在生產(chǎn)和流動(dòng)過(guò)程中的排放水平。根據(jù)研究區(qū)域、商品類(lèi)型和時(shí)間的差異，不同研究采用的排放因子往往差異巨大，給碳排放研究帶來(lái)巨大的不確定性。根據(jù)IPCC的提議，各國(guó)應(yīng)利用自己的經(jīng)同行評(píng)議的公開(kāi)出版文獻(xiàn)，這樣可以準(zhǔn)確反映各國(guó)的做法。當(dāng)缺乏相關(guān)文獻(xiàn)的情況下，可使用IPCC缺省因子或其他國(guó)家或地區(qū)的排放因子數(shù)值。項(xiàng)目名稱(chēng)碳排放因子項(xiàng)目名稱(chēng)碳排放因子木材178kgCO2e/m3砂9.57kgCO2e/m3普通鋼板2.425kgCO2e/kg石6.864kgCO2e/m3C20混凝土237.32kgCO2e/m3PVC8.653kgCO2e/kgC25混凝土266.18kgCO2e/m3石油瀝青3.087kgCO2e/kgC30混凝土294.81kgCO2e/m3水泥砂漿400.94kgCO2e/m3鋼管2.84kgCO2e/kg汽油3.47kgCO2e/kg本章小結(jié)5本章小結(jié)五1.生命周期評(píng)價(jià)（LifeCycleAssessment簡(jiǎn)稱(chēng)LCA）是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評(píng)價(jià)。2.“碳排放”是所有溫室氣體排放的統(tǒng)稱(chēng)，而非僅指二氧化碳的排放。由于二氧化碳是排放量最高、最為常見(jiàn)的溫室氣體，因此通常以當(dāng)量二氧化碳排放量作為溫室氣體排放量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。3.系統(tǒng)邊界劃定了評(píng)價(jià)對(duì)象在生命周期評(píng)價(jià)中所涉及的所有過(guò)程以及資源、能源流動(dòng)。4.碳排放計(jì)算方法包括實(shí)測(cè)法、過(guò)程分