基于工程量清单市政工程碳排放计算方法研究

基于工程量清单市政工程碳排放计算方

法研究摘要：为评估市政基础道路工程建设对环境的影响，文章以PAS2050计算标准体系、工程量清单与定额为依据，运用碳排放系数法对市政基础道路工程碳排放的量化方法进行了研究。将市政基础道路工程划分为土方工程、路基工程、路面工程、路面处理工程和其他工程等5个工程；将碳排放来源主要分为“材料耗用”与“机械设备”两方面；整理出了市政道路基础工程主要材料和能源的碳排放系数，进一步建立了市政基础道路工程的碳排放计算模型。最后，以某市政基础道路为例核算工程碳排放，分析了不同工程、材料与能源碳排放的差异，并针对性地提出了减排意见。关键词：市政基础；工程量清单；初步设计；碳排放计算中图分类号：U451文献标志码：A市政基础设施是中国城市发展的重要组成部分，具有高能耗、高污染、高排放的特点，是城市乃至社会减排工作的重点。经IPCC统计数据表明，道路交通行业所产生的温室气体占全球温室气体的13%。本文以市政道路基础工程的碳排放计算模型，依据工程量清单和预算定额进行工程的划分，明确初步设计阶段的碳排放来源，分析材料投入使用量与机械能源消耗量，进行市政道路基础工程的碳排放核算研究。1 碳排放核算研究现状国内外学者多从碳排放的计算范围与核算方法进行分析工程的碳排放分析。张智慧等建立了建筑全生命周期碳排放量的评价体系，从物化、使用与拆除3个阶段核算了钢筋混凝土结构低层住宅碳排放量；陈彬彬等以建筑施工阶段为计算边界，通过定额法量化研究了施工阶段碳排放定额估算方法；从核算方法主要分为碳排放因子法和投入产出法。陈赞等运用碳排放因子法对沥青路面碳排放的影响因素和测算模型进行了深入研究，建立了人工、材料和机械设备碳排放当量测算模型，进行施工方案的比选；郭亚林等采用碳排放系数法建立了铁路隧道建材的生产、材料的运输和隧道施工的建设，运营维护和拆除阶段等2个方面的碳排放计算模型；郭春等针对隧道施工期的碳排放核算，运用数据清单和排放系数法研究了隧道施工碳排放的关键影响因素。2基于PAS2050的碳排放计算模型PAS2050规范用于计算产品/服务在全寿命周期内温室气体的排放量，可帮助企业管理自身产品及服务的碳排放情况，帮助企业寻找减排机会，最终达到生产低碳产品的目的。2.1目标确定通过对市政道路基础项目碳排放计算，以定量数据及结果分析总结碳排放规律，分析工程碳排放主要来源以及影响因素并给出针对性的减排措施。2.2市政道路初步设计阶段碳排放计算边界碳排放计算边界定义了产品碳排放核算的范围，对于市政道路而言，以市政道路工程量清单与预算定额为参考依据，将工程划分为土方工程、路基工程、路面工程、路面处理和其他工程5个部分。2.3碳排放来源及分类依照工程目标范围的界定与定额的划分为5个工程，工程再划分为各分部分项工程。各分部分项工程碳排放的来源主要为实际工程中拟投入的材料、具体施工工艺采用的机械设备燃料或者电力耗用所产生的碳排放。人工碳排放影响比较小，故人工活动在此阶段产生的碳排放可忽略不计。1） 材料。在市政道路基础中应用广泛的原材料包括直接从自然获取的资源，如水、黄土、碎石、片石等；还有一些通过简单加工得到的材料，如石灰、石膏等；还有加工的成品产品，如钢筋、钢模板、水泥、预拌混凝土、润滑油等。2） 机械设备。比如履带式推土机、自卸汽车、钢轮内燃压路机、稳定土拌合机、钢筋切断机、直流弧焊机等。2.4碳排放计算模型在确定碳排放的计算边界以及分析了碳排放的来源并分类以后，我们可根据碳排放系数法，依照前期活动数据以及碳排放系数建立初步设计阶段的市政基础道路工程的碳排放计算模型。碳排放系数法是联合国政府间气候变化专门委员会提出的第一种碳排放估算方法，基本思路是依照碳排放工程量清单列表，针对每一种碳排放源的活动数据(AD)与相对应的排放因子的乘积(EF)作为碳排放源的排放量估算值：Emission二ADXEF式中：Emission为温室气体排放量；AD为活动数据；EF为碳排放系数。清华大学的高源雪提出运用工程计量造价理论进行碳足迹评价具有可行性与实操性。在此基础上可以运用软件对工程量数据进行细致的划分，将市政基础工程的工程量计算结果套入定额碳排放因子，即可测算工程的碳排放量。2.4.1工程活动数据来源基于碳排放计算范围的界定为初步设计阶段，本文的工程活动数据来源为初步设计说明和工程设计图纸工程量数据。2.4.2碳排放系数来源碳排放系数的确定分为材料和机械设备两个方面：材料碳排放系数依据工程量清单所涵盖的材料清单明细，材料碳排放系数多为参照大量国内外文献、个人研究和官方机构公布的数据、中国产品全生命周期温室气体排放系数库(CPCD)、中国碳核算数据库(CEADs)或IPCC排放因子数据库。机械设备碳排放系数机械设备的使用主要是计算能源耗用产生的碳排放。市政基础设施的能源消耗经分析包括柴油、汽油、电能。其中，柴油、汽油属于直接消耗能源，目前国内外很多机构都对其碳排放因子进行了测定°IPCC给出了能源产生各种温室气体的单位热量排放值，按照我国通常的取值标准，排放因子数据选取IPCC给定的95%置信区间下限值，低位发热量值采用2009年中国统计年鉴给定的数据。柴油碳排放系数为3.12kgCO2/kg，汽油碳排放系数为2.93kgCO2/kg。电能属于间接消耗能源，发电过程消耗其它能源。因发电技术、资源供应等因素不同，每个地区发电排放因子均不相同。2.4.3碳排放计算模型的建立依据前文碳排放的测算边界与碳排放来源的分类，在此基础上进行碳排放计算模型的建立：基本思路核算其清单工程项目包含的一个或者所有定额使用的建筑材料以及机械设备产生的碳排放量。（1） 材料碳排放量的计算材料的计算主要通过材料的使用量与相应碳排放系数的乘积。（2） 机械设备碳排放量的计算对于机械设备的定额体系中，不仅包括单位产量的台班用量定额，还包括了台班的资源、能源消耗量定额。在使用过程中要将这两类定额配套使用，才能实现施工过程从直接工程量到能源消耗量的转换。机械设备台班碳排放因子，通过软件内置的《全国统一施工机械台班费用定额》给出的定额台班含量，输入工程具体数量后可得到具体台班的数量。通过查询机械单位台班消耗的燃料数量和该燃料碳排放因子，根据计算模型即可得到该种机械的碳排放量。而汽油、柴油和电力是施工机械设备使用时的主要耗能，燃料碳排放因子综合了生产、运输、燃烧3个阶段的排放获得。则机械台班碳排放因子计算公式：C=3.12Ma+2.93Mb+0.972Mc式中，Ma，Mb，Mc分别是机械设备耗用的柴油、汽油、电力量。（3） 定额碳排放量的计算碳排放定额是指在正常施工生产条件下，为完成规定质量合格的分项工程或分部分项工程所需的能源消耗及其单位碳排放的数量标准。定额的估算方法将市政基础工程阶段划分为不同的分部分项工程，规定了每个项目所需的人工、材料、机械的平均消耗量，有助于获取详细的资源消耗数据。结合碳排放系数，根据计算工程量的软件查询到的单位定额消耗材料和使用机械种类，参考计算工程量的软件内定额单价的计算方法，将定额中的建材、施工机械单价，转换为机械台班和建筑材料的碳排放因子，从而计算定额的单位碳排放量。（4） 清单工程碳排放量的计算清单工程项目包含一个或多个定额使用的建筑材料以及机械设备产生的碳排放量。依照足够完整的图纸完成清单的编制，参照设计说明计算每一道施工工序的拟投入材料与设备，且确保每一道工序的产品都符合相关的质量标准。（5）工程碳排放量的计算根据碳排放计算模型分别进行逐步运算，累计即获得市政基础道路工程的全部碳排放量。3 项目定额碳排放计算案例3.1 市政道路工程背景某市政基础道路设计长度1368.916m，路面宽3.0m，设计车速15km/h。项目现状已形成3m~7m宽田间路，本次设计拟对现状道路进行硬化加铺，以改善村民生产出行条件，建设内容包含改造加铺水泥混凝土路面4124m2。其中工程量明细见表2：表2工程量明细表格编号项目或费用名称位量

号项目或费用名称位量

根据计算模型计算各个材料与能源的碳排放量，得到定额的单位碳排放量系数，汇总得到工程量清单碳排放数据库，代入工程量数据计算结果，即可得到总工程的碳排放量。3.2碳排放计算根据设计明细、工程量明细，以及施工组织设计等前期资料，进行工程内容项目的划分，明确定额的选用，以及标准换算。现以定额编号（名称）：D9-2-46（铁件制安预埋铁件）和D9-1-54（道路拉杆制作安装换为钢筋HRB400）两个市政工程定额为例，得出其单位定额碳排放量，其中占比较少且对环境影响较小的材料不纳入计算。计算定额的碳排放因子，根据工程量清单与消耗量定额得到的具体材料与能源的工程量明细，计算某市政道路基础项目工程量清单项目。3.3碳排放核算结果分析（1）各项工程的占比分析

图示出各工程的碳排放占比，见图3所示：分析了各工程CO?排放、各自构成及所占比例。市政基础道路土方工程碳排放为31.014X103kgC02eq。其中路面工程和路面处理工程对市政基础道路工程碳排放的贡献最大，路面工程碳排放量为1563.45X103kgC02eq碳排放占比为46.94%,主要是在路面工程中切缝灌缝的材料聚氯乙烯耗用大；路面处理工程占比34.22%,碳排放量为1139.84X103kgC02eq,其中主要为钢筋产生的碳排放；土方工程占比微小，主要是因为土方工程大部分碳排放来源为机械产生的碳排放，比如挖掘机、自卸汽车等，其中材料占比很少。可建议企业在后续施工进展中使用能耗效能高且对环境影响小的机械设备，或者采取不同的施工工艺流程与合理的机械设备配置。图3图3市政基础各工程碳排放比例(2)各类能源以及材料的占比分析图4市政基础各建材与能源碳排放比例图4示出该市政基础道路工程各类建材和能源的碳排放占比。其中钢筋占工程总碳排放量的53.79%,聚氯乙烯占比为40.59%,钢材占比为1.83%。部分材料和能源的占比小于0.2%,对道路工程碳排放的初步测算影响微弱，例如：碎石综合(0.76%)、柴油(1.82%),商品砂浆(0.6%)、汽油(0.02%)、商品混凝土(0.6%)。可见在选择材料时，应尽量科学合理地选择生产工艺简单,上游碳排放量相对较少的材料；或是选择节能型，效能最优化的施工机械设备方案，降低后续拟投入设备能耗的同时提高使用效率。其中最主要的是，当项目总碳排放量不达标时，可进行施工图纸的修改，达到工程碳排放的“事前控制”与“主动控制”。4总结结合市政基础道路工程的自身特点，以单个市政基础道路工程为研究对象，建立了以市政预算定额为基础的道路工程碳排放计算模型，汇总了道路工程常见的材料及能源碳排放因子及来源，并分析了碳排放量的主要影响来源给出了对应减排措施。参考文献(References)：贾明，向翼，刘慧，杨倩，邵靖，张莹，黄珍.中国企业的碳中和战略：理论与实践[J].外国经济与管理：1-18.尚春静，张智慧.建筑生命周期碳排放核算[J].工程管理学报，2010，24(01