摘要:裝配式建築結構對大陸建築領域節能減排，提高建築的工程品質和勞動生産率水準，實作建築建設可持續發展有着重要意義。為探讨裝配式建築結構在其物化階段的節能減排效果，并為其全壽命周期提供分析基礎，在分析碳排放計算分類基礎上，采用将施工活動劃分為幾個主要的碳排放源，然後統計各排放源的使用和消耗量。再通過裝配式結構的建造流程建立相應的碳排放系統邊界，将碳排放源分為直接碳排放和間接碳排放，并根據常用一次能源和二次能源以及常用建築材料的碳排放強度，對每一項進行分類和計算，最後提出完整的建築物化階段碳排放計算思路。
關鍵詞:裝配式建築結構 物化階段 直接碳排放間接碳排放 計算方法
0 引言
2009年大陸就已經向國際社會承諾了碳減排目标:到2020年，大陸機關國内生産總值二氧化碳排放比2005年下降40% ~45%，作為限制性名額納入國民經濟和社會發展中長期規劃，并制定相應的國内統計、監測、考核辦法。
據統計，每年建築領域排放的二氧化碳量占到總排放量的35%以上。是以，建築業在面臨既要滿足建築量的适當快速增長，以及建築品質的全面提升的同時，還要滿足低碳環保的環境友好要求。
預制裝配式結構(簡稱PC結構)是以預制構件為主要構件，經裝配、連接配接而成的混凝土結構。它用現代科學技術對傳統建築産業進行全面、系統的改造，通過優化資源配置，降低資源消耗，提高建築的工程品質、功能品質、環境品質和建設勞動生産率水準，來實作建築建設的可持續發展。
物化階段是指包括預制構件生産、運輸、安裝施工過程在内的建築結建構造階段。
1 碳排放計算
建築的物化階段碳排放計算方法可以分為兩類:
一是統計計算出每一項施工工序的碳排放資料,如搭設臨時支撐系統的碳排放量、鋼筋綁紮的碳排放量、混凝土澆築的碳排放量等等，最後将各個施工工序的碳排放資料進行累加。由于裝配式結構的物化階段的施工工序太過複雜，而且目前沒有針對每一施工工序的碳排放研究成果，缺乏基礎資料的支援，是以此方法的可行性較低。
二是将施工活動僅劃分為幾個主要的碳排放源，然後統計各排放源的使用和消耗量。因為對于化石燃料和電力、建築材料生産、人類生活、交通運輸等碳排放源造成的碳排放量等都已經有不少的研究成果，這些研究成果對該方法提供了有利的資料支援。是以本文可采用方法二進行裝配式結構物化階段的碳排放計算分析。
任何一個産品，其碳排放來源都包括直接碳排放和間接碳排放。直接碳排放是指在成品的加工活動中消耗化石燃料、電力、工時而直接向大氣排放的二氧化碳。間接碳排放是指成品的組成成分自身所隐含的碳排放。譬如産品M和産品N通過加工産生了産品K。那麼産品K的直接碳排放就是加工活動中産生的碳排放，間接碳排放就是産品M和産品N自身所隐含的碳排放。如果繼續追蹤産品M和産品N的碳排放，會發現它們本身也包括了直接碳排放和間接碳排放。
社會上每一個産品的生産都會需要很多其它産品的投入，整個社會的碳排放準确來說是-個網狀系統，各個産品之間互相包含。但是如果把比例很小的部分關聯舍去，總體來說，整個社會的碳排放系統可整理簡化為一個層次系統。譬如化石燃料、電力、工時可以當做第一層次，水泥、黃砂、碎石、模闆、鋼筋等原材料可以當做第二層次，再高一級的産品譬如建築可以當做第三層次等。在這樣的層次系統下，隻要統計得出每一種已知産品的碳排放量就可以很友善地計算出新産品的碳排放。
2 碳排放系統邊界
裝配式建築結構物化階段流程系統如圖1所示。其整個物化階段分為三個階段:預制構件生産階段（模闆+鋼筋+預埋件+其他+預拌混凝土（水泥+砂+碎石+其他）→混凝土預制構件→儲存）、運輸階段（裝車運輸）、安裝施工階段（臨時支援系統+施工機械→現場吊裝+現場部分→建築成品）。
綜合裝配式建築結構的特點,首先将建築的碳排放來源分為兩類。一是直接碳排放（施勞工員+構件運輸+施工機械），即建造建築物過程中的化石燃料、電能、其它能源、人員投入導緻的碳排放。如施工機械燃燒柴油、汽油等一次能源向大氣直接排放的CO2塔吊使用電力造成的CO2排放等。二是間接碳排放（預制構件+臨時支撐系統+其他零星材料+水），即建造建築物過程中消耗的水、建築材料、辦公用品等産品和原材料的内含碳排放，見圖2。
3 基本能源的碳排放強度
在進行碳排放計算時歸根結底要追蹤到基本能源的消耗量。基本能源包括化石燃料、電力。通過某種能源的消耗量乘以該種能源的碳排放強度就可以得出該種能源的碳排放量。
3.1化石燃料的碳排放強度
根據IPCC國家溫室氣體清單指南第二卷一能源，可得到燃料的碳排放強度。常用化石燃料的碳排放強度見表1。
3.2電力的碳排放強度
電力的碳排放強度根據各種類電力的發電量進行權重平均。2009年大陸電能的碳排放強度如表2所示。
4直接碳排放
4.1施勞工員碳排放
為展現裝配式結構在節約勞動力方面的優勢，把人員産生的CO,排放也計入碳排放源系統中。機關工時數乘以機關工時的碳排放強度就是施勞工員的碳排放量。
機關工時數是指在預制構件安裝施工階段所需要的工時數。據分析，2002年中國人均年碳排放總量為1.37426t/人”，換算為天為3.77kg/人。雖然每一工時是8h，但是勞工一天的生活基本都是圍繞着現場工作的，是以保守地取機關工時碳排放強度值為3.77kg/工時。
4.2預制構件運輸碳排放
預制構件在運輸階段各類工具産生的CO2可用燃料的的消耗量乘以相應燃料種類的碳排放強度(表1)，即可得出運輸階段的碳排放量。
4.3施工機械碳排放
施工機械在預制構件的安裝施工過程中的CO,排放來源包括機械使用過程中消耗的電力和化石燃料、保養消耗、攤銷費用。其中電力和化石燃料部分隻要有統計量然後乘以相應的碳排放強度就可以得出。因為施工機械的造價往往很高，其制造過程中也會消耗大量的原材料和能源，排放出不可忽視的CO2量，是以需要考慮機械的保養和攤銷造成的相當碳排放。這兩部分可以通過将保養和攤銷造成的财務損失換算成當地的用電量，然後用電力的碳排放強度進行計算。
5 間接碳排放
間接碳排放來源可以認為是建築建造過程中消耗了原材料和中間産品，而這些原材料和中間産品在其生産過程中也會直接和間接地向環境排放CO2，是以為了從全壽命周期的角度審視建築在物化階段的碳排放情況，需要将這部分原材料和中間産品自身的隐含碳排放納入進來。主要建築材料的CO,排放強度見表3。
5.1預制構件碳排放
預制構件需要消耗預拌混凝土、鋼筋、預埋件和其它輔助材料。而他們的制造和生産都需要向環境排放CO2。根據本文第一節中直接碳排放和間接碳排放的定義，預制構件的碳排放包括預制構件生産活動中的碳排放和預拌混凝土、鋼筋、預埋件和其它輔助材料的隐含碳排放。其中常用标号預拌混凝土的碳排放強度值見表4;鋼筋、預埋件和其它輔助材料的碳排放強度見表3;預制構件生産活動中的碳排放量是在該活動中消耗的化石燃料、電力、工時乘以各自的碳排放強度。
5.2支撐材料的碳排放
據調研，支撐材料多為租賃。為簡便起見，将租賃費用換算成等價格的當地電力消耗，然後計算碳排放量。
5.3用水的碳排放
水本身不會産生CO2，但是生産和運輸水的過程會因為消耗能源和其它材料而産生碳排放，根據耗能工質能源等價值參考表可知，新水的機關耗能工質耗能量為7.535MJ/t，折标準煤系數為0.2574kgce/t，換算成碳排放強度為0.6324kg/t。用水量為預制構件施工階段的生産用水。因為生活用水産生的碳排放已經計入人員的碳排放，是以不再納入總用水量範圍内。預制構件生産階段中因消耗水所造成的碳排放已經計入預制構件的碳排放，是以也不納入用水範圍内。
5.4其它零星材料的碳排放
由于零星材料的種類太多，且各自的用量很少。為簡便起見，将零星材料的費用按等值原則換算成當地的電力消耗量，乘以電力碳排放強度，作為零星材料的碳排放。
6 結語
建築的碳排放主要集中在使用階段，但是在建造階段卻具有最高的碳排放強度，是以，有必要研究如何降低建造階段的碳排放強度。本文在綜合裝配式建築結構特點及施工流程的基礎上，首先确定碳排放的系統邊界，即碳排放的計算範圍。然後将裝配式建築結構物化階段的碳排放源分為直接碳排放和間接碳排放。将這些碳排放源的碳排放進行累加，就可以計算出裝配式建築結構物化階段的碳排放總量: C結構=C古接+C間接= (C人員+C雲輸+C機械) + ( C構件+C支撐+C水+C零裡)。
為求得各碳排放源的碳排放量，需要獲得各個碳排.放源的消耗量和碳排放強度。在現場隻要進行每月化石燃料、電力、工時以及預制構件、支撐、水的統計，就可以獲得各碳源的消耗量。統計碳源消耗量的工作也有利于現場的施工管理。施工機關每月的碳源統計，有利于施工機關自身的施工品質、進度、效率的自我檢查，友善适時地做出調整，使得項目有序順利進行。消耗量需要現場的實際統計資料，而碳排放源的碳排放強度需要相關行業更為深入的研究。
通過本文提出的計算思路，根據已有産品的碳排放強度值，可以友善地得出裝配式建築結構在物化階段的碳排放量，有利于比較裝配式建築結構相較于現澆結構在節能減排方面的優越性。同時也有利于分析裝配式建築結構的碳排放源分布，确定主要的碳排放來源并提出針對性的減碳措施。随着相關社會産品碳排放強度值研究的不斷深入，預制裝配式建築結構碳排放計算結果會越來越準确，可以作為政府有關部門衡量施工企業綠色施工水準的考核名額。