基于全寿命周期的低碳建材研究报告

基于全寿命周期的低碳建材研究摘要：传统建材行业消耗大量能源和不可再生资源，造成严重的环境和生态问题。

随着我国经济的增长和建筑业的发展，建材行业能源消耗和资源消耗的总量将会进一步增加，由此带来的环境负荷也会进一步加重。

因此，引导建材行业走上低碳发展道路意义重大。

建材低碳排放不能仅局限于建材产品本身，而是要追溯其整个生命周期，确保整个寿命周期内的“低能耗、低污染、低排放”。

在阐述建筑物全寿命周期及低碳建筑概念的基础上，系统分析了建筑材料的整个生命周期（从建材生产、运输与分销、使用以及拆除再利用等各阶段）内CO2排放的来源与相关数据，并总结了减排的对策与具体做法。

在当今发展低碳经济的大潮中，属于典型“高碳”行业的建材工业面临严峻挑战，同时也给传统建材的转型和新材料的发展带来重大机遇，我国应该以战略的眼光、时代的紧迫感和历史责任感努力促进低碳建材产业的发展。

关键词：低碳建筑；节能减排；全寿命周期；建材；CO2排放目录摘要 (I)目录 ............................................................. I I1. 引言 (1)2 建筑生命周期碳排放及低碳建筑 (2)2.1 建筑生命周期碳排放 (2)2.2 低碳建筑及其物质构成要素 (2)3 基于建材寿命周期的碳排放分析及减排对策 (3)3.1 我国建材工业发展现状 (3)3.2 建材生产阶段CO排放分析及减排对策 (4)2排放分析 (4)3.2.1 建材生产阶段CO23.2.2低碳排放的对策与建议 (5)排放及减排对策 (8)3.3 建材运输和分销阶段C02排放分析 (8)3.3.1 建材运输和分销阶段C023.3.2 建材运输和分销阶段的减排对策与建议 (9)3.4 建材使用阶段低碳施工以实现减排 (10)3.4.1 低碳施工定义与特点 (10)3.4.2 低碳施工的主要措施 (10)3.5 废弃建材的处理及再利用研究 (12)排放 (12)3.5.1 建筑拆除及废弃建材处理阶段的CO23.5.2 基本对策 (13)4. 低碳经济给建材工业带来挑战与机遇 (14)5．结束语 (15)1. 引言为主）的增加引起全球气候变暖已全球科学研究表明，温室气体（以CO2是毫无争议的事实。

人为活动很可能是导致气候变暖的主要原因，并且人为变暖可能导致一些突变或不可逆转的影响。

自2006年前世界银行首席经济学家尼古拉斯·斯特恩牵头呼吁全球向低碳经济转型，一场发展低碳经济的战役从全球范围内拉开帷幕。

2009年12月在丹麦举办的哥本哈根气候大会将低碳经济推向了高潮。

为主）排放。

所谓低碳（low carbon）即指较低（更低）的温室气体（CO2温室气体排放来源各行各业，而一个经常被忽略的事实是：建筑产业二氧化碳排放总量比例远远高于运输和工业领域。

建筑建造、使用和拆除过程中对能源和资源的消耗及固体废弃物的处理将带来巨大的温室气体排放量，预计2030年建筑业产生的温室气体将占全社会排放量的25%。

所以，“低碳建筑”应运而生。

低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。

在建筑物整个生命周期过程中碳排放，建材工业贡献最大，因此引导建材行业走上低碳发展道路意义重大。

联合国工业发展组织环境资源监督管理机构主任李建军指出，只有发展低碳建材才能满足可持续发展的需要。

低碳建材需要满足几方面要求。

首先，建筑材料在生产和使用过程中资源、能源消耗低，使用绿色环保能源替代传统能源。

第二，可使废弃物再资源化，并能回收利用。

第三，它可改善生活环境，有利于人体健康，环境污染小，在生产和使用过程中要利于保护自然环境或治理污染。

第四，具有良好的物理化学性能和施工性能，容易施工，经久耐用且可重复使用。

低碳建材不能仅局限于产品本身，而是要追溯其整个生命周期，确保整个寿命周期内的“低能耗、低污染、低排放”。

所谓“全寿命”，就是涵盖产品的整个产业链，即基于全生命周期的理念，从原材料的获取，到生产、分销、使用和废弃后的处理整个过程中来实现CO低排放。

本课题着重分析建材2生产、分销与运输、使用以及废弃阶段的碳排放，并提出减排措施与建议。

2 建筑生命周期碳排放及低碳建筑2.1 建筑生命周期碳排放建筑生命周期即建筑产品的生命周期，也指建筑产品全生命周期，英文是building life cycle或building whole life cycle，指建筑产品的萌芽到建筑物的拆除处置整个过程，包括建筑材料的生产、加工和建筑安装施工，运行维护及拆除处置等阶段。

而建筑生命周期分析，即是用生物学生命周期思想与社会有机体理论及系统理论，将建筑看作产品系统，然后应用工业产品生命周期思想进行的分析。

建筑生命周期的碳排放是指把建筑产品的全生命周期看成一个系统，该系统由于消耗能源、资源向外界环境排放的总碳量。

建筑生命周期的碳排放来源如图1所示，包括了建筑物生命周期物化阶段、使用阶段以及拆除处置阶段的碳排放（其中规划设计阶段不产生实物碳排放）。

需要指出的是，建筑物使用阶段的碳排放仅由采暖、通风、空调、照明等建筑设备对能源的消耗造成，不包含由于使用各种家用电器设备而导致的能源消耗与碳排放，例如，使用洗衣机所消耗的电能而产生的碳排放，由于不是为实现建筑功能所需求的，所以就不包含在建筑生命周期碳排放中。

图1 建筑物生命周期各阶段碳排放来源2.2 低碳建筑及其物质构成要素低碳建筑是指在建筑设计阶段有着明确而详细的减少温室气体排放的方案，在建筑生命期内建筑材料与设备制造、建造、使用和拆除处置各阶段温室气体少排放甚至是零排放的建筑，其目标是在建筑全生命周期内尽量减少温室气体的排放，减少对气候变化的影响。

建筑的低碳与否很大程度上取决于建筑材料和设备设施两部分物质要素，图2显示了二者与低碳建筑的关系。

图2 低碳建筑的物质构成分析如图2所示，建筑材料的生产制造位于建筑形成的上游，是形成建筑的物质基础，建筑的不可持续性很大程度上是因为建筑材料在原材料获取、生产制造、拆除报废阶段中的高能耗、严重的资源消耗和环境污染。

但就建筑材料的碳排放而言，由于燃烧煤、油、燃气消耗了大量的化石能源，钢筋、水泥、墙地砖等大宗建筑材料的生产过程中，均排放了大量的CO气体。

此2外，建筑拆除报废阶段废旧建材的回收利用工作若不到位，亦将给社会环境排放。

同时，设备设施的选用对建筑的能源消耗也具有带来压力，增加CO2重要意义，建筑物中给排水、供暖、供暖、电梯、空调等系统设备，其能源消耗主要体现在建筑的运营维护阶段。

上述分析可知，对碳排放的主要阶段进行控制是保证建材与设备设施低碳节能的重点，而实现建筑材料全寿命周期内的节能减排是发展低碳建筑的关键，必须要求加快低碳建材技术的提升及研究成果产业化，形成低碳建筑主要的物质前提。

3 基于建材寿命周期的碳排放分析及减排对策3.1 我国建材工业发展现状我国经济的快速增长使我国成为了世界上新建建筑最多、建材产量最大的国家。

1985年来我国水泥产量连续20多年居世界第一，占世界总产量的50％以上，目前水泥产量超过10亿吨，混凝土产量超过20亿立方米。

然而建材工业是天然资源和能源资源消耗最高、破坏土地最多、对大气污染最为严重的行为之一。

其带来的主要问题有：第一，消耗大量天然矿产资源。

是对不可再生资源依存度非常高的行业，我国每年为生产建筑材料要消耗各种矿产资源约70亿吨，其中大部分是不可再生矿石、化石类资源。

例如：每生产1吨钢材，需要耗费1500公斤铁矿石、225公斤石灰石、需要耗费750公斤焦煤和150吨水；每生产1吨水泥熟料，需要耗用石灰石1100~1200公斤、粘土150~250公斤、160~180公斤标准煤。

2．除耗用大量天然矿产资源外，建材在其生产过程中需要使用大量能源。

据初步统计，2007年建材工业能源消耗总量达到了1.95亿吨标准煤，约占全国能源消耗总量和工业部门能源消耗总量的7％和10％，其万元增加值综合能耗5.1吨标准煤，虽然与2000年相比下降了39％，但还是全国工业平均水平的2.4倍。

3．污染环境，排放大量温室气体(大多为CO)。

2007年我国建材生产与29.04亿运输导致的废气排放总量占全国工业废气排放总量18％，排放的CO2吨，同比增加13.8％。

例如，每生产1吨钢材，排放CO约1.6~2.0吨，排2约13亿吨，粉尘排放量放粉尘约0.52~0.7公斤。

2007年水泥工业排放CO2为700万吨，废气烟尘排放量达60万吨。

水泥、砖瓦、石灰等主要行业仍是高能耗高污染高排放行业。

虽然我国建筑业材料消耗数量极其惊人，但是反过来也表明我国建筑节材、减排的潜力十分巨大。

《建设部关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》(建科[2005178号)就十分乐观地提出了“到2010年，全国新建建筑对不可再生资源的总消耗比现在下降10％；到2020年，新建建筑对不可再生资源的总消耗比2010年再下降20％的目标。

建材的节能减排已经到了迫在眉睫的关键时刻。

排放分析及减排对策3.2 建材生产阶段CO23.2.1 建材生产阶段CO排放分析2排放主要源于原料开采、加工、生产所消耗的建材生产阶段所产生的C02能源产生的排放，如煤、电、木材等资源，造成了巨大自然资源浪费的同时也增加了碳排放。

因此，要注重原材料利用方面的创新，最大限度地利用废弃资源，减少对自然资源的开采，降低碳排放。

3.2.2低碳排放的对策与建议首先，引入两个概念：绿色建材和3R建材。

绿色建材(Green Building Materials)，是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。

3R建材。

3R指recycle(再循环)，reuse(再利用)，reduce(减量、节约、低消耗)的简称。

recycle(再循环)材料是对无法进行再利用的材料通过改变物质形态，生成另一种材料，实现多次循环利用的材料。

reuse(再利用)材料是指在不改变所回收物质形态的前提下进行材料的直接再利用，或经过再组合、再修复后再利用的材料。

reduce(减量、节约、低消耗)材料是指能不用的材料尽量不用，尽量减少废弃物的产生。

3R建材最少限度地减少材料消耗，回收建筑施工和拆除产生的废弃物，合理利用可再利用材料与可再循环材料，实现材料资源的循环利用。

通过使用3R(可再生、可循环、可重复使用)建筑材料，可以大幅度减少建筑物拆除时产生的固体废弃物，从而减少排放。

而绿色建材节能环保，是低碳排放的。

由此可见，3R建材和绿色建材都属于低碳建材。

在建材生产阶段实施低碳减排，具体可采取以下的技术与措施：1．发展高强、高性能材料，以及轻集料和轻集料混凝土等（1）采用绿色型水泥。