地下工程低碳理論與應用 課件 -第1章 緒論

西南交通大學土木工程學院地下工程系《地下工程低碳理論與應用》2025年1月2日西南交通大學土木工程學院地下工程系第2章地下工程碳排放相關基礎理論本章內容提要本章教學目標：

掌握生命周期評價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價概念與框架1碳排放計算方法與內容碳排放計算邊界與范圍本章內容提要23碳排放因子4生命周期評價概念與框架1生命周期評價概念與框架一建筑生命周期建筑生產階段建筑處置階段建筑運行階段建筑建造階段建筑全生命周期是指從材料與構建生產、規(guī)劃與設計、建造與運輸、運行與維護直到拆除與處理的全循環(huán)過程。生命周期評價概念與框架一2.1.1生命周期評價的概念生命周期評價（LifeCycleAssessment

簡稱LCA）是對一個產品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。生命周期評價是從原料開采到廢氣物處理的全過程著手，對產品的資源、能源和環(huán)境投入與產出進行分析評估的方法。生命周期評價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，而非僅指二氧化碳的排放。根據《蒙特利爾議定書》，溫室氣體主要分為以下六類：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。生命周期評價概念與框架一2.1.2碳排放的基本概念由于各類溫室氣體造成溫室效應的能力存在顯著差異，故在量化分析總體效應時，一般采用等效折算的方式按當量計算值進行評估。由于二氧化碳是排放量最高、最為常見的溫室氣體，因此通常以當量二氧化碳排放量作為溫室氣體排放量的衡量標準，簡稱“碳排放”，并表示為“CO2e”。二氧化碳當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量是通過把這一氣體的噸數乘以其全球變暖潛能值(GWP)后得出的。生命周期評價概念與框架一2.1.3生命周期評價框架IS014040系列標準指明目的和范圍的確定、清單分析、影響評價和結果解釋是生命周期評價理論框架的4個階段。碳排放計算邊界與范圍2碳排放計算邊界與范圍二2.2.1目標與范圍的界定確定目標和范圍是生命周期評價的第一步，也是清單分析、環(huán)境影響評價和結果解釋的基礎和出發(fā)點。目的與范圍的界定主要考慮以下幾個問題：確定評價目的、明確所評價的產品系統(tǒng)、界定系統(tǒng)邊界、定義功能單位、數據類型及質量要求等。碳排放計算邊界與范圍二2.2.2碳排放系統(tǒng)邊界系統(tǒng)邊界劃定了評價對象在生命周期評價中所涉及的所有過程以及資源、能源流動。LCA系統(tǒng)邊界“從搖籃到工廠”“從搖籃到現場”“從搖籃到墳墓”碳排放計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程中仍存在未納入系統(tǒng)邊界的產業(yè)上下游的環(huán)節(jié)，鑒于以上情況，需以評價的范圍、尺度和目標為基準，構建分級管理的建筑生命周期系統(tǒng)邊界。碳排放計算方法與內容3碳排放計算方法與內容三2.3.1實測法實測法是碳排放量化的最基本方法，是指采用標準計量工具和實驗手段對碳排放源進行直接監(jiān)測而獲得相應數據的方法。優(yōu)點：實測法的計量結果來源于對碳排放源的直接監(jiān)測，可代表真實的碳排放水平，因而最為可靠。缺點：受監(jiān)測條件、計量儀器、成本投入等多方面限制，實測法難以廣泛應用于一般性的碳排放分析。碳排放計算方法與內容三2.3.2過程分析法過程分析法是根據碳排放源的活動數據以及相應過程的排放系數進行碳排放量化的方法。

式中：E——全過程的碳排放量(t)；

ε——實測碳排放系數；

Q——相應活動數據。碳排放計算方法與內容三2.3.3投入產出法投入產出法由列昂惕夫于1970年提出，是以“投入=產出”的理想化數量模型為基礎，建立相應的經濟投入產出表，從而綜合研究國民經濟各部門與各生產環(huán)節(jié)數量依存關系的分析方法。投入產出法滿足以下基本假定：（1）“純部門”假定。每個產業(yè)部門只生產一種特定的同質產品，并具有單一的投入結構，只用一種生產技術方式進行生產。（2）“穩(wěn)定性”假定。直接消耗系數在制表期內固定不變，忽略生產技術進步和勞動效率提高的影響。（3）“比例性”假定。部門投入與產出成正比關系，即隨著產出的增加，所需的各種消耗（投入）等比例增加。碳排放計算方法與內容三2.3.3投入產出法碳排放投入產出分析以價值型投入產出模型為基礎，通過引入碳排放系數矩陣，對經濟活動中伴隨的碳排放流動情況進行分析。

投入部門中間需求最終產品總產品部門1部門2...部門n經濟投入部門1X11X12...X1nY1X1部門2X21X22...X2nY2X2.....................部門nXn1Xn2...XnnYnXn碳排放投入部門1d11d12...d1nF1D1部門2d21d22...d2nF2D2.....................部門ndn1dn2...dnnFnDn碳排放計算方法與內容三2.3.4混合法過程分析法可針對具體的碳排放過程進行詳細評價，獲得的結果相對更準確，且便于數據基礎的更新，但由于系統(tǒng)邊界受限，通常存在截斷誤差；而投入產出分析法利用經濟價值和投入產出表計算，在宏觀層面上系統(tǒng)邊界更完備，但針對具體碳排放過程的準確性不高。綜合兩種方法的優(yōu)點，近年來混合法在碳排放量化方面得到了廣泛的應用。根據混合法的組成結構不同，可將其劃分為分層混合法（TieredhybridLCA，簡稱THLCA）、基于投入產出分析的混合法（I-ObasedhybridLCA，簡稱IOHLCA）和整合的混合法（IntegratedhybridLCA，簡稱IHLCA）三類。碳排放計算方法與內容三2.3.4混合法分層混合法是利用過程分析法對主要的生產或使用過程進行研究，而對于其他的過程采用投入產出數據進行碳排放的估計，最終以二者之和作為總體碳排放量。基于投入產出分析的混合法利用更為詳細的部門生產與消耗數據對投入產出表中的工業(yè)部門進行詳細拆分，以提高計算結果的針對確性。整合的混合法利用過程分析法進行總體的碳排放計算，而利用投入產出法進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據，也稱為碳排放系數，來源于各類數據庫、政府組織、專業(yè)機構和相關文獻。常用的LCA數據庫包括聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）數據庫、Ecoinvent、中國生命周期數據庫（CLCD）、GaBi數據庫等。在開展LCA研究時，應首要選擇代表當地權威數據庫，更能代表本區(qū)域實際排放水平，保證數據的準確性和可比較性，如果不能滿足需要再考慮其他地區(qū)數據庫的使用。國家數據庫適用邊界中國CLCD、ITRIDatabase中國歐盟EuropeanPlatformonLifeCycleAssessment歐洲瑞典SPINECPMLCAdatabase世界丹麥EDIP、LCAfood丹麥美國USLCIDatabaseProject美國碳排放因子四排放因子代表能源或產品在生產和流動過程中的排放水平。根據研究區(qū)域、商品類型和時間的差異，不同研究采用的排放因子往往差異巨大，給碳排放研究帶來巨大的不確定性。根據IPCC的提議，各國應利用自己的經同行評議的公開出版文獻，這樣可以準確反映各國的做法。當缺乏相關文獻的情況下，可使用IPCC缺省因子或其他國家或地區(qū)的排放因子數值。項目名稱碳排放因子項目名稱碳排放因子木材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5本章小結五1.生命周期評價（LifeCycleAssessment簡稱LCA）是對一個產品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。2.“碳排放”是所有溫室氣體排放的統(tǒng)稱，而非僅指二氧化碳的排放。由于二氧化碳是排放量最高、最為常見的溫室氣體，因此通常以當量二氧化碳排放量作為溫室氣體排放量的衡量標準。3.系統(tǒng)邊界劃定了評價對象在生命周期評價中所涉及的所有過程以及資源、能源流動。4.碳排放計算方法包括實測法、過程分