地下工程低碳理论与应用 课件 -第1章 绪论

西南交通大学土木工程学院地下工程系《地下工程低碳理论与应用》2025年1月2日西南交通大学土木工程学院地下工程系第2章地下工程碳排放相关基础理论本章内容提要本章教学目标：

掌握生命周期评价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

明确隧道生命周期碳排放的系统边界及量化清单生命周期评价概念与框架1碳排放计算方法与内容碳排放计算边界与范围本章内容提要23碳排放因子4生命周期评价概念与框架1生命周期评价概念与框架一建筑生命周期建筑生产阶段建筑处置阶段建筑运行阶段建筑建造阶段建筑全生命周期是指从材料与构建生产、规划与设计、建造与运输、运行与维护直到拆除与处理的全循环过程。生命周期评价概念与框架一2.1.1生命周期评价的概念生命周期评价（LifeCycleAssessment

简称LCA）是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。生命周期评价是从原料开采到废气物处理的全过程着手，对产品的资源、能源和环境投入与产出进行分析评估的方法。生命周期评价概念与框架一2.1.2碳排放的基本概念“碳排放”是所有温室气体排放的统称，而非仅指二氧化碳的排放。根据《蒙特利尔议定书》，温室气体主要分为以下六类：二氧化碳、氧化亚氮、甲烷、六氟化硫、氢氟碳化物和全氟化碳等。生命周期评价概念与框架一2.1.2碳排放的基本概念由于各类温室气体造成温室效应的能力存在显著差异，故在量化分析总体效应时，一般采用等效折算的方式按当量计算值进行评估。由于二氧化碳是排放量最高、最为常见的温室气体，因此通常以当量二氧化碳排放量作为温室气体排放量的衡量标准，简称“碳排放”，并表示为“CO2e”。二氧化碳当量是指一种用作比较不同温室气体排放的量度单位，一种气体二氧化碳当量是通过把这一气体的吨数乘以其全球变暖潜能值(GWP)后得出的。生命周期评价概念与框架一2.1.3生命周期评价框架IS014040系列标准指明目的和范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释是生命周期评价理论框架的4个阶段。碳排放计算边界与范围2碳排放计算边界与范围二2.2.1目标与范围的界定确定目标和范围是生命周期评价的第一步，也是清单分析、环境影响评价和结果解释的基础和出发点。目的与范围的界定主要考虑以下几个问题：确定评价目的、明确所评价的产品系统、界定系统边界、定义功能单位、数据类型及质量要求等。碳排放计算边界与范围二2.2.2碳排放系统边界系统边界划定了评价对象在生命周期评价中所涉及的所有过程以及资源、能源流动。LCA系统边界“从摇篮到工厂”“从摇篮到现场”“从摇篮到坟墓”碳排放计算边界与范围二2.2.2碳排放系统边界在建筑生命周期的全过程中仍存在未纳入系统边界的产业上下游的环节，鉴于以上情况，需以评价的范围、尺度和目标为基准，构建分级管理的建筑生命周期系统边界。碳排放计算方法与内容3碳排放计算方法与内容三2.3.1实测法实测法是碳排放量化的最基本方法，是指采用标准计量工具和实验手段对碳排放源进行直接监测而获得相应数据的方法。优点：实测法的计量结果来源于对碳排放源的直接监测，可代表真实的碳排放水平，因而最为可靠。缺点：受监测条件、计量仪器、成本投入等多方面限制，实测法难以广泛应用于一般性的碳排放分析。碳排放计算方法与内容三2.3.2过程分析法过程分析法是根据碳排放源的活动数据以及相应过程的排放系数进行碳排放量化的方法。

式中：E——全过程的碳排放量(t)；

ε——实测碳排放系数；

Q——相应活动数据。碳排放计算方法与内容三2.3.3投入产出法投入产出法由列昂惕夫于1970年提出，是以“投入=产出”的理想化数量模型为基础，建立相应的经济投入产出表，从而综合研究国民经济各部门与各生产环节数量依存关系的分析方法。投入产出法满足以下基本假定：（1）“纯部门”假定。每个产业部门只生产一种特定的同质产品，并具有单一的投入结构，只用一种生产技术方式进行生产。（2）“稳定性”假定。直接消耗系数在制表期内固定不变，忽略生产技术进步和劳动效率提高的影响。（3）“比例性”假定。部门投入与产出成正比关系，即随着产出的增加，所需的各种消耗（投入）等比例增加。碳排放计算方法与内容三2.3.3投入产出法碳排放投入产出分析以价值型投入产出模型为基础，通过引入碳排放系数矩阵，对经济活动中伴随的碳排放流动情况进行分析。

投入部门中间需求最终产品总产品部门1部门2...部门n经济投入部门1X11X12...X1nY1X1部门2X21X22...X2nY2X2.....................部门nXn1Xn2...XnnYnXn碳排放投入部门1d11d12...d1nF1D1部门2d21d22...d2nF2D2.....................部门ndn1dn2...dnnFnDn碳排放计算方法与内容三2.3.4混合法过程分析法可针对具体的碳排放过程进行详细评价，获得的结果相对更准确，且便于数据基础的更新，但由于系统边界受限，通常存在截断误差；而投入产出分析法利用经济价值和投入产出表计算，在宏观层面上系统边界更完备，但针对具体碳排放过程的准确性不高。综合两种方法的优点，近年来混合法在碳排放量化方面得到了广泛的应用。根据混合法的组成结构不同，可将其划分为分层混合法（TieredhybridLCA，简称THLCA）、基于投入产出分析的混合法（I-ObasedhybridLCA，简称IOHLCA）和整合的混合法（IntegratedhybridLCA，简称IHLCA）三类。碳排放计算方法与内容三2.3.4混合法分层混合法是利用过程分析法对主要的生产或使用过程进行研究，而对于其他的过程采用投入产出数据进行碳排放的估计，最终以二者之和作为总体碳排放量。基于投入产出分析的混合法利用更为详细的部门生产与消耗数据对投入产出表中的工业部门进行详细拆分，以提高计算结果的针对确性。整合的混合法利用过程分析法进行总体的碳排放计算，而利用投入产出法进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种背景数据，也称为碳排放系数，来源于各类数据库、政府组织、专业机构和相关文献。常用的LCA数据库包括联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）数据库、Ecoinvent、中国生命周期数据库（CLCD）、GaBi数据库等。在开展LCA研究时，应首要选择代表当地权威数据库，更能代表本区域实际排放水平，保证数据的准确性和可比较性，如果不能满足需要再考虑其他地区数据库的使用。国家数据库适用边界中国CLCD、ITRIDatabase中国欧盟EuropeanPlatformonLifeCycleAssessment欧洲瑞典SPINECPMLCAdatabase世界丹麦EDIP、LCAfood丹麦美国USLCIDatabaseProject美国碳排放因子四排放因子代表能源或产品在生产和流动过程中的排放水平。根据研究区域、商品类型和时间的差异，不同研究采用的排放因子往往差异巨大，给碳排放研究带来巨大的不确定性。根据IPCC的提议，各国应利用自己的经同行评议的公开出版文献，这样可以准确反映各国的做法。当缺乏相关文献的情况下，可使用IPCC缺省因子或其他国家或地区的排放因子数值。项目名称碳排放因子项目名称碳排放因子木材178kgCO2e/m3砂9.57kgCO2e/m3普通钢板2.425kgCO2e/kg石6.864kgCO2e/m3C20混凝土237.32kgCO2e/m3PVC8.653kgCO2e/kgC25混凝土266.18kgCO2e/m3石油沥青3.087kgCO2e/kgC30混凝土294.81kgCO2e/m3水泥砂浆400.94kgCO2e/m3钢管2.84kgCO2e/kg汽油3.47kgCO2e/kg本章小结5本章小结五1.生命周期评价（LifeCycleAssessment简称LCA）是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。2.“碳排放”是所有温室气体排放的统称，而非仅指二氧化碳的排放。由于二氧化碳是排放量最高、最为常见的温室气体，因此通常以当量二氧化碳排放量作为温室气体排放量的衡量标准。3.系统边界划定了评价对象在生命周期评价中所涉及的所有过程以及资源、能源流动。4.碳排放计算方法包括实测法、过程分