一种混凝土结构碳汇计算方法及计算系统技术方案

本发明专利技术提供一种混凝土结构碳汇计算方法及计算系统，该计算方法具体过程为：根据混凝土、砂浆碳化体积以及单位体积混凝土、砂浆二氧化碳吸收量，建立所述建筑建造服役阶段碳汇模型；依据再生骨料堆放阶段老砂浆碳化体积与单位质量砂浆二氧化碳吸收量，建立所述建筑拆除阶段碳汇模型；根据所述建筑建造服役阶段碳汇模型和所述建筑拆除阶段碳汇模型，计算混凝土结构全生命周期碳汇。本发明专利技术对建筑建造服务阶段碳汇和建筑拆除阶段碳汇建模，因此可以计算出混凝土结构全生命周期的碳汇量。算出混凝土结构全生命周期的碳汇量。算出混凝土结构全生命周期的碳汇量。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土结构碳汇计算方法及计算系统


[0001]本专利技术属于建筑碳排放计算
，具体来说涉及一种混凝土结构碳汇 计算方法与核算系统。

技术介绍

[0002]为应对全球变暖的气候危机，我国2020年提出“2030年碳达峰，2060年 碳中和”的双碳目标。根据《中国建筑节能年度发展研究报告2020》，我国建筑 业碳排放总量整体呈现出持续增长趋势，2018年达到约49.3亿吨，占总碳排放 的51.3％。因此，在碳达峰和碳中和的大战略背景下，建筑行业面临着巨大挑战。 混凝土结构为我国现代建设中主流结构形式，占结构工程总量的70％以上，且混 凝土结构为碳排放密集型产品。因此混凝土结构建筑碳减排为建筑领域实现双 碳目标的重要抓手。
[0003]混凝土碳足迹为建筑材料碳足迹的主要来源，同时随着混凝土建筑和基础 设施的新建、老化、拆除与处置，混凝土的固碳速率正在迅速增加。混凝土汇 碳能力不容忽视，混凝土在建筑使用、拆除与再利用阶段，单位面积的年均碳 汇量可达0.001425tCO2/(
㎡
·
a)。
[0004]然而现有研究与技术主要聚焦于混凝土材料本身的碳汇，缺乏从建筑层次 的研究。现有混凝土建筑主要核算其生命周期的碳排放，忽视混凝土的碳汇能 力，这将导致城市建筑碳收支核算产生巨大误差，过高评估建筑行业碳排放量。 充分利用混凝土结构的碳汇能力可以作为实现建筑碳中和的有效途径。同时建 筑所在环境条件具有时空差异性，这将直接影响混凝土结构的碳汇潜力；混凝 土结构的碳吸收伴随整个生命周期，现有的研究核算具有不全面性。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提出了一种混凝土结构碳汇计算 方法及计算系统。
[0006]实现本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种混凝土结构碳汇计算方法，具体过程为：
[0008]根据混凝土、砂浆碳化体积以及单位体积混凝土、砂浆二氧化碳吸收量， 建立所述建筑建造服役阶段碳汇模型；
[0009]依据再生骨料堆放阶段老砂浆碳化体积与单位质量砂浆二氧化碳吸收量， 建立所述建筑拆除(包括堆放)阶段碳汇模型；
[0010]根据所述建筑建造服役阶段碳汇模型和所述建筑拆除阶段碳汇模型，计算 混凝土结构全生命周期碳汇。
[0011]进一步地，本专利技术所述建筑建造服役阶段碳汇模型为：
[0012][0013]其中，t
m
为混凝土表面水泥砂浆刚好完全碳化的临界时间；V
con
为混凝土材料碳 化体积；V
mor
为砂浆材料碳化体积；V
mor
’
为砂浆材料全部被碳化的体积；m
c0
为单 位混凝土二氧化碳吸收质量；m
m0
为单位砂浆二氧化碳吸收质量。
[0014]进一步地，本专利技术混凝土材料碳化体积为：
[0015]V
con
＝∑A
板
·
d
c
+∑A
墙
·
d
c
+∑A
柱
·
d
c
+∑A
梁
·
d
c
[0016]其中，d
c
为混凝土碳化深度，A
板
、A
墙
、A
柱
、A
梁
分别为混凝土结构构件板、墙、 柱、梁与空气接触面积。
[0017]进一步地，本专利技术所述混凝土或砂浆碳化深度d
c
计算公式为：
[0018][0019]其中，k为碳化系数。
[0020]进一步地，所述碳化系数k为：
[0021][0022]其中，g
RC
为再生骨料影响系数；K
CO2
为CO2浓度影响系数；K
c
为环境因子随机变 量；K
p
为浇筑面修正系数；K
s
为工作应力影响系数；K
cc
为外表面覆盖碳化延缓系 数；K
f
为混凝土强度影响系数；K
r
为水泥品种影响系数。
[0023]进一步地，本专利技术所述建筑拆除(包括堆放)阶段碳汇模型为：
[0024]C
recycle
＝m
s1
ρ
m
v
c
[0025]其中，m
s1
为原混凝土单位质量砂浆吸收CO2质量；ρ
m
为老砂浆密度；v
c
为混凝土 再生粗骨料的老砂浆碳化体积。
[0026]进一步地，本专利技术所述再生骨料老砂浆碳化体积v
c
，计算公式如下：
[0027][0028]其中，d
gc
为再生骨料碳化深度；Φ为再生骨料的比表面积；K
m
为再生骨料堆积 模型系数；M
uc
为再生骨料的总质量。
[0029]进一步地，本专利技术所述再生骨料为圆锥形堆积，再生骨料堆积模型系数K
m
计 算公式如下：
[0030][0031]其中，d为再生骨料堆积模型中最大粒径；H为再生骨料堆积高度；θ为再生骨 料堆积倾角。
[0032]进一步地，本专利技术所述假定再生骨料近似为球形，再生骨料比表面积Φ计 算公式如下：
[0033][0034]其中，ρ
g
为再生骨料密度；d0为不同级配粒径范围下再生骨料平均粒径。
[0035]进一步地，不同级配粒径范围下再生骨料平均粒径d0计算公式如下：
[0036][0037]其中，d
i
为级配i范围下再生骨料平均直径；w
i
为级配i范围下再生骨料占比。
[0038]一种混凝土结构碳汇核算系统，该系统包括：参数输入模块、数据处理模 块及数据输出模块；
[0039]所述参数输入模块，接收外部输入的建筑物基本参数信息，包括建筑基本 信息、构件基本信息、再生阶段基本信息三部分；
[0040]所述数据处理模块预先存储建筑建造服役阶段碳汇模型和所述建筑拆除(包 括堆放)阶段碳汇模型，根据输入的参数利用上述两个模型分别计算建筑物全 生命周期碳汇量；
[0041]所述数据输出模块，接收数据处理模块计算的建筑物全生命周期碳汇量并输 出。
[0042]有益效果：
[0043]第一，本专利技术对建筑建造服务阶段碳汇和建筑拆除阶段碳汇建模，因此可以 计算出混凝土结构全生命周期的碳汇量。
[0044]第二、本专利技术以使用寿命、环境影响系数、二氧化碳浓度系数等参数，综合 考虑建筑所在环境的时空差异性与建筑特征，以水泥品种系数、强度影响系数 等参数表特征材料特性，实现混凝土碳汇量的准确核算。
[0045]第三，该方法分别建立基于时间、空间的混凝土碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土结构碳汇计算方法，其特征在于，具体过程为：根据混凝土、砂浆碳化体积以及单位体积混凝土、砂浆二氧化碳吸收量，建立所述建筑建造服役阶段碳汇模型；依据再生骨料堆放阶段老砂浆碳化体积与单位质量砂浆二氧化碳吸收量，建立所述建筑拆除阶段碳汇模型；根据所述建筑建造服役阶段碳汇模型和所述建筑拆除阶段碳汇模型，计算混凝土结构全生命周期碳汇。2.根据权利要求1所述混凝土结构碳汇计算方法，其特征在于，所述建筑建造服役阶段碳汇模型为：其中，t
m
为混凝土表面水泥砂浆刚好完全碳化的临界时间；V
con
为混凝土材料碳化体积；V
mor
为砂浆材料碳化体积；V
mor
’
为砂浆材料全部被碳化的体积；m
c0
为单位混凝土二氧化碳吸收质量；m
m0
为单位砂浆二氧化碳吸收质量。3.根据权利要求2所述混凝土结构碳汇计算方法，其特征在于，混凝土材料碳化体积为：V
con
＝∑A
板
·
d
c
+∑A
墙
·
d
c
+∑A
柱
·
d
c
+∑A
梁
·
d
c
其中，d
c
为混凝土碳化深度，A
板
、A
墙
、A
柱
、A
梁
分别为混凝土结构构件板、墙、柱、梁与空气接触面积。4.根据权利要求1或2所述混凝土结构碳汇计算方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建庄，邓琪，王佃超，杨宝明，丁陶，
申请(专利权)人：鲁班软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：