降低建筑碳排放策略研究

張公璟

摘要：近年來，我國的建筑工程建設(shè)有了很大進(jìn)展，但各類建筑對能源的消耗也在不斷增加，建筑碳排放工作越來越受到重視。本文首先分析了建筑全生命周期碳排放源構(gòu)成分析，其次探討了碳排放核算方法及核算邊界的確定，最后就降低建筑碳排放策略進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑;全生命周期;影響因素;碳排放

1建筑全生命周期碳排放構(gòu)成分析

分析不同類型建筑各階段碳排放比例可知，不同類型建筑的全生命周期碳排放特點(diǎn)總體相似，運(yùn)行階段所占比例最大，生產(chǎn)建材碳排放其次，建造和拆除階段的碳排放量所占比例小。受設(shè)計階段決策影響的建筑全生命周期碳排放源主要集中在生產(chǎn)建材碳排放、制冷能耗碳排放、采暖能耗碳排放和照明能耗碳排放。設(shè)計階段進(jìn)行建筑碳排放預(yù)測的理論難度，目前主要集中在制冷能耗碳排放和采暖能耗碳排放。

2碳排放核算邊界的確定

生命周期評價理論一般被用于評價產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)的資源消耗情況和所造成的環(huán)境影響。評價包括產(chǎn)品或行為的整個生命周期，即包括原材料的采集與加工、產(chǎn)品制造、營銷、使用、循環(huán)利用和最終處理，以及涉及到的所有運(yùn)輸過程。建筑領(lǐng)域的碳排放涉及建筑的不同階段，包括建筑建造、運(yùn)行、拆除等，相關(guān)的絕大部分碳排放都發(fā)生在建材生產(chǎn)和建筑運(yùn)行這兩個階段。本研究關(guān)注的是建筑全生命周期碳排放，采用“從搖籃至墳?zāi)埂钡南到y(tǒng)邊界將建筑劃分為建材生產(chǎn)運(yùn)輸、建筑施工、建筑運(yùn)行及建筑物拆除與清理階段。

3碳排放影響因素分析

3.1建筑物本體因素

建筑物本體因素包括建筑類別、建筑體形系數(shù)、朝向、窗墻比、玻璃的傳熱系數(shù)、外墻及屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)、建筑幾何信息等。建筑物本體因素主要通過影響建筑的冷熱負(fù)荷來影響建筑能耗。建筑物本體因素是建筑設(shè)計階段的主要決策內(nèi)容，因此是文章重點(diǎn)研究內(nèi)容。

3.2建筑使用壽命

我國大多數(shù)建筑物的使用壽命為50年。分析了使用壽命分別為30年、50年和60年的建筑的生命周期碳排放。隨著使用年限的增加，建筑內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)的老化，運(yùn)行階段的碳排放占比逐漸增大，而建材生產(chǎn)運(yùn)輸階段碳排放逐漸減少。

3.3人為因素

人為因素由建筑使用階段的使用人員確定，在建筑設(shè)計階段屬于不可控因素。人為因素包括室內(nèi)設(shè)定溫濕度、作息時間、設(shè)備使用情況（空調(diào)、燈具等）、電器使用情況等。此類因素依賴使用者的習(xí)慣，通過影響制冷制暖能耗、照明能耗及設(shè)備能耗來影響建筑能耗。對制冷與制暖能耗分析中的室內(nèi)溫度及作息情況，不同人群習(xí)慣，不同建筑功能、不同建筑類別均有不同。設(shè)計僅可采用參照建筑默認(rèn)參數(shù)的方法進(jìn)行初步判斷。

4降低建筑碳排放策略

4.1地?zé)崮芗夹g(shù)的綠色低碳性

地?zé)崮茏鳛橐环N清潔的可再生能源，在使用過程只是利用熱能或?qū)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，最大程度地降低碳的排放?；氐浇ㄖ茉吹男枨蠛吞匦裕瑢嶋H上淺層地?zé)崮艿睦媚軌驖M足建筑物大部分的供冷供熱需求，特殊情況下（散熱器、大空間建筑等）可以采用高溫型熱泵機(jī)組來滿足其需求，可以替代鍋爐供熱。從能源利用的角度來說，太陽能、風(fēng)能是可再生能源利用的主要類型，太陽能發(fā)電、風(fēng)電等替代的是電廠的燃煤，而地?zé)崮芄崽娲氖墙ㄖ徨仩t的燃煤和取暖直燃的散煤，因此對減少碳排放和環(huán)境治理的意義更加重大。

在當(dāng)前建筑物普遍執(zhí)行節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和低能耗節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的情形下，無論是從供冷還是供熱的需求來看，其所要求的能源品位都不高。采用熱水輻射供暖時，在舒適性增加的情況下，供水溫度可以更低，熱水溫度在35～45℃ 即可。這與中低溫地?zé)豳Y源或通過熱泵技術(shù)可提供的熱水溫度完全吻合，也就是說利用中低溫地?zé)豳Y源和各類熱泵技術(shù)提供的熱源與建筑供暖需求有著高度契合性和天然適配性，能夠很好地滿足建筑能源的供熱需求特性。對于建筑供冷，淺層地?zé)崮芸赏ㄟ^地源熱泵技術(shù)來實現(xiàn)廣泛的建筑應(yīng)用，基本不受地域限制，具有就地取材、全地域分布式的特點(diǎn)，科學(xué)合理利用能夠很好地滿足建筑供冷供熱需求。夏季建筑物多余的熱量轉(zhuǎn)移到地下巖土體中，在為建筑物供冷的同時儲存冬季供熱的熱量;冬季為建筑物供熱時，同時降低了巖土體的溫度，以備夏季更好地吸收建筑物轉(zhuǎn)移的熱量。地源熱泵的這種技術(shù)特性很好地契合了很多地區(qū)既有供冷也有供熱的需求，為淺層地?zé)崮艿膹V泛應(yīng)用提供了廣闊的空間和前景。因此可以說，地源熱泵能夠很好地滿足建筑能源的需求和特性，既可供冷又可供熱。地源熱泵能將淺層地?zé)崮芑蜃匀荒茉刺嵘蜣D(zhuǎn)化后滿足建筑物的供熱供冷需求。淺層地?zé)崮芑蜃匀荒茉丛诳茖W(xué)利用的前提下是可以再生的，因此可以說以地源熱泵為代表的可再生能源利用是由建筑能源的特性所相適配的。

4.2智慧能源測控管理系統(tǒng)普及的必要性分析

智慧能源測控管理系統(tǒng)由空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)、集中供熱節(jié)能系統(tǒng)、人體感應(yīng)開關(guān)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)等組成。通過智能終端計算機(jī)，對建筑內(nèi)各類系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，通過網(wǎng)絡(luò)通信、軟件編程等多方面技術(shù)。組成分布式監(jiān)測、遙控、調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)各類系統(tǒng)的智能化控制。實現(xiàn)照明、插座等分項能源計量與費(fèi)用單獨(dú)核算。為能源消耗定額管理、節(jié)能目標(biāo)定量化提供計量手段。

結(jié)語

綜上所述，欲實現(xiàn)減低建筑碳排放、環(huán)境友好的初衷，應(yīng)從建筑全生命周期進(jìn)行總量控制。設(shè)計階段結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理輕量化，從而降低建材的用量，同時就地取材，降低建材運(yùn)輸階段的能源消耗，最重要的是應(yīng)采用環(huán)境負(fù)荷影響較低的綠色建材，降低建材生產(chǎn)運(yùn)輸階段碳排放;建筑施工階段主要是減少建材消耗量，發(fā)展低碳建材、低碳建筑結(jié)構(gòu)以及采用低碳建造方式;建筑運(yùn)維階段，應(yīng)提高可再生能源運(yùn)用比例，推廣使用太陽能、空氣源熱泵、地源熱泵等設(shè)備減少建筑碳排放。運(yùn)用建筑智慧管理系統(tǒng)，通過系統(tǒng)高效的動態(tài)化調(diào)整，精準(zhǔn)控制建筑內(nèi)暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明等系統(tǒng)，并配備專業(yè)運(yùn)維人員，對建筑運(yùn)維階段的碳排放進(jìn)行總體把控。

參考文獻(xiàn)

[1]高俊蓮，徐向陽，鄭鳳琴，等.基于全生命周期的煤炭碳排放清單計算與不確定性分析[J].中國煤炭，2017，43（6）：22–26.