摘 要:建筑行業(yè)產生大量的溫室氣體已經成為全球變暖的重要原因。文章通過對建筑全生命周期的劃分,從建材生產、建材運輸、項目施工、項目運行、拆除處置等幾個階段,確定建筑全生命周期的碳排放來源。根據計算結果,確定各個階段碳排放比例,有針對性的提出碳減排策略,為建筑行業(yè)的節(jié)能減排提供科學的理論依據。
關鍵詞:綠色住宅;建筑全生命周期;碳排放
1 背景
全球變暖已經成為國際社會普遍關注的問題,而導致這一問題的元兇就是以CO2為主要成分的溫室氣體排放。資料顯示,建筑行業(yè)排放的CO2量占整個社會CO2量的40%左右,而作為重中之重的住宅建筑在降低碳排放過程中應該格外重視。因此,大力發(fā)展綠色建筑,降低建筑物全生命周期的CO2排放量就顯得更加迫在眉睫。
隨著“綠色、低碳”[1]等概念深入人心,國家及地方政府均制定和出臺了許多與綠色建筑相關的規(guī)范、標準。特別是《綠色建筑評價標準》GB/T50738-2006發(fā)布以來,我國的綠色建筑的數(shù)量增長很快,2014年新建綠色建筑面積已經達到1億多平方米,其中二星級和三星級高等級綠色項目的增長幅度超過2013年的1倍。隨著綠色項目數(shù)量的大幅增長,綠色建筑的發(fā)展進入了一個瓶頸期,解決問題的關鍵在于如何讓綠色建筑普及化,大眾化。
2 研究現(xiàn)狀
2.1 國外研究現(xiàn)狀
國外大量的政府和機構很早就開始對CO2排放進行研究,并建立了較為完善的基礎數(shù)據庫。英國政府機構頒布了SAP標準,用來對住宅建筑進行綜合性評價,提出了住宅建筑在運行階段CO2排放的計算方法,并將CO2排放率作為影響環(huán)境的重要評價指標。在1997年,日本建筑師學會就提出了采用節(jié)能環(huán)保材料,降低建筑能耗,達到降低CO2排放的措施。美國學者Tramesh對幾十起住宅建筑全生命周期能耗進行研究,結果表明,使用階段的能耗大約占到全生命周期能耗的80%-90%,降低運行階段的能源消耗是節(jié)能減排和降低CO2排放的重點環(huán)節(jié)。
2.2 國內研究現(xiàn)狀
我國碳排放計算研究起步較晚,缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和基礎性數(shù)據庫。臺灣是我國少數(shù)較早研究建筑全生命周期碳排放的地區(qū),在1999年就提出了CO2的排放指標和簡易計算方法。為了促進我國建筑行業(yè)碳排放計量標準的發(fā)展,2012 年我國在北京舉辦建筑碳排放計算方法國際研討會,各國專家就國際碳計量標準、建筑碳排放計算方法、建筑能耗分類及表述方式等進行了廣泛討論和交流。另外,國內的一些學者也開始涉足建筑碳排放領域,為建立建筑全生命周期碳排放基礎數(shù)據研究打下基礎。
3 碳排放因子分析
碳排放因子[2]是指生產或消耗單位質量物質伴隨的溫室氣體的生成量。建筑全生命周期內碳排放因子主要由煤炭、石油、天然氣等化石能源碳排放因子,電力碳排放因子,鋼材、混凝土、玻璃等建材碳排放因子,機械設備碳排放因子等構成。對于住宅建筑,碳排放來源主要包括:建材生產階段、建材運輸階段、項目施工階段、項目運行階段、拆除處置階段。
4 住宅能源消耗特征
住宅建筑運行階段的碳排放計算可分為空調供暖能耗、生活熱水能耗、照明能耗、其他家用電器能耗以及可再生能源替代能耗等,分別計算后再將不同能源類型的能量消耗進行分類匯總[3]。
4.1 供暖空調系統(tǒng)使用
運行階段空調能耗與住宅所在的氣候條件及經濟水平有著很大的關系,同時也和家庭的收入以及生活習慣相關。因此,住宅空調能耗的數(shù)據來源主要有兩種途徑:一是采用模擬計算法,它可以計算比較不同氣候區(qū)的住宅空調能耗,以及不同的設計參數(shù)對空調能耗的影響;但是它無法反應不同使用者對空調能耗的差異;二是采用實地調研法,通過實地走訪,調查以及在用戶家中安裝監(jiān)測設備,用來較為準確了解用戶的空調能耗情況。
《江蘇省居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設計標準》DGJ32J71-2014要求江蘇地區(qū)住宅建筑均按照65%節(jié)能設計標準進行設計,在提高圍護結構熱工性能的同時也降低了空調供暖系統(tǒng)的能耗,減少了由空調系統(tǒng)消耗能量所引起的碳排放量。
4.2 照明系統(tǒng)使用
照明能耗在住戶使用總能耗占有一定的比例,降低照明能耗對減少住宅建筑的碳排放量。根據《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014的要求,綠色住宅戶內照明功率密度均要達到《建筑照明設計標準》(GB50034-2013)的目標值要求。另外,用戶在不同的使用時間段內對于各個功能房間的照明使用是不一樣的,每個功能房間的照明系統(tǒng)都有自己的照明燈具工作制度。
4.3 生活熱水系統(tǒng)使用
隨著社會經濟的發(fā)展,人們對生活質量要求的提高,生活熱水的能耗也已經占到住宅能耗的較大比例。目前,生活熱水根據熱源的提供方式供分為集中供應和分散供應兩種,主要的熱源形式有燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、太陽能以及熱泵等。因此,正確統(tǒng)計住宅建筑生活熱水的能耗,就可以計算出該部分的碳排放量。若果,生活熱水的熱源是采用太陽能或者地源熱泵之類的可再生能源,在一定程度上產生了“負碳效應”。
《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014鼓勵住宅采用太陽能光熱系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)提供用戶生活熱水,減少天然氣或電力資源的消耗,降低碳排放量。
6 結束語
(1)對于建筑業(yè)采用全生命周期的評價方法,分析摸清住宅建筑的能源消耗規(guī)律,建立系統(tǒng)的、操作性較強的碳排放計算方法。
(2)計算某綠色二星住宅項目全生命周期的碳排放,得到該項目的碳排放總量338141307kg。從結果分析看出,建筑運行階段的碳排放量最大,占到全生命周期碳排放量的71.42%,其次為建材生產階段,占總碳排放量的23.32%。
(3)根據實例計算結果,提出建筑全生命周期的碳減排重點應該放在項目運行階段,可以通過提高空調系統(tǒng)的能效,全面普及節(jié)能高效燈具、融入智能控制設計等手段,提高能源的使用效率,有效的減少碳排放量。對于建材生產階段,優(yōu)化產業(yè)結構、改善生產工藝,減少建材生產階段對能源的消耗刻不容緩。
參考文獻
[1]林憲德.綠色建筑[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007:17-19.
[2]羅智星,楊柳,韓冰.建筑材料CO2排放計算方法及其減排策略研究[J].建筑科學,2011,27(4):1-8.
[3]劉君怡.夏熱冬冷地區(qū)低碳住宅技術策略的CO2減排效用研究[D].武漢:華中科技大學,2010.