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有了很大進展，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行研究，以供參考。

關鍵詞：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總體相似，運行階段所占比例最大，生產建材碳排放其次，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。設計階段進行建筑碳排放預測的理論難度，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品在其生命周期內的資源消耗情況和所造成的環境影響。評價包括產品或行為的整個生命周期，即包括原材料的采集與加工、產品制造、營銷、使用、循環利用和最終處理，以及涉及到的所有運輸過程。建筑領域的碳排放涉及建筑的不同階段，包括建筑建造、運行、拆除等，相關的絕大部分碳排放都發生在建材生產和建筑運行這兩個階段。本研究關注的是建筑全生命周期碳排放，采用“從搖籃至墳墓”的系統邊界將建筑劃分為建材生產運輸、建筑施工、建筑運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、朝向、窗墻比、玻璃的傳熱系數、外墻及屋頂的傳熱系數、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荷來影響建筑能耗。建筑物本體因素是建筑設計階段的主要決策內容，因此是文章重點研究內容。

3.2建筑使用壽命

我國大多數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，建筑內設備系統的老化，運行階段的碳排放占比逐漸增大，而建材生產運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，在建筑設計階段屬于不可控因素。人為因素包括室內設定溫濕度、作息時間、設備使用情況（空調、燈具等）、電器使用情況等。此類因素依賴使用者的習慣，通過影響制冷制暖能耗、照明能耗及設備能耗來影響建筑能耗。對制冷與制暖能耗分析中的室內溫度及作息情況，不同人群習慣，不同建筑功能、不同建筑類別均有不同。設計僅可采用參照建筑默認參數的方法進行初步判斷。

4降低建筑碳排放策略

4.1地熱能技術的綠色低碳性

地熱能作為一種清潔的可再生能源，在使用過程只是利用熱能或將熱能轉變為機械能，最大程度地降低碳的排放。回到建筑能源的需求和特性，實際上淺層地熱能的利用能夠滿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、風能是可再生能源利用的主要類型，太陽能發電、風電等替代的是電廠的燃煤，而地熱能供熱替代的是建筑供熱鍋爐的燃煤和取暖直燃的散煤，因此對減少碳排放和環境治理的意義更加重大。

在當前建筑物普遍執行節能設計標準和低能耗節能設計標準的情形下，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。這與中低溫地熱資源或通過熱泵技術可提供的熱水溫度完全吻合，也就是說利用中低溫地熱資源和各類熱泵技術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，淺層地熱能可通過地源熱泵技術來實現廣泛的建筑應用，基本不受地域限制，具有就地取材、全地域分布式的特點，科學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移的熱量。地源熱泵的這種技術特性很好地契合了很多地區既有供冷也有供熱的需求，為淺層地熱能的廣泛應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熱能或自然能源提升或轉化后滿足建筑物的供熱供冷需求。淺層地熱能或自然能源在科學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普及的必要性分析

智慧能源測控管理系統由空調節能系統、集中供熱節能系統、人體感應開關系統、智能照明系統、光伏發電系統等組成。通過智能終端計算機，對建筑內各類系統進行自動控制，通過網絡通信、軟件編程等多方面技術。組成分布式監測、遙控、調控系統，實現各類系統的智能化控制。實現照明、插座等分項能源計量與費用單獨核算。為能源消耗定額管理、節能目標定量化提供計量手段。

結語

綜上所述，欲實現減低建筑碳排放、環境友好的初衷，應從建筑全生命周期進行總量控制。設計階段結構應該合理輕量化，從而降低建材的用量，同時就地取材，降低建材運輸階段的能源消耗，最重要的是應采用環境負荷影響較低的綠色建材，降低建材生產運輸階段碳排放;建筑施工階段主要是減少建材消耗量，發展低碳建材、低碳建筑結構以及采用低碳建造方式;建筑運維階段，應提高可再生能源運用比例，推廣使用太陽能、空氣源熱泵、地源熱泵等設備減少建筑碳排放。運用建筑智慧管理系統，通過系統高效的動態化調整，精準控制建筑內暖通空調系統和照明等系統，并配備專業運維人員，對建筑運維階段的碳排放進行總體把控。

參考文獻

[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.