綠色建筑碳排放與污染物協同減排的調控策略研究

摘要：為實現綠色低碳發展戰略目標，研究綠色建筑碳排放與污染物協同減排的調控策略。將典型的三個城市群作為研究對象，根據城市發展與建筑污染之間的關系，確定不同類型綠色建筑的碳排放和污染物情況。針對較為嚴重的污染區域，基于能源預測理論構建情景模型，核算建筑單位面積中的能源消耗，分解建筑不同能耗類型的污染量，設計建筑碳排放和污染物協同減排策略。結果表明，當調整建筑供暖面積為55%，改用綠色供電占比為45%時，該區域內綠色建筑在未來三年內，可以實現較好的減排降碳效果，且兩者調控較為均衡，具有應用價值。

關鍵詞：綠色建筑；碳排放；污染物；協同減排

中圖分類號：X323 文獻標志碼：A

前言

由于中國是世界上最大的碳排放國，又處于經濟快速發展階段，伴隨城市率和人口數量的快速增加，在城市內的環境污染問題越來越嚴重。工業、交通、建筑是中國能源消耗和污染物排放的三大領域，建筑部門又與其他部門深度交織，是三個領域中主要的污染物排放貢獻者。現階段，建筑領域處于高速增長期，碳排放和污染物排放的占比較高，想要實現建筑部門的碳中和目標，以及城市的生態環境治理，對建筑進行減排降碳尤為重要。

文獻[1]方法借助BIM技術和OpenStudio能耗模擬技術，構建了精細化的住宅建筑碳排放測算模型。選取傳統住宅建筑單體與綠色住宅建筑單體作為研究對象，進行異質性分析。通過模型測算，發現綠色住宅建筑在全生命周期內的碳排放量顯著低于傳統住宅建筑，特別是在運行階段表現出更好的節能減排效果。這表明綠色住宅建筑在降低碳排放方面具有顯著優勢。文獻[2]方法通過對綠色建筑全生命周期的碳排放總量及分布進行詳細分析，識別出碳排放的主要階段。利用eQuest等專業軟件，分別建立綠色建筑和對比建筑的模型，進行精確的能耗和碳排放模擬，以直觀展示綠色建筑在節能減排方面的優勢。

基于此，以綠色建筑為研究對象，探索綠色建筑的碳排放和污染物協同減排策略。

1實驗地區選擇及污染狀況分析

為協調城市內的經濟、社會與環境的協調發展，統籌城市經濟社會和生態環境社會之間的發展關系，提出了綠色建筑碳排放和污染物之間的協同減排策略，并選擇三個城市群進行分析。

1.1城市發展與建筑污染之間關系分析

目前，國內公認的三大城市群，即為京津冀、長三角、珠三角這三個地區，是國內經濟社會高質量發展中重要角色，而經濟社會發展必然帶來城市化水平和能源結構的改變。因此，城市發展與建筑污染之間存在相對關系，為揭示不同地區碳排放變動與環境污染之間的關系.進一步探索碳減排與污染物協同的策略，構建隨機變量模型，如式（1）：

式（1）中，m為建筑污染與變量之間回歸系數；l為常數項；k為隨機誤差項；b為常住人口數量；υ為區域GDP生產總值；c為城市化水平，即城市率；z為產業結構類型；α、β、χ、δ為各自變量污染彈性系數。

通過構建的變量模型可知，建筑產生的污染情況與人口、富裕度、產業類型均存在緊密聯系，為正確把握各地域碳排放的具體情況，以《中國統計年鑒》和《統計公報》的相關數據，從GDP總量、常住人口量、城市率、產業結構這四個方面，描述城市群經濟社會發展與建筑污染之間的關系，無論是長三角區域還是珠三角以及京津冀地區，其呈現在國內經濟空間版圖上的戰略布局已經非常成熟，在中國經濟高質量發展中扮演著至關重要的角色。對比三個區域的變量因素對建筑污染的影響情況，可以發現：

（1） GDP總量：經濟發展對建筑污染的影響呈現正比例關系，當區域經濟發展較快時，即GDP總量較大時，城市建筑所需的資源消耗會增多，產生更多的二氧化碳排放和污染物排放；

（2）城市率：當城市集聚效應增加時，會帶來城市建筑基礎設施的擴張以及交通需求的加大，均會增加碳排放和污染物的產生。

（3）人口總量：該變量也與碳排放存在正相關關系，主要是城市率越高地區，吸引人口的能力越強，城市建筑建設加大，產生更大的碳排放和污染物的驅動力。

（4）產業結構：對建筑碳排放和污染物的影響相對較小，主要是城市率越高區域，第二產業比重會相對低，第三產業屬于高新技術產生，其園區內建筑產生的污染相對較低。

當經濟發展到一定程度時，區域內城市率和人口數量呈現正比增長，且這三種變量會直接引起建筑污染物和碳排放，一般情況下將碳排放歸類于溫室氣體，即二氧化碳的排放。當溫室氣體和污染物排放量較多時，不僅會產生生態問題，還會成為城市發展的制約因素，為此，基于三個經濟地區的經濟發展情況，統計城市群區域內綠色建筑碳排放和污染物情況。

1.2統計綠色建筑碳排放與污染物情況

在快速實現區域內的經濟發展的同時，經濟發展體制會存在著許多不合理和不平等的制約因素，如能源使用與環境污染之間的矛盾。選擇的三個城市群地區經濟較為發達，第二產業結構產生碳排放和污染物對環境影響較弱，受經濟、人口和城市率的影響較大，為此，從這三個變量數據，結合實際情況，結合各地區綠色建筑建設規模以及資源條件，界定建筑各個階段的劃分和歸類情況，在歸類過程中以建筑全生命周期為理論基礎，按照建材生產、建筑建造和建筑運行管理以及拆除處置，這四個階段劃分綠色建筑碳排放情況。不同階段的碳排放存在差異，最主要的碳排放源和污染源為運行管理階段，在使用過程中會產生外部輸入能源和建筑內活動，外部包括供暖、制冷、通風、空調、照明等，建筑內分別為辦公、家電、電梯、生活熱水等。由于選擇的三個城市群第二產業結構較為完善，且工業建筑碳排放屬于工業領域，此次僅核算城鎮住宅建筑和公共建筑在內的民用建筑，對不同類型綠色建筑的碳排放和污染物需要具體核算，計算方式如式（2）-式（3）：

綜合不同城市群綠色建筑的碳排放和污染物排放核算情況，可以對各地區的環境污染情況作出一定了解，通過對綠色建筑碳排放和污染物的現狀分析，現階段，三個城市群的建筑污染排放中，長三角和珠三角地區存在公共建筑的碳排放量持續上升的問題，京津冀地區則存在化石燃料占比大、能源結構不合理、公共建筑碳排量上升的問題，提出綠色建筑碳排放與污染物協同減排策略。

2規劃調控策略

三大經濟區的經濟、人口數量與城市率會進一步提升，在這種趨勢下，想要平衡經濟社會與環境的協調發展，需要考慮多種影響因素，設計綠色建筑碳排放與污染物的協調減排策略，京津冀地區的問題較為嚴重，以該區域為驗證對象，規劃具體的調控策略。

2.1建立污染排放情景預測模型

通過對區域經濟社會發展與建筑污染之間的關系分析，可以確定經濟、人口、城市率對綠色建筑運行階段的污染排放具有較大影響。為保證京津冀地區的進一步發展，需要規劃綠色建筑碳排放與污染物之間的協同減排策略，以2022年核算的建筑排放數據為基準，選擇長期能源替代規劃系統理論，建立綠色建筑污染排放情況預測模型。該理論可以建立數學模型，實現對能源消費系統的模擬，以綠色建筑實際污染排放數據為基準，結合區域內綠色建筑類型，按照能源使用和用能結構，將此次構建的情景預測模型分為四個等級。在第一等級中為總類型，即測試地區綠色建筑的碳排放和污染物總量；第二等級為綠色建筑的類型，即公共建筑和城鎮住宅；第三等級為綠色建筑終端用能，分別為建筑用電的碳排放和污染物、建筑集中供暖下的碳排放量和污染物、以及其他類型的碳排放和污染物；第四等級為對應的能源使用情況。從終端進行自下而上的建模，可以對不同類型的綠色建筑實現碳排放和污染物的分項分析，提出不同目標下的協同減排策略。

2.2分解綠色建筑終端污染排放

預測模型中對建筑能源需求的計算，依靠給定的需求部門的活動水平，在結合不同能源消耗活動的基礎上，分析對應的能源消費類型和能源強度，實現各個部門對不同能源的需求量，進而獲取綠色建筑終端的碳排放總量，計算方式如式（4）-式（5）：

表1中，在京津冀地區的綠色建筑中，按照城鎮住宅和公共建筑進行劃分，能夠看出在建筑單位面積中能耗最大的終端用能為供暖煤炭，除此之外，公共建筑的天然氣用能消耗也較大。直接對公共建筑內的單位面積碳排放和污染物情況進行分解見表2。

2.3設置建筑協同減排優化策略

在建立的情景預測模型中，主要對公共建筑中的情景進行分析，可以得出對在單位面積下的能耗和對應的污染物排放情況，在建筑用電和供暖用能中產生的能耗和污染物排放量較大，且主要耗能方式為煤炭、天然氣，為此，既要保證碳排放量的減少，也要同時保證大氣污染物的減少，實現建筑的協同減排。從能源終端系統用能出發，在考慮生命周期內能源供給與污染物的關系，設置供暖系統與用電系統的協同場景見表3。

根據表3所示，在對公共建筑設置碳排放和污染物協同減排策略時，共設置了四種場景，可再生能源與可再生物質兩種場景沒有設定存在差異性影響，在供暖電氣化和電力脫碳場景中設計了不同的比例關系，在不同比例關系下，驗證不同情景的協同減排效果。

3分析減排效果

此次選擇的城市群即存在建筑用電污染和供暖污染的情況，具有碳排放和污染物協調控的意義，采用不同的比例情景對污染物進行調控，將調控策略應用在建立的情景預測模型中，對不同方案應用后的未來三年的減排效果進行驗證見圖1。

如圖1所示，在不同調控方案中對綠色建筑的碳排放和污染物的協同效果具有差異性，當建筑供暖系統調控或用電系統調控較大時，在未來三年內，雖然可以改善建筑污染物排放情況，但調控效果變化緩慢，而兩者比例較為均等時，無論是碳排放還是污染物排放量下降迅速且平穩，在未來三年中對污染物的控制效果較好。

4結束語

碳排放與污染物是工業化和城鎮化進程中出現的區域現象，伴隨經濟的快速發展和現代化水平的不斷提高，在人口密集地區、城市產業集群高度密集地區，綠色建筑碳排放和污染物是屬于城市污染治理的重要環節。此次針對三個具有代表性的經濟區域城市群進行分析，選擇建筑供暖系統、用電系統、可再生能源和物質作為情景類型，設計了不同情景下的協同減排優化策略，并獲得了較好的減排降碳效果。通過此次研究可知：為了實現經濟社會與環境的協調發展，需要考慮多種影響因素，在實施表中設計的協同減排策略后，未來三年綠色建筑的碳排放和污染物排放量會有顯著的降低，對推動綠色建筑的可持續發展和促進區域環境質量的改善具有一定的理論和實踐意義。