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建筑碳排放计算要求及优化策略

建筑碳排放计算要求及优化策略 PKPM绿色低碳
2022-05-24
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导读：建筑碳排放计算要求及优化策略
全文强制工程建设规范《建筑节能与可在生能源利用通用规范》GB55015-2021已于2022年4月1日正式实施，本标准中建筑碳排放计算纳入强制。《通用规范》首次给出了碳排放强度水平，新建居住建筑和公共建筑碳排放强度分别在2016年执行的节能设计标准的基础上平均降低40%，碳排放强度平均降低7kgCO2/(㎡·a)以上。建筑碳排放降低是落实2030碳达峰、2060碳中和的重要举措。
新疆住建厅发布《关于进一步加强全寿命周期碳排放管控工作的通知》。通知指出：自2022年1月1日起，建筑设计单位在进行工程设计时，要根据《建筑碳排放计算标准》GB/T51366-2019，设计建材生产及运输阶段、建造阶段、运行阶段、拆除阶段的碳排放量专篇。
建筑设计单位应根据《建筑碳排放计算标准》编制建筑碳排放量专篇及有关碳排放量计算书；施工图审查机构严格按照《建筑碳排放计算标准》要求对设计的碳排放量进行核查，并在审查合格证书中予以注明；建设单位和施工单位在组织项目实施时，应严格对项目每个环节碳排放量进行控制和核算，并达到标准要求。
图1   新疆住建厅对碳排放审查要求
在2022年4月6日南京市建设工程施工图审查管理中心发布通知《关于执行GB55015-2021第2.0.3条的相关要求》：
通知指出碳排放审查要求：为统一施工图审查尺度，自4月1日起报审的项目，建筑专业审查专家应关注本专业施工图绿建专篇中是否涵盖规范第2.0.3条的相关内容。
图2   南京市施工图审查管理中心对碳排放审查要求
《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021 中2.0.3条要求新建的居建建筑和公共建筑需要进行碳排放强度和与降低比例的计算。
这里强调的碳排放的计算范围，最基本的要求是需要计算运行阶段的碳排放，该部分是与建筑节能设计最直接相关的阶段，是建筑全生命周期中碳排放占比最高的阶段。同时也鼓励做全生命周期的碳排放。
  

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一、降低比例的判定
该条强调对比执行通用规范的建筑的碳排放强度和选取2016年执行的节能标准计算的碳排放强度的比例，要求降低40%。即我们选择通用规范这本标准计算建筑的碳排放，再选择2016年执行的节能标准算一次碳排放，两次所计算得到的碳排放强度比例需要下降40%。
此处的2016年执行的节能标准指的是《严寒和寒冷居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2012、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015。
软件可直接在标准选择那里一次性选择通用规范、碳排放计算标准、2016年执行的节能标准，无需计算多次，可一次性计算完成，并自动对比降低比例。
  

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二、运行阶段碳排放的计算及优化措施
《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366-2019中4.1.1条描述了建筑运行阶段的碳排放范围，因此需要计算运行阶段的能耗，即暖通空调能耗、生活热水能耗、照明及电梯能耗、可再生能源能耗。以及可选择的碳汇。其中通用规范要求的运行阶段碳排放主要针对空调、采暖、照明这三部分的碳排放。
     其中，通过规范的可再生能源章节5.2.1条要求，新建建筑应安装太阳能系统。这里的太阳能包含了光伏发电、太阳能供热、供冷等。其中至少应包含一个措施。
 
运行能耗的计算方式：
     运行能耗这里提供三种计算方式可供选择：节能权衡算法、综合能耗算法、手填能耗数据。软件默认选择第一种节能算法，只勾建筑运行阶段碳排放。
 
1、节能权衡算法
所谓节能权衡算法，按照其名称含义，就是其算供暖空调能耗的方式采用节能计算权衡能耗的方法。最后所得能耗的数值大小取决于建筑本身的能耗及房间内扰等。
    软件设置流程按照如下顺序进行即可。也可根据向导流程进行设置。 
      计算完成后结果分析界面可查看各分项的年运行碳排放量，及与参照建筑相比的碳排放降低强度。
 
（1）供暖空调能耗
软件实现
      暖通空调能耗这里可以直接点击节能权衡算法进行计算，在没有碳汇的情况下，也可直接点击一键算碳，将直接采用节能的算法算供暖空调能耗，无需设置设备参数。也是大部分计算碳排放所选取的方式。
 
优化方式
降低供暖空调能耗的方式与节能减低能耗方式一致，需要降低建筑的整体的能耗，影响建筑能耗的主要由以下几个方面，可通过优化设计的方式降低建筑的整体能耗。
严寒寒冷等北方地区：
严寒寒冷地区的能耗主要集中在供暖能耗上，因此需要降低其供暖能耗，提高太阳辐射所得的能量。
1）体形系数（体形系数在建筑能耗中所占的地位非常大，其数值越小对于减低建筑整体能耗的贡献极大）
2）提高外窗的遮阳系数
3）降低外窗、外墙、地面等的传热系数
4）提高太阳辐射吸收系数（调整外饰面材料）
夏热冬冷、夏热冬暖的南方地区
南方主要的能耗集中在空调能耗上，因此主要矛盾是降低其空调能耗。
1）降低屋顶、外墙的太阳辐射吸收系数
2）降低体形系数
3）优化建筑遮阳，尤其是窗墙比比较大的建筑。
 
（2）照明能耗
软件实现
照明能耗的计算方式是照明功率密度乘房间面积，最后进行合并统计。设计建筑的照明功率密度采用的是通用规范中给出的数值，参照建筑则是2016年执行的对照节能标准。
 优化措施
公共建筑根据项目情况可选择开关控制和自动调光控制措施来降低建筑的照明能耗，原理是建筑靠近窗户的天然采光较好的地带，可利用天然采光，关闭灯具，减少照明能耗。
另外，照明功率密度的数值来源于房间参数，软件自带的房间参数不可调整，若想要自定义照明功率密度，需要自定义房间，若在上一个方式下也不能降低照明能耗的时候，也可选择自定义房间的方式进行修改。
 
（3） 可再生能源能耗
      增加可再生能源是减低建筑碳排放的重要措施之一。
      太阳能，主要包含太阳能供热、供冷及光伏发电。
      该部分能耗将作为建筑总能耗的减法部分参与整体建筑碳排放的核算。

 计算原理
太阳能供热系统


太阳能光伏发电                     

Ps：该处的太阳能辐射量若没有参数，可以参考《可再生能源建筑应用工程评价标准 GBT50801-2013》、 太阳能集中热水系统选用与安装06SS128、太阳能热水系统选用与安装16J908-6等标准中给出的数据进行估算。

优化措施
     采用太阳能作为可再生能源将很大程度上降低碳排放量。太阳能发电量、太阳能供暖电量等的计算结果依赖于太阳能系统的自身的转化效率、当地的太阳能资源的丰富程度以及安装倾角、方位角等参数。可使用PKPM太阳能软件进行模拟计算，找到最优的方案，得到最佳倾角，最大合理的利用太阳能资源。
 
2、综合能耗算法
能耗算法即需要项目的设备设计情况，具体的填空调系统的类型和参数、冷热源的机组类型及参数，软件将根据所填写的设备参数及性能参数进行计算。最终的能耗数据直接由设备参数所决定，因此若要减少运行能耗，需要优化设备参数，如单位风量耗功率直接影响了最后的总的风机能耗，冷热源机组的cop影响最后的供暖空调能耗等等。

 

供稿 | 胡晓蕾   审稿 | 朱峰磊   编辑 |  张芷菲 


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依托于PKPM强大的企业实力与丰富项目经验，定期发布国内外绿色建筑资讯、绿色建筑政策与标准信息、节能与绿色建筑设计、绿色建筑软件产品、绿色建材、绿色建筑典型案例与知识等，以期帮助建筑从业人员，并促进绿色建筑行业的快速发展。
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