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高层居住建筑运行阶段碳排放计算实例

高层居住建筑运行阶段碳排放计算实例 PKPM绿色低碳
2021-09-10
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导读:本期主要介绍运行使用阶段的碳排放计算过程。运行使用阶段是建筑全生命周期中最长且能源消耗最大的阶段,占比约占70%左右,计算范围包括暖通空调、生活热水、照明及电梯、可再生能源等在运行期间的碳排放量。















建筑全生命周期碳排放计算主要包括三个部分:1、建造物化;2.运行使用;3、拆解回收。


    本期主要介绍运行使用阶段的碳排放计算过程。运行使用阶段是建筑全生命周期中最长且能源消耗最大的阶段,占比约占70%左右,计算范围包括暖通空调、生活热水、照明及电梯、可再生能源等在运行期间的碳排放量。













本项目主要计算建筑采暖空调、照明、电梯、插座设备、生活热水的综合碳排放量,下面以陕西某高层剪力墙结构住宅楼(总建筑面积13038m2)为例进行详细介绍。


1.   建筑采暖和空调能耗


该住宅楼冬季采暖形式为集中燃煤供热系统,其中供热锅炉热效率为83%,能源类型为原煤;夏季制冷采用分体式空调,能效等级为2级,能效比是3.4。采暖时间1115日至次年315日结束,制冷时间为615日至831日。


1)建立模型

图1:导入模型图

①构件围护结构


该住宅楼围护结构的构造做法见表1

表1 围护结构构造做法


 内扰和作息时间设定


房间内扰包括人员密度、照明密度和设备密度等,其中照明密度依据《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366-2019,设备密度依据《严寒和寒冷居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2018,人员密度则有实际情况而定。


空调系统和通风系统设定


2)建筑能耗模拟计算


使用PKPM碳排放计算分析软件可计算出该住宅楼的全年采暖空调能耗,全年采暖总能耗为150216.43 kWh,折合使用燃煤75.80t,全年空调总用电量为103218.15 kWh,由此可得到该住宅全年空调采暖碳排放量。

2 全年空调采暖碳排放量


2 建筑照明能耗


本研究中住宅照明系统的照明时间和照明功率按《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366-2019B.0.1取值,采用PKPM碳排放计算分析软件,具体计算结果见表3

表3 住宅楼全年照明碳排放量


      由计算可知,该住宅楼的全年照明能耗为106023.65 kWh,乘上碳排放因子0.9578 kgCO2e/kWh(西北电力),可得出该住宅楼照明的年碳排放量为101549.45 kgCO2e/a


3 电梯能耗


该住宅楼共2部电梯,每部电梯均采用VVVF驱动系统,额定功率为14 kW,额定载重量为1000kg,最大运行距离为103.8m,额定速度1.75 m/s,则该住宅电梯能耗约为39290.22 kWh。根据《电梯技术条件》GB/T 10058-2009,碳排放因子0.9578 kgCO2e/kWh,采用PKPM碳排放计算分析软件,可以得出该住宅楼电梯运行年碳排放量为37632.17 kgCO2e/a

 

4 插座设备能耗


本研究中住宅插座设备功率密度按《严寒和寒冷居住建筑节能设计标准》JGJ 26-20183.8W/m2取值,设备运行时间安表4.3.6-3取值,则插座设备能耗约为82072.49 kWh。采用PKPM碳排放计算分析软件,该住宅的插座设备全年碳排放量为78609.03 kgCO2e/a

表4 住宅楼插座设备照明碳排放量


5 生活热水能耗


本工程有496户,采用电热水器供应热水。根据国家标准《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010,热水平均日节水用水定额取40 L/·d,使用时间为24h,居住人数按4/户,入住率80%计算。根据《建筑给排水设计标准》GB50015-2019,设计热水温度60℃,设计冷水温度取4℃。考虑热损失系数1.1和生活热水系统热源年平均效率80%,该住宅生活热水系统能耗为7059.06 kWh。采用PKPM碳排放计算分析软件,该住宅的生活热水全年碳排放量为6761.17 kgCO2e/a


6 运行阶段总能耗


该建筑设计使用年限50年,根据以上计算数据,可求得该住宅使用阶段碳排放总量为23983899.5 kgCO2e
表 5 使用阶段年碳排放量


综上计算,本住宅项目使用维护阶段每平米的碳排放量为1839.54kgCO2e/m2,年均碳排放指标36.79kgCO2e/m2

 

该建筑中未考虑可再生能源的使用,若其他建筑中使用可再生能源,可参考《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366使用碳排放设计软件计算。另外,根据《建筑全生命周期的碳足迹》书籍,设备生产也纳入运行碳排放,为避免引起误导,在此不再赘述。

 

PKPM-CES建筑碳排放设计分析软件是PKPM基于《建筑碳排放计算标准》GB/T51366-2019,联合中国建筑科学研究院有限公司建筑环境与能源研究院合作研发的计算软件。PKPM-CES提供智能案例库、支持建筑设计阶段的碳排放预评估,支持建筑物完工后对碳排放量计算核算,支持建材生产及运输阶段、建造阶段、运行阶段、拆除阶段的全生命周期碳排放计算,支持可再生能、绿色植被(碳汇)等节碳、减碳、碳中和等控制措施的优化计算,可自动生成符合标准要求、审查要求的、可溯源的《建筑全生命周期碳排放计算分析报告书》。


 

[1] 罗智星. 办公建筑生命周期二氧化碳排放评价研究[D]. 西安:西安建筑科技大学,2011.

[2] 李岳岩,陈静.《建筑全生命周期的碳足迹》.西安建筑科技大学.

 
供稿 | 刘平平 审稿 | 朱峰磊  编辑 | 程梦雨 

PKPM-CES建筑碳排放软件已在线发布;

正式版程序可在PKPM官网下载使用。

北京构力科技有限公司(PKPM)联合中国建研院环能院,合作研发PKPM-CES建筑碳排放设计分析软件,助推“双碳”目标顺利实现!

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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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