陳春吉
杭州明捷機電設(shè)計事務(wù)所
摘要：采用不同技術(shù)（措施），可以減少住宅建設(shè)和使用中炭的排放。筆者以參加的新建住宅為例，在設(shè)計階段進行炭排放量的計算，進而可以計算采用不同技術(shù)（措施）后，住宅單位面積的減炭量。
關(guān)鍵詞：低炭住宅 基準值 實際值 單位面積的減炭量
0 前言
在2009年的哥本哈根氣候大會之后，全球流行起了“低碳”。由此衍生的低碳社會、低碳經(jīng)濟、低碳生產(chǎn)、低碳消費、低碳生活、低碳城市、低炭住宅等等。
低碳（low carbon），意指較低（更低）的溫室氣體（二氧化碳為主）的排放。近年來，隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增、人類欲望的無限上升和生產(chǎn)生活方式的無節(jié)制，世界氣候面臨越來越嚴重的問題，二氧化碳排放量愈來愈大，地球正遭受前所未有的危機，全球災(zāi)難性氣候變化屢屢出現(xiàn)，已經(jīng)嚴重危害到人類的生存環(huán)境和健康安全，即使人類曾經(jīng)引以為豪的高速增長或膨脹的GDP也因為環(huán)境污染、氣候變化而“大打折扣”。作為國家和城市經(jīng)濟發(fā)展的重要的一部分，房地產(chǎn)業(yè)必將不能脫離低碳經(jīng)濟發(fā)展的大潮流。
1 低炭住宅
低碳住宅是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和住宅使用的整個生命周期內(nèi)，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。與綠色住宅、節(jié)能住宅等相比，低碳住宅更偏重于強調(diào)能耗帶來的溫室氣體——二氧化碳的排放量問題。低碳住宅涵蓋的范圍包括住宅從早期的土地規(guī)劃、建筑材料、建設(shè)施工、交付使用等全過程，社區(qū)的物業(yè)管理也應(yīng)納入此范疇，不僅新建住宅可以追求低碳目標，老社區(qū)也可以通過改造，實現(xiàn)綠色節(jié)能，減少二氧化碳的排放。
住宅的炭排放源分為土地利用、能源利用兩方面。作為建設(shè)用地，其本身具有的炭匯植被破壞，造成原為炭匯變成炭源。能源的利用，除建設(shè)過程中的炭排放，與住宅使用的個體有很大的關(guān)聯(lián)性，勤儉節(jié)能的生活方式，可以減少炭的排放量。
通過節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等手段，建成具有高能效、低能耗、低污染為特征的居住建筑，可以減少炭的排放量。通過房屋建材的總量減少與類別選擇減少碳排量，如木材比鋼材生產(chǎn)的過程更能減少二氧化碳的產(chǎn)生；水的節(jié)約利用，如自來水的生產(chǎn)、廢水的處理都會增加二氧化碳的排放，提倡節(jié)約和循環(huán)用水；減少交通工具的使用所產(chǎn)生的溫室氣體，如在大型小區(qū)的開發(fā)中，盡量提倡電動車、自行車出行，提供便捷的公共交通服務(wù)；社區(qū)的綠化建設(shè)也應(yīng)以低排放為指導，不能片面追求綠化效果，還應(yīng)選擇吸附二氧化碳能力較強的喬木、灌木和自然生態(tài)綠化，盡量減少使用人工草坪等吸附能力基本為零的綠化方式。
近幾年，筆者為不同的房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)進行了不同項目的住宅（暖通）設(shè)計工作，并圍繞“節(jié)能建筑、綠色建筑（3★）、住宅性能評價（3A）、低炭住宅”,參加了從方案規(guī)劃階段起直至施工圖的設(shè)計工作。
住宅建筑設(shè)備節(jié)能有關(guān)的技術(shù)（措施）有：圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱；太陽能應(yīng)用（供熱水、采暖、光伏電）；外遮陽（窗）措施；新風置換（熱回收）系統(tǒng)；再生水回用技術(shù)；有機垃圾生化處理技術(shù)；地源（水源）熱泵應(yīng)用技術(shù)；水體生態(tài)凈化技術(shù)；輻射采暖及其采暖計量技術(shù)；產(chǎn)業(yè)化裝修措施；立體停車庫設(shè)計；屋頂綠化措施；戶間降噪隔音措施等。
采用不同技術(shù)（措施），可以減少住宅建設(shè)和使用中的炭的排放。本文對可以減炭量化的一些技術(shù)（措施），在設(shè)計階段，對住宅區(qū)的炭排放進行計算。
2 炭的排放量及減炭量計算
住宅的圍護結(jié)構(gòu)保溫性能，空調(diào)、采暖設(shè)備的能效比，生活熱水產(chǎn)生的方式，均直接影響住宅的CO2排放量。
2.1 建筑節(jié)能及其相應(yīng)的CO2的減排放量
2.1.1 單位建筑面積CO2排放量的基準值BEc(kg/m2)
BEc=(ECref*EFy)+ *EFy 2-1
式中 ECref---參照建筑空調(diào)和采暖年耗電量（kwh/M2），并按房間空調(diào)器的能效比夏季為1.9,冬季為2.3計算
EFy---能源的CO2排放因子，Kg/kwh
Qh---每戶全年生活熱水耗熱量，kwh/a
A---每戶的平均建筑面積,M2。
式中，EFy的值按表2-1的數(shù)值進行計算。
表2-1能源的CO2排放因子，Kg/kwh
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能源的種類 |
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電 |
天然氣 |
燃油 |
煤 |
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CO2排放因子 |
0.95 |
0.1984 |
0.31 |
0.39 |
式中，Qh按每戶三口之家進行計算，則為2000kwh/a。按杭州市居住建筑整體能耗的中20%為電，80%為燃氣計算，Qh值分為：電耗400kwh/a，燃氣為1600kwh/a。
2.1.2 單位建筑面積CO2排放量的實際值PEc(kg/m2)
PEc=(EC*EFy)+ *EFy 2-2
式中 EC---設(shè)計建筑空調(diào)和采暖年耗電量（kwh/M2），空調(diào)、采暖的能效比按所選擇的設(shè)備
2.2 節(jié)水及相應(yīng)的CO2排放量
制水、供水、排水、污水處理過程中，均需要耗能，其分兩方面：節(jié)約、高效利用水資源，減少生產(chǎn)、輸送過程中所耗能所產(chǎn)生的CO2排放量，采用水資源回收降低耗能所減少的CO2排放量；污水處理中炭源轉(zhuǎn)化所減排的CO2量。
2.2.1 單位面積CO2排放量的基準值BEw (kg/m2)
BEw=[W1Qb1+(W2+C2）*Qb2]/∑A 2-3
式中 W1---給水系統(tǒng)動力消耗產(chǎn)生的CO2,可取0.3kg/M3
W2---污水處理系統(tǒng)動力消耗產(chǎn)生的CO2,可取0.25kg/M3
C2---污水處理系統(tǒng)中炭源轉(zhuǎn)化的CO2，可以取值0.55~0.85kg/M3
Qb1---住宅區(qū)生活用水基準值，m3/a
Qb2—排放至污水管網(wǎng)的生活污水量的基準值，m3/a
∑A---總建筑面積,M2。
2.2.2 單位面積CO2排放量的實際值PEw(kg/m2)
PEw=[W1*Q1+(W2+C2)*Q2+(W3+C3)*Q3]/∑A 2-4
式中 W3---住宅區(qū)污水處理站動力消耗產(chǎn)生的CO2，可取0.10~0.25kg/M3
C3---住宅區(qū)污水處理站炭源轉(zhuǎn)化的CO2，可取0.10~0.55kg/M3
Q1---采用節(jié)水措施后，住宅區(qū)總自來水用水量，m3/a
Q2---采用節(jié)水措施后，住宅區(qū)排放至污水管網(wǎng)總污水量，m3/a
Q3---住宅區(qū)污水處理量，m3/a
2.3 綠化系統(tǒng)對CO2固炭量
住宅區(qū)的綠化，不僅帶來視覺效果，還能吸收大氣中的CO2。
單位面積CO2固炭量GCa(kg/m2)
GCa= * 2-5
式中 GCa---折算到單位建筑面積的綠化系統(tǒng)年CO2的固炭量 kg/m2
Gc---單位綠地面積的綠化系統(tǒng)40年CO2的固炭量 Kg/m2,其值必須大于600kg/m2（基準值）。
Rg---住宅區(qū)綠地率，%。
As—住宅區(qū)總用地面積M2。
表2-3不同栽植方式單位面積40年CO2的固炭量（kg/m2）
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栽植方式 |
CO2的固炭量 |
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大小喬木、灌木、花草密植混種區(qū)（喬木平均栽植間距<3m，土壤深度>1m） |
1100 |
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大小喬木密植混種區(qū)（喬木平均栽植間距<3m，土壤深度>0.9m） |
900 |
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落葉大喬木（土壤深度>1m） |
808 |
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落葉小喬木、針葉木（土壤深度>1m） |
537 |
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密植灌木從(高1.3m，土壤深度>0.5m) |
438 |
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密植灌木從(高0.9m，土壤深度>0.5m) |
326 |
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密植灌木從(高0.45m，土壤深度>0.5m) |
205 |
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高草花花圃(高1.0m，土壤深度>0.3m) |
46 |
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低草花花圃(高0.25m，土壤深度>0.3m) |
14 |
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人工修剪草坪 |
0 |
2.5 交通及對應(yīng)的CO2排放量
住宅區(qū)周圍有便利的交通網(wǎng)絡(luò)，完善的服務(wù)設(shè)施，可以減少居民車輛出行，減少交通所產(chǎn)生的CO2的排放。
交通及對應(yīng)的CO2排放量BTc(kg/m2)
BTc=(365*W*EFc*Ps)/∑A 2-6
式中 W---住宅區(qū)內(nèi)居民每天在區(qū)內(nèi)和周邊步行公里數(shù)
EFc---機動車CO2排放因子，可取0.18kg/km
Ps—住宅區(qū)的機動車（位）數(shù)量
6.泄漏量 Ly
新建項目，不考慮舊有耗能設(shè)備轉(zhuǎn)讓其他用戶的可能，一般Ly取值為0。
7.項目總減炭量
總減炭量ER(kg/m2)
ER=(BEc-PEc)+(BEw-PEw)+GCa+BTc-Ly 2-7
3 工程實例
3.1 工程概況
3.1.1 某住宅區(qū)（A），建筑用地面積 16.68萬平方米
總建筑面積 28.40萬平方米
綠地率 30%
機動車位數(shù) 1632輛
總戶數(shù) 980戶
以多層排屋及公寓為主，共有980戶。以B-1號樓為例,其為三層的多層住宅，節(jié)能設(shè)計有關(guān)參數(shù)為：其圍護結(jié)構(gòu)主要保溫為：外墻厚40聚苯顆粒保溫砂漿，屋頂為厚60的擠塑聚苯板保溫，外窗為斷熱鋁合金單框低輻射中空玻璃窗6+12A+6遮陽型。因建筑不符合規(guī)定性指標，故采用“對比評定法”，進行節(jié)能綜合性評價。
參照建筑：單位建筑面積能耗，單位面積空調(diào)耗電量18.82KWH/M2，單位面積采暖耗電量12.54kwh/m2,總單位面積能耗31.36kwh/m2。(按房間空調(diào)器的能效比夏季為1.9,冬季為2.3)
設(shè)計建筑：單位面積空調(diào)耗電量8.91KWH/M2, 單位面積采暖耗電量
5.94kwh/m2,總單位面積能耗14.85kwh/m2。該設(shè)計建筑的全年能耗小于參照建筑的全年能耗，節(jié)能率為55.0%。(按水源熱泵的能效比夏季為3.8,冬季為4.0)
本項目采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)采用風機盤管加全熱換熱器（新風）。冬季同時設(shè)置低溫輻射地板采暖系統(tǒng)。
生活熱水由太陽能提供，并設(shè)置電熱作輔助加熱。
設(shè)置雨水收集系統(tǒng)，可以滿足景觀、綠化用水的需要。
日用水量:1170m3，日污水排放量：995m3，年雨水收集：95934m3。
3.1.2 某住宅區(qū)（B），建筑用地面積 64228平方米
總建筑面積 176535平方米
綠地率 30%
機動車位數(shù) 1173輛
總戶數(shù) 1131戶
建筑層數(shù) 最高30層
以1號樓為例：其為30層的高層住宅，節(jié)能設(shè)計有關(guān)參數(shù)為：
其圍護結(jié)構(gòu)主要保溫為：外墻厚70聚苯顆粒保溫砂漿，屋頂為厚80的擠塑聚苯板保溫，外窗為斷熱鋁合金單框低輻射中空玻璃窗(6+12A+6)遮陽型。因建筑不符合規(guī)定性指標，故采用“對比評定法”，進行節(jié)能綜合性評價。
參照建筑：單位建筑面積能耗，單位面積空調(diào)耗電量26.62KWH/M2，單位面積采暖耗電量19.09kwh/m2,總單位面積能耗45.71kwh/m2。
設(shè)計建筑：單位面積空調(diào)耗電量16.29KWH/M2, 單位面積采暖耗電量15.68kwh/m2,總單位面積能耗31.97kwh/m2，該設(shè)計建筑的全年能耗小于參照建筑的全年能耗，節(jié)能率為65.0%。
本項目按戶設(shè)置多聯(lián)機空調(diào)（熱泵系統(tǒng)）進行預留，設(shè)備由業(yè)主自理。
生活熱水為小區(qū)集中熱水供應(yīng)。
設(shè)置雨水收集系統(tǒng)，滿足景觀、綠化用水的需要。
日用水量:1259m3，日污水排放量：1025m3，年雨水收集：24820m3。
3.2 炭排放量的計算（kg/m2）
根據(jù)公式2-1～2-7，可以得到A、B住宅小區(qū)各項炭排（減）放量，見表3-2。
表3-2 住宅區(qū)（A）、（B）的各項炭排（減）放量（kg/m2）
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項目 |
住宅區(qū)（A） |
住宅區(qū)（B） |
備注 |
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參照建筑 |
設(shè)計建筑 |
參照建筑 |
設(shè)計建筑 |
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BEc |
33.17 |
15.30 |
46.80 |
33.75 |
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BEw |
1.86 |
3.11 |
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PEw |
1.44 |
2.94 |
|
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Gca |
0.92 |
0.57 |
按落葉大喬木，CO2固炭量808kg/m2計算 |
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Btc |
―― |
―― |
受人的個體影響太大，本文不考慮 |
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總減炭量（kg/m2） |
(33.17-15.30)+(1.86-1.44)+0.92=19.21 |
(46.80-33.75)+(3.11-2.94)+0.57=13.79 |
|
從表3-2中可以看到，引起減炭量最大的為建筑物的單位建筑面積能耗的減小，而單位建筑面積能耗的大小，除受建筑物圍護結(jié)構(gòu)保溫性能影響外，空調(diào)（采暖）的能效比有很大的關(guān)系。本文中住宅區(qū)（A）采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，而住宅區(qū)（B）,采用分體空調(diào)（設(shè)計按戶式中央空調(diào)預留，故能耗分析中，仍按分體空調(diào)器進行）。生活熱水的太陽能利用，其減炭量可以達到10％；非草坪式的綠化、雨水回收（僅滿足小區(qū)的景觀和綠化用水），其減炭量兩項相加也可以達到5～7％。
4 結(jié)束語
本文以工程設(shè)計實例，對住宅區(qū)的減炭量進行了定量分析，在提高住宅節(jié)能設(shè)計標準前提下，提高空調(diào)（采暖）設(shè)備的能效比，對住宅區(qū)的減少炭的排放量有較大的作用。同時，生活熱水的太陽能利用，綠化、雨水回收等，均對住宅區(qū)的減少炭的排放量有一定的作用。
參考文獻：
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北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010
2．赫斌，林澤，馬秀琴主編.建筑節(jié)能與清潔發(fā)展機遇.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010
3．龍惟定，張改景，梁浩等.低炭建筑的評價指標初探.暖通空調(diào),2010,40(3)
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