基于绿色建筑评价标准的碳排放指标体系研究——以某园区后续开发建设为例<br/>

基于绿色建筑评价标准的碳排放指标体系研究——以某园区后续开发建设为例

2013-08-20严诚洁陈永忠胡继梅邓双梅

科技视界 2013年21期

陈硕严诚洁陈永忠胡继梅邓双梅

（上海零碳建筑科技有限公司，中国上海200090）

为实现国家和上海市的温室气体（以下简称“GHG”）减排目标，本研究以上海市属某园区后续开发建设为例，探索运营期间园区系统的碳排放指标体系。结合上海城市发展战略要求，并基于其独特的人文内涵、区位特征和资源优势，将该园区低碳生态开发的后续功能定位为：突出公共性特征，围绕顶级国际交流核心功能，形成文化博览创意、总部商务、高端会展、旅游休闲和生态人居为一体的上海21 世纪标志性市级公共活动中心。成为功能多元、空间独特、环境宜人、交通便捷、体现低碳、创新，富有活力和吸引力的世界级新地标[1]。

要在园区建设中达到“多元、独特、宜人、便捷、低碳、创新”的诸多目标，秉承绿色建筑规划设计理念至关重要。温总理提出:“发展绿色建筑面临极好的机遇，要抓住机遇，从规划、设计、技术、标准及规范等方面全面推进绿色建筑行动，千万不能丧失机遇”[2]；2009 年哥本哈根会议，将碳减排作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，将绿色建筑和低碳节能提至前所未有的高度。通过构建低碳规划、绿色节能两个层面的建筑指标体系，将规划设计与运营管理相结合，是实现绿色建筑低碳规划的有效途径。我国于2006 年制定颁发了针对建筑系统的评估体系——《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2006，以下简称《标准》），而目前将该评价标准与碳排放体系相结合，展开建筑“低碳”规划设计的研究，形成全面主动，可实施、可测量的优良指标体系，以控制、测量和验证“低碳”设计，并用量化的具体数据体现“低碳”成效，仍是一个难点。因此，为了科学、准确地衡量和反映低碳生态水平，我们试行在上海市某园区后续开发建设实施“低碳”生态的过程中，结合绿色建筑评价标准，建立一组全面，可实施和可测量的GHG计量指标体系，并最后通过GHG 计量，用数据验证“低碳”规划设计的成效。

1 GHG 计量指标体系建立和验证的技术路线

结合城市园区特点，以低碳创新为核心，围绕健康生态、绿色可持续的城市环境要求，从规划入手，由宏观、中观到微观，从总体规划到控制性详细规划，自上而下、层层分解碳排放指标，由此形成GHG 计量体系。因此，GHG 计量指标体系的建立及通过GHG 计量验证低碳生态开发利用的成效，研究的基本技术路线见图1。

2 碳排放基准线的设定

图1 GHG 计量指标体系建立和验证技术路线图

通过对该园区的现状分析，将园区传统规划下的碳排放量定为基准线，园区低碳规划下的碳排放量定为实际碳排放量。基于绿色建筑评价标准的实施对低碳建筑的借鉴作用以及2011 年出台的有关中国绿色低碳住区技术评估手册，从交通减碳、绿化减碳、节水减碳及节能减碳等方面对建筑的碳排放进行评价研究。因此，针对该园区内交通系统、废弃物系统、水系统、能源系统和生态系统，碳排放基准线设定如下。

2.1 交通系统

根据传统规划中的交通工具使用燃油的类型，以其单位里程油耗作为基准。

2.2 废弃物系统

按照传统规划中的对垃圾的分类情况，且废弃物直接运送至垃圾处理厂进行处理方式，其产生的气体加以利用情况，是否直接排放，进行计算其碳排放量作为基准值。

2.3 水系统

根据传统规划中，中水回用和雨水回收利用技术的使用情况，以及根据采用的给水排水设计规范作为基准参数，确定基准线。

2.4 能源系统

根据传统规划中对能源的使用得出能源系统的基准值，以传统规划年上海市华东电网排放结构为基准参数。

2.5 生态系统

按照传统规划中的绿地和林地面积，以传统规划中的绿地规划作为基准线。

3 传统规划下温室气体的计量

针对园区具体情况，确定区域边界，并确认《XX 地区结构规划》所在年（2011 年）作为GHG 计量的基准年，然后识别GHG 排放源和吸收汇，进行传统规划下GHG 的计量，编制温室气体清单。进行传统规划下GHG 计量的方法学引自IPCC （政府间气候变化专门委员会）的排放因子法，计算公式为：

EGHG=∑ADi×EFi×GWPi

其中，EGHG——GHG 排放量；

AD——活动数据；

EF——排放因子；

GWP——全球增温潜势。

在上述公式中，活动数据取自《XX 地区结构规划》；电力排放因子引自国家发展改革委气候司《2011 中国区域电网基准线排放因子》[3]，其它排放因子引自IPCC2006[4]与国家统计机构出版物数据（如《中国能源统计年鉴2011》，《中国电力年鉴2011》等）的组合换算；全球增温潜势引自IPCC2007[5]，根据以上数据分别计算出各系统在GHG 排放量中所占比例，并用示意图表示，见表1 及图2。

表1 各系统对GHG 排放量的占比

图2 各系统对GHG 排放量的占比示意图

4 园区碳减排目标的设定

4.1 总体碳减排目标

考虑国家及上海市的碳减排目标，结合国家绿色建筑评价标准及部分节能规范，设定该园区总体碳减排目标。基于国家的碳减排目标（即2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005 年下降40%-45%[6]）及国家下达给上海市“十二五”规划的碳减排目标（即单位国内生产总值二氧化碳排放下降19%[7]），为低碳规划设计设立的该园区后续开发总体碳减排目标设定为：园区运营期间单位面积的二氧化碳排放量比基准线下降40%及以上。

注：低碳规划预计完成时间在2013 年，温室气体计量完成时间也在2013 年。由于规划的实施有时间上的滞后性，计量时从时间上无法获得实施后运行年度的GDP 值予以验证，故目标值无法直接使用碳排放强度指标。

4.2 各系统碳减排目标

根据各系统在基准线下的碳排放情况，参考绿色建筑评价标准，设立各系统的碳减排目标，同时甄别系统中可能实现的碳减排措施，最终设定建筑、交通、废弃物、水、能源和生态各系统的碳减排指标，得出各系统在碳减排总量中的占比。图3 列出了建筑、交通、废弃物、水、能源和生态等各系统的碳减排与自身基准线比较的成效目标。

图3 某园区后续开发建设各系统碳减排目标

5 碳减排目标完成的可行性分析

5.1 各系统的碳减排目标贡献率分析

根据传统规划下各系统GHG 排放量占比（表1），若各系统的碳减排目标都能实现，则可确保该园区总体比基准线下降40%的碳减排总目标得以实现。低碳规划下，各系统对碳减排总目标的贡献见表2。

表2 各系统对碳减排40%总目标的贡献率

5.2 《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2006）对各系统碳减排目标实现的支撑

影响系统碳排放的因素有很多，与碳排放直接相关的是整个过程的能耗。我国绿色建筑评价标准中关于公共建筑评价部分中，评价内容的每一大项都涉及了在整个建筑生命周期中有利于实现碳减排的控制措施，基于此，我们建立了该园区后续开发建设碳减排指标体系，将低碳建筑碳排放量的总和视作建筑产品的一个系统，明确建筑在运营期间碳排放的来源，如建筑的围护结构、节能设备、水系统和生态景观等，然后进行建筑碳排放因素分析，针对每一项减排目标，相应给出减排控制措施建议，同时确定碳减排控制因子。

5.2.1 建筑围护结构

对于建筑围护结构，需达到的碳减排目标为＞50%。我国绿色建筑评价标准在公共建筑部分关于“节能与能源利用（5.2）”、“室内环境质量（5.5）”的评价内容涉及了大量建筑围护相关的指标、能效及参数标准，基于绿色建筑评价中各项相对应内容及其他节能标准，我们提出了相应的碳减措施建议。

（1）围护结构热工性能指标符合国家批准或备案公共建筑节能标准的规定（见标准5.2.1）。

（2）空调采暖系统的冷热源机组能效比符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》第5.4.5、5.4.8 及5.4.9 条规定，锅炉热效率符合第5.4.3 条规定（见标准5.2.2）。

（3）不采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源（见标准5.2.3）。

（4）建筑总平面设计有利于冬季日照并避开冬季主导风向，夏季利于自然通风（见标准5.2.6）。

（5）建筑外窗可开启面积不小于外窗总面积的30%，建筑幕墙具有可开启部分或设有通风换气装置（见标准5.2.7）。

（6）建筑外窗的气密性不低于现行国家标准《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB 7107 规定的4 级要求（见标准5.2.8）。

（7）合理采用蓄冷蓄热技术（见标准5.2.9）。

（8）利用排风对新风进行预热或预冷处理，降低新风负荷（见标准5.2.10 ）。

（9）全空气调节系统采取实现全新风运行或可调新风比的措施。（见标准5.2.11）。

（10）建筑物处于部分冷热负荷时和仅部分空间使用时，采取有效措施节约通风空调系统能耗（见标准5.2.12）。

（11）采用节能设备与系统。通风空调系统风机的单位风量耗功率和冷热水系统的输送能效比符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005 第5.3.26、5.3.27 条的规定（见标准5.2.13）。

（12）建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%（见标准5.2.16）。

采用集中空调的建筑，房间内的温度、湿度、风速等参数符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189 中的设计计算要求（见标准5.5.1）。

（14）采用集中空调的建筑，新风量符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189 的设计要求（见标准5.5.3）。

（15）建筑设计和构造设计有促进自然通风的措施（见标准5.5.7）。

（16）采用可调节外遮阳，改善室内热环境（见标准5.5.13）。

（17）对空调通风系统按照国家标准《空调通风系统清洗规范》GB 19210 规定进行定期检查和清洗（见标准5.6.7）。

（18）建筑造型要素简约，无大量装饰性构件（见标准5.4.2）。

（19）采用资源消耗和对环境影响小的建筑结构体系（见标准5.2.1）。

（20）办公、商场类建筑室内采用灵活隔断。减少重新装修时的材料浪费和垃圾产生（见标准5.4.12）。

（21）增加建筑维护结构的外保温，包括建筑最底层楼板及屋面（见标准5.2.1）。

我国贯彻依法治国的方针，在发展过程中，要有法律的约束，只有这样才能够确保发展过程的安全性、明确性以及清晰性。所以在林业保护与天然林保护中，相关的政府部门一方面要加大对生态保护的投入力度，为生态保护工作提供充实的后备力量，引进品质优良的树种，扩大种植的面积，优化种植地土壤，提高土地营养成分的含量，从而进一步提高森林的质量，为生态保护工作作出贡献[1]。另一方面，相关的政府部门要建立完善的法律法规，约束人们的行为习惯，让人们依照法律法规的要求进行活动，从而有效改善生态环境。

表3 建筑围护结构碳减排控制因子

（22）建筑屋顶及墙体增加绿化（见标准5.1.8）。

（23）控制窗墙比，并使用传热系数低的玻璃（见标准5.2.16）。

根据以上措施建议，归纳出建筑围护结构相关碳减排的控制因子如表3。

5.2.2 照明系统

照明系统的碳减排目标为＞30%，基于绿色建筑评价标准中“室内环境质量（5.5）”、“节能与能源利用（5.2）”及“运营管理（5.6）”有关照明系统和设备的相关要求，提出以下几条碳减排控制措施。

（1）各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034：规定的目标值（见标准5.2.19）。

（2）建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标满足现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034 中的有关要求（见标准5.5.6）。

（3）办公、宾馆类建筑75%以上的主要功能空间室内采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》GB／T 50033 的要求（见标准5.5.11）。

（4）采用合理措施改善室内或地下空间的自然采光效果（见标准5.5.15）。

（5）使用节能照明器具，包括道路，景观等的节能照明（见标准5.5.11）。

（6）使用智能控制器具，如感应灯具（见标准5.6.9）。

（7）灯源合理配置（见标准5.5.15）。

（8）通过建筑设计增加自然采光，比如设计建筑中庭等（见标准5.5.11）。

根据以上措施建议，总结出照明系统相关碳减排的控制因子如表4。

因子单位节能照明的装机功率 W

日均照明时数 h/d

5.2.3 热水系统

热水系统的碳减排要求为＞30%，基于绿色建筑评价标准“节能与能源利用（5.2）”的内容，提出了相应的碳减排控制措施。

（1）根据当地气候和自然资源条件，充分利用太阳能、地热能等可再生能源，可再生能源产生的热水量不低于建筑生活热水消耗量的10%（见标准5.2.18）。

（2）选用余热或废热利用等方式提供建筑所需蒸汽或生活热水（见标准5.2.14）。

（3）使用清洁能源加热水，如天然气（见标准5.2.18）。

（4）利用余热回收加热水（见标准5.2.14）。

因此，热水系统的有关碳减排的控制因子如表5。

表5 热水系统碳减排控制因子

5.2.4 节能设备

节能设备的应用是实现碳减排的重要因素之一，为了实现节能设备碳减排＞30%的目标，基于绿色建筑评价标准 “节能与能源利用（5.2）”及“运营管理（5.6）”相关内容，提出以下碳减排措施。

（1）用节能设备。

（2）进行智能控制，提高使用效率（见标准5.6.9）。

（3）充分利用自然资源，比如自然通风，自然采光，降低设备使用需求。同时确保设备的完好率（见标准5.2.7）。

（4）利用新型节能的空调系统，例如地水源热泵（见标准5.2.10）。

（5）在适宜的地方使用热回收新风装置（见标准5.2.11）。

（6）新建的公共建筑，冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量（见标准5.2.5）。

（7）改建和扩建的公共建筑，冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量（见标准5.2.15）。

（8）空调系统使用分户计量。

（9）办公、商场类建筑耗电、冷热量等实行计量收费（见标准5.6.10）。

（10）采用分布式热电冷联供技术，提高能源的综合利用率（见标准5.2.17）。

（11）制定并实施节能、节水等资源节约与绿化管理制度（见标准5.6.1）。（12）设备、管道的设置便于维修、改造和更换（见标准5.6.6）。基于以上措施，节能设备碳减排控制因子如表6。

5.2.5 低碳交通系统对于交通系统的碳减排目标要求高达＞50%，一方面体现了低碳交通系统的重要性，另一方面也表明了该系统在碳减排领域的巨大发展空间。参考绿色建筑评价标准中节约能源，环境保护等可持续发展的相关内容，提出了实现低碳交通的有效碳减排措施。

（1）完善公交系统，提高公交出行率。

（2）完善慢行交通系统，优化步行及自行车出行路线，设立自行车租赁系统。

（3）选用新能源交通工具。

（4）优化交通路线，减少园区内行车时间和距离。

因此总结出低碳交通碳减排控制因子如表7 所示。

表6 节能设备碳减排控制因子

表7 节能设备碳减排控制因子

5.2.6 废弃物处理

针对废弃物的处理，制定的碳减排目标为＞20%，目的是为了实现废弃物的资源化利用的过程中减少碳排放，根据绿色建筑评价标准关于“运营管理（5.6）”中的相关内容，提出的碳减排措施如下。

（1）分类收集和处理废弃物，且收集和处理过程中无二次污染（见标准5.6.3）。

（2）减少废弃物运输过程中的碳排放：在园区后续利用中推广使用垃圾气力收集系统。

基于此，影响废弃物处理的碳减排因子见表8 所示。

表8 废弃物处理碳减排控制因子

5.2.7 节水系统

对该系统提出了＞5%的碳减排目标，水系统作为整个园区运行最重要的系统之一，水系统的统筹规划影响园区各方面功能的发挥。绿色建筑评价标准专门提出了“节水与水资源利用（5.3）”的内容，针对水系统的合理规划利用提出了诸多要求，结合国家制定的相关节水设备的标准《节水型生活用水器具》（GJ164-2002）和《城市供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2002），我们提出了节水系统碳减排措施。

（1）室外透水地面面积比大于等于40%（见标准5.1.14）。

（2）在方案、规划阶段制定水系统规划方案，统筹、综合利用各种水资源（见标准5.3.1）。

（3）设置合理、完善的供水、排水系统（见标准5.3.2）。

（4）节约用水，建筑内卫生器具合理选用节水器具（见标准5.3.4）。

（5）采取有效措施避免管网漏损，降低供水管网漏损率（见标准5.3.3）。

（6）通过技术经济比较，合理确定雨水积蓄、处理及利用方案（见标准5.3.6）。

（7）绿化、景观、洗车等用水采用非传统水源（见标准5.3.7）。

（8）绿化灌溉采用喷灌、微灌等高效节水灌溉方式（见标准5.3.8）。

（9）非饮用水采用再生水时，利用附近集中再生水厂的再生水，或通过技术经济比较，合理选择其他再生水水源和处理技术（见标准5.3.9）。

（10）按用途设置用水计量水表（见标准5.3.10）。

（11）办公楼、商场类建筑非传统水源利用率不低于40%，旅馆类建筑不低于25%（见标准5.3.12）。

（12）制定并实施节能、节水等资源节约与绿化管理制度（见标准5.3.13）。