長三角地區(qū)住宅節(jié)約化設(shè)計與碳減排

長三角地區(qū)住宅節(jié)約化設(shè)計與碳減排

1建造能耗與能耗效率溫室效應(yīng)已成為世界的一個主要問題。為了積極應(yīng)對世界氣候的變化，中國批準(zhǔn)了《京都協(xié)定》的相關(guān)規(guī)定，并實施了該條例。22.2002年8月30日，中國批準(zhǔn)了《京都協(xié)定》的相關(guān)規(guī)定，逐步控制了全國范圍內(nèi)的co2氣體排放。住宅的建造與使用是CO2的主要排放源之一。住宅的建造與使用中的耗能耗材可以換算成標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量加以衡量，由于目前煤炭仍是我國主要的能源來源，所以這些能耗可以進一步轉(zhuǎn)化成為煤燃燒后的CO2排放當(dāng)量來衡量。然而以往的住宅節(jié)能設(shè)計當(dāng)中普遍存在著“注重使用時節(jié)能，忽視建造中節(jié)約”的現(xiàn)象，而計算證明，住宅建造階段中的能耗在住宅全生命周期中占很大比重。針對這些現(xiàn)象，本文著重關(guān)注住宅建造階段的節(jié)約問題，并提出“住宅節(jié)約化設(shè)計”的方法，即在不增加額外投入的基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計和管理的優(yōu)化，達到節(jié)約型居住目的的設(shè)計方法，進而將設(shè)計的成果換算成CO2氣體的減排量，從而在住宅節(jié)能設(shè)計中實現(xiàn)從定性優(yōu)化向定量測算的轉(zhuǎn)變(圖1)。2計算房屋碳排放量的模型住宅在生命全周期內(nèi)的CO2總排放量等于住宅的建造、使用和拆除三個階段排放量的總和，可表示為如下計算公式1)：2.1生產(chǎn)過程中cod的計算住宅建造階段碳排量主要表現(xiàn)為建筑材料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO2，其中包括從原材料獲取到制成成品的全過程所消耗的能量折算成的CO2量，以及建筑材料在生產(chǎn)過程中額外所產(chǎn)生的CO2量，可用如下公式計算：式中為本論文提出的“建筑材料的生產(chǎn)CO2強度值”，指單位重量建筑材料在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的CO2總量，可借助建筑材料的生產(chǎn)能量強度值與表1中的換算系數(shù)，以及建筑材料生產(chǎn)過程中額外排放CO2強度值求得。外墻常見的建筑材料的生產(chǎn)CO2強度值參見表2ㄢ此外，住宅建造階段碳排量還包括建筑材料的運輸以及施工過程中產(chǎn)生的CO2，據(jù)計算，這兩項數(shù)值合計約占此階段碳排放總量的3%-5%。2.2碳排放在居住區(qū)的使用階段住宅使用階段碳排量與建筑的使用能耗相關(guān)，主要體現(xiàn)為每年生活用電與燃氣所對應(yīng)的碳排放量。2.3碳減排量的確定住宅拆除階段內(nèi)碳排放量可近似取通過以上的分析可得，住宅在生命全周期內(nèi)的CO2減排量可相應(yīng)分為建造階段一次性碳減排量、使用階段折算成每年的碳減排量，而拆除階段的碳減排量則可忽略不計。3激發(fā)資源分析本文以長三角地區(qū)2)現(xiàn)行典型住宅平面開槽為例，計算設(shè)計前后的碳減排效果?！白≌矫骈_槽”是指在標(biāo)準(zhǔn)層平面上采用的凹口型設(shè)計，這樣設(shè)計的好處是可以滿足衛(wèi)生間自然采光通風(fēng)的要求，但同時也會帶來耗材過多、過長外墻面導(dǎo)致額外空調(diào)能耗等一些問題(圖2)。以11層短肢剪力墻體的小高層住宅為例，層高2.8m，剪力墻體為200厚鋼筋混凝土，填充墻體為200厚混凝土砌塊，外保溫為30厚聚苯板保溫；窗體為塑鋼窗框+普通玻璃，為簡化計算，設(shè)計前后標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積保持不變，只計算設(shè)計前后圍護結(jié)構(gòu)的改變量。對本例的標(biāo)準(zhǔn)層平面來說，在取消開槽后，建造的內(nèi)、外墻面積減少16.48m2，外窗面積減少1.44m2，但衛(wèi)生間的人工采光和通風(fēng)各增加了兩處。根據(jù)之前的研究，對于整幢住宅來說，取消平面開槽后，有如下計算結(jié)果。3.1外窗材料碳減排量1)外墻面積相應(yīng)的碳減排量：這一部分碳減排量等于墻體中各種建筑材料減少量所對應(yīng)的碳排量的總和，設(shè)墻體中剪力墻與填充墻長度比為1∶1，建筑材料的運輸及施工過程的調(diào)整系數(shù)取1.03，則有：2)外窗面積相應(yīng)的碳減排量：外窗采用普通塑鋼窗，窗框?qū)挒?0，厚40，面積0.40m2，根據(jù)斷面確定其中PVC占體積30%，鋼材4%；5mm厚普通平板玻璃，面積1.04m2，則計算可得：合計△Q=19.85t3.2空調(diào)能耗及衛(wèi)生間碳減排1)次臥室碳減排：次臥室碳減排主要由空調(diào)節(jié)約能耗換算而來，利用建筑節(jié)能軟件DeST并結(jié)合實際使用情況，對設(shè)計前后的平面做分析后可得，2間次臥室每年空調(diào)能耗共減少246.08kwh，則對于整幢住宅有：2)衛(wèi)生間碳減排：設(shè)衛(wèi)生間使用的是40w照明燈具，每日白天累計使用時間1h，每年使用365天；排氣扇額定功率30W，每晝夜累計使用時間1.5h，每年使用365天，總計每年能耗31.025kwh，則對于整幢住宅有：合計△Q=0.652t綜上所述，對于整幢住宅來說，取消平面開槽后，有如下計算結(jié)果：1)建造階段一次性碳減排量為：Q=19.85tㄢ2)使用階段折算成每年的碳減排量如表3所示。4參數(shù)測算與初步估算平面開槽是長三角地區(qū)住宅設(shè)計中的常見現(xiàn)象，為了在更大范圍上反映本論文的研究成果，有必要將這種研究方法作進一步的推廣，然而本論文受實際研究條件所限，不可能對推廣后整個長三角地區(qū)的碳減排效果做出一個十分精確的計算，因此，本論文相應(yīng)地提出如下估算方法，可以在一定程度上反映出推廣后的宏觀碳減排效果(以2005年度為例)：首先，選取上海、南京、杭州三座代表城市，查取全年開盤的樓盤信息，抽樣選取有效數(shù)據(jù)，統(tǒng)計總建筑面積，然后，利用“Googleearth”軟件，對存在開槽的樓盤做調(diào)查統(tǒng)計，再換算得出開槽總數(shù)與比率，最后，查找《中國統(tǒng)計年鑒》以及各類相關(guān)地方年鑒，獲取宏觀數(shù)據(jù)，進而計算得出整個長三角地區(qū)的碳減排效果。經(jīng)過初步估算，2005年滬寧杭三地住宅平面開槽比例見表4。據(jù)計算，中國2005年碳排放總量為49.44億t，據(jù)此可以估算得出2005年整個長三角地區(qū)取消平面開槽后的碳減排效果(表5)。5住宅碳減排綜上所述，可以得出如下結(jié)論：1)住宅節(jié)約化設(shè)計與碳減排之間有著直接的關(guān)系，設(shè)計成果可以通過換算成為CO2減排量來加以定量計算衡量。2)取消平面開槽后可以有效地實現(xiàn)住宅碳減排，一幢如本文所示的有開槽的11層典型住宅平面，在取消開槽后，可以一次性減排19.85t，此后使用中每年還可以減排0.652t，建議制定相關(guān)法規(guī)，限制住宅平面開槽。3)對于上海以及整個長三角地區(qū)來說，如果取消住宅平面開槽，那么若