长三角地区住宅节约化设计与碳减排

长三角地区住宅节约化设计与碳减排

1建造能耗与能耗效率温室效应已成为世界的一个主要问题。为了积极应对世界气候的变化，中国批准了《京都协定》的相关规定，并实施了该条例。22.2002年8月30日，中国批准了《京都协定》的相关规定，逐步控制了全国范围内的co2气体排放。住宅的建造与使用是CO2的主要排放源之一。住宅的建造与使用中的耗能耗材可以换算成标准煤当量加以衡量，由于目前煤炭仍是我国主要的能源来源，所以这些能耗可以进一步转化成为煤燃烧后的CO2排放当量来衡量。然而以往的住宅节能设计当中普遍存在着“注重使用时节能，忽视建造中节约”的现象，而计算证明，住宅建造阶段中的能耗在住宅全生命周期中占很大比重。针对这些现象，本文着重关注住宅建造阶段的节约问题，并提出“住宅节约化设计”的方法，即在不增加额外投入的基础之上，通过设计和管理的优化，达到节约型居住目的的设计方法，进而将设计的成果换算成CO2气体的减排量，从而在住宅节能设计中实现从定性优化向定量测算的转变(图1)。2计算房屋碳排放量的模型住宅在生命全周期内的CO2总排放量等于住宅的建造、使用和拆除三个阶段排放量的总和，可表示为如下计算公式1)：2.1生产过程中cod的计算住宅建造阶段碳排量主要表现为建筑材料生产过程中产生的CO2，其中包括从原材料获取到制成成品的全过程所消耗的能量折算成的CO2量，以及建筑材料在生产过程中额外所产生的CO2量，可用如下公式计算：式中为本论文提出的“建筑材料的生产CO2强度值”，指单位重量建筑材料在生产过程中所产生的CO2总量，可借助建筑材料的生产能量强度值与表1中的换算系数，以及建筑材料生产过程中额外排放CO2强度值求得。外墙常见的建筑材料的生产CO2强度值参见表2ㄢ此外，住宅建造阶段碳排量还包括建筑材料的运输以及施工过程中产生的CO2，据计算，这两项数值合计约占此阶段碳排放总量的3%-5%。2.2碳排放在居住区的使用阶段住宅使用阶段碳排量与建筑的使用能耗相关，主要体现为每年生活用电与燃气所对应的碳排放量。2.3碳减排量的确定住宅拆除阶段内碳排放量可近似取通过以上的分析可得，住宅在生命全周期内的CO2减排量可相应分为建造阶段一次性碳减排量、使用阶段折算成每年的碳减排量，而拆除阶段的碳减排量则可忽略不计。3激发资源分析本文以长三角地区2)现行典型住宅平面开槽为例，计算设计前后的碳减排效果。“住宅平面开槽”是指在标准层平面上采用的凹口型设计，这样设计的好处是可以满足卫生间自然采光通风的要求，但同时也会带来耗材过多、过长外墙面导致额外空调能耗等一些问题(图2)。以11层短肢剪力墙体的小高层住宅为例，层高2.8m，剪力墙体为200厚钢筋混凝土，填充墙体为200厚混凝土砌块，外保温为30厚聚苯板保温；窗体为塑钢窗框+普通玻璃，为简化计算，设计前后标准层建筑面积保持不变，只计算设计前后围护结构的改变量。对本例的标准层平面来说，在取消开槽后，建造的内、外墙面积减少16.48m2，外窗面积减少1.44m2，但卫生间的人工采光和通风各增加了两处。根据之前的研究，对于整幢住宅来说，取消平面开槽后，有如下计算结果。3.1外窗材料碳减排量1)外墙面积相应的碳减排量：这一部分碳减排量等于墙体中各种建筑材料减少量所对应的碳排量的总和，设墙体中剪力墙与填充墙长度比为1∶1，建筑材料的运输及施工过程的调整系数取1.03，则有：2)外窗面积相应的碳减排量：外窗采用普通塑钢窗，窗框宽为60，厚40，面积0.40m2，根据断面确定其中PVC占体积30%，钢材4%；5mm厚普通平板玻璃，面积1.04m2，则计算可得：合计△Q=19.85t3.2空调能耗及卫生间碳减排1)次卧室碳减排：次卧室碳减排主要由空调节约能耗换算而来，利用建筑节能软件DeST并结合实际使用情况，对设计前后的平面做分析后可得，2间次卧室每年空调能耗共减少246.08kwh，则对于整幢住宅有：2)卫生间碳减排：设卫生间使用的是40w照明灯具，每日白天累计使用时间1h，每年使用365天；排气扇额定功率30W，每昼夜累计使用时间1.5h，每年使用365天，总计每年能耗31.025kwh，则对于整幢住宅有：合计△Q=0.652t综上所述，对于整幢住宅来说，取消平面开槽后，有如下计算结果：1)建造阶段一次性碳减排量为：Q=19.85tㄢ2)使用阶段折算成每年的碳减排量如表3所示。4参数测算与初步估算平面开槽是长三角地区住宅设计中的常见现象，为了在更大范围上反映本论文的研究成果，有必要将这种研究方法作进一步的推广，然而本论文受实际研究条件所限，不可能对推广后整个长三角地区的碳减排效果做出一个十分精确的计算，因此，本论文相应地提出如下估算方法，可以在一定程度上反映出推广后的宏观碳减排效果(以2005年度为例)：首先，选取上海、南京、杭州三座代表城市，查取全年开盘的楼盘信息，抽样选取有效数据，统计总建筑面积，然后，利用“Googleearth”软件，对存在开槽的楼盘做调查统计，再换算得出开槽总数与比率，最后，查找《中国统计年鉴》以及各类相关地方年鉴，获取宏观数据，进而计算得出整个长三角地区的碳减排效果。经过初步估算，2005年沪宁杭三地住宅平面开槽比例见表4。据计算，中国2005年碳排放总量为49.44亿t，据此可以估算得出2005年整个长三角地区取消平面开槽后的碳减排效果(表5)。5住宅碳减排综上所述，可以得出如下结论：1)住宅节约化设计与碳减排之间有着直接的关系，设计成果可以通过换算成为CO2减排量来加以定量计算衡量。2)取消平面开槽后可以有效地实现住宅碳减排，一幢如本文所示的有开槽的11层典型住宅平面，在取消开槽后，可以一次性减排19.85t，此后使用中每年还可以减排0.652t，建议制定相关法规，限制住宅平面开槽。3)对于上海以及整个长三角地区来说，如果取消住宅平面开槽，那么若