一种适用于设计阶段量化和评测公共建筑碳排放的方法

本发明涉及建筑领域，具体是一种适用于设计阶段量化和评测公共建筑碳排放的方法。

背景技术：

碳排放是指以co2为主的温室气体排放，大量碳排放加剧气候变化，造成温室效应，使全球气温上升，威胁人类生存和可持续发展。建筑业是碳排放最大的产业之一，如果不在建筑领域显著降低温碳排放，实现社会必要的减排是不可能的。

现有建筑碳排放控制技术存在以下缺陷：不同的研究对建筑碳排放范围界定不同，并无唯一标准，量化与评测建筑碳排放的边界差异影响具体低碳措施落实；现有的成果多对已经建成并使用的建筑进行碳排放量化分析，缺少将低碳作为设计概念，从建筑设计之初即纳入考虑；目前碳排放量化手段相对繁杂，不适合建筑设计逻辑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于设计阶段量化和评测公共建筑碳排放的方法，能广泛应用于各地区、不同规模的办公建筑、旅馆建筑和商场建筑，根据碳排放基准值，通过模块化设置，实现使用的智能化、个性化，提供实时的碳排放数据支撑，提高建筑低碳设计的效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种适用于设计阶段量化和评测公共建筑碳排放的方法，所述方法包括以下步骤：

s1、明确建筑各阶段碳排放计算。

s2、构建相关碳排放因子数据库。

s3、根据建筑项目的区位和类型以确定碳排放基准值。

s4、建筑全寿命期碳排放情况结果动态可视化展示。

优选的，所述s1中采用过程分析法为碳排放计算逻辑，其公式为：

q＝∑i＝1efi*ai

其中，q为建筑全寿命期碳排放总量，efi为第i种活动要素的碳排放因子，ai为第i种活动要素的活动量，本方法根据公共建筑全寿命期其碳排放量，将公共建筑全寿命期具体分为：建材物化阶段碳排放量、建筑施工阶段碳排放量、建筑运行阶段碳排放量和建筑拆除阶段碳排放量，计算公式为：

q＝qm+qc+qo+qd

其中，q为建筑全寿命期碳排放总量，qm为建材物化阶段碳排放量，qc为建筑施工阶段碳排放量，qo为建筑运行阶段碳排放量，qd为建筑拆除阶段碳排放量。

优选的，所述公共建筑全寿命期各阶段碳排放计算具体如下：

s1.1、建材物化阶段碳排放量为建材生产阶段碳排放与建材运输阶段碳排放之和，其公式为：

qm＝qp+qt

其中，qp为建材生产阶段碳排放量，qt为建材运输阶段碳排放量；

建材生产阶段碳排放量计算公式为：

其中，mi为第i种主要建材的消耗量，fi为第i种主要建材的碳排放因子；

建材运输阶段碳排放量计算公式为：

其中，di为第i种主要建材的平均运输距离，ti为第i种主要建材的运输方式下，单位重量运输距离的碳排放因子；

s1.2、建筑施工阶段的碳排放计算公式为：

其中，cmi为第i种机械工作台班数，cfi为第i种机械单位台班的碳排放因子；

s1.3、建筑运行阶段的碳排放计算公式为：qo＝qe-q′e-qp

其中，qe为运行系统的碳排放量，q′e为采用清洁能源的减排量，qp为绿植碳汇量；

s1.4、建筑拆除阶段的碳排放计算公式为：

dmi为第i种拆除机械工作台班数，dfi为第i种拆除机械单位台班的碳排放因子，q′t为拆除阶段运输建筑废弃物的碳排放量。

优选的，所述s2中构建相关碳排放因子数据库包括：主要能源碳排放因子库、主要建材碳排放因子库、常用施工机械台班能源量及碳排放因子库、各类运输方式地碳排放因子库。

优选的，所述s3中建筑项目所属区位分为严寒地区-西北区域、严寒地区-东北区域、严寒地区-华北区域、寒冷地区-东北区域、寒冷地区-华北区域、寒冷地区-西北区域、寒冷地区-华中区域、寒冷地区-华东区域、夏热冬冷地区-华东区域、夏热冬冷地区-华中区域、夏热冬冷地区-南方区域、温和地区-华中区域、温和地区-南方区域、夏热冬暖地区-南方区域、夏热冬暖地区-华东区域。

项目类型包括办公建筑、旅馆建筑、商场建筑，各类型的公共建筑能耗和碳排放情况不同，根据公共建筑能耗特点，将公共建筑分为a、b两类：a类公共建筑指可通过开启外窗方式利用自然通风达到室内温度舒适要求，从而减少空调系统运行时间，减少能源消耗的公共建筑；b类公共建筑指因建筑功能、规模限制祸首建筑物所在周边环境制约，不能通过开启外窗方式利用自然通风，而需常年依靠机械通风和空调系统维持室内温度舒适要求的公共建筑。

优选的，所述s4中建筑全寿命期碳排放情况结果动态可视化展示，将分析结果以图表形式呈现在客户端，随着设计方案的修改自动及时地呈现碳排放结果的变化，包含建筑全寿命期各阶段碳排放量、占建筑总碳排放的比值以及与碳排放基准值的比较，通过分析结果能及时直观判断建筑项目在具体区位、类型、规模下的碳排放水平，从而为建筑的低碳设计优化提供参考依据，为提高建筑减排措施效果提供数据支撑。

本发明的有益效果：

1、本发明方法，应对具体公共建筑项目，具有针对性：通过设置针对不同地区、建筑类型和规模的公共建筑碳排放基准值，实现对具体公建项目的精准应对；

2、本发明方法，适用范围广：该方法涵盖建筑热工分区和国家电网覆盖范围，涵盖了常见的公共建筑类型，方法的使用范围广；

3、本发明方法，操作简便，通过模块化集成，简化操作界面，使用者仅录入相应设计信息即可实现系统的自动生成结果，分析结果以图表形式呈现在客户端，节约成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明应对设计阶段量化和评测公共建筑碳排放方法总体步骤示意图；

图2是本发明公共建筑全寿命期碳排放计算图；

图3是本发明确定公共建筑碳排放基准值示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步描述，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种适用于设计阶段量化和评测公共建筑碳排放的方法，如图1所示，方法包括以下步骤：

s1、明确建筑各阶段碳排放计算。

如图2所示，采用过程分析法为碳排放计算逻辑，其公式为：q＝∑i＝1efi*ai

其中，q为建筑全寿命期碳排放总量，efi为第i种活动要素(如建材或能源)的碳排放因子，ai为第i种活动要素(如建材或能源)的活动量，本方法根据公共建筑全寿命期其碳排放量，将公共建筑全寿命期具体分为：建材物化阶段碳排放量、建筑施工阶段碳排放量、建筑运行阶段碳排放量和建筑拆除阶段碳排放量，公式为q＝qm+qc+qo+qd

其中，qm为建材物化阶段碳排放量，qc为建筑施工阶段碳排放量，qo为建筑运行阶段碳排放量，qd为建筑拆除阶段碳排放量，各阶段碳排放计算具体如下：

s1.1、建材物化阶段碳排放量为建材生产阶段碳排放与建材运输阶段碳排放之和，其公式为qm＝qp+qt

其中，qp为建材生产阶段碳排放量，qt为建材运输阶段碳排放量。在实际项目中，计算建材物化阶段碳排放可针对总重量不低于建筑中所耗建材总重量95％的主要建材，本实施例主要考虑水泥、砂石、混凝土、钢材、玻璃以及其他建材。主要建材的运输距离以实际建材厂家提供信息为准，若无法获取可参考缺省值。

建材生产阶段碳排放量计算公式为：

其中，mi为第i种主要建材的消耗量，fi为第i种主要建材的碳排放因子。

建材运输阶段碳排放量计算公式为：

其中，di为第i种主要建材的平均运输距离，ti为第i种主要建材的运输方式下，单位重量运输距离的碳排放因子。

s1.2、建筑施工阶段的碳排放计算公式为：

其中，cmi为第i种机械工作台班数，cfi为第i种机械单位台班的碳排放因子，根据国家及各省市颁布的工程消耗定额计算规则进行相应的工程能耗计算，进而通过碳排放因子系数法得施工阶段得碳排放量。本实施例主要包括的施工机械类型包括桩工和钻孔机械、混凝土和灰浆机械、铲土和水平运输机械、起重和垂直机械、钢筋和预应力机械、焊接机械和其他机械等。

s1.3、建筑运行阶段的碳排放计算公式为：qo＝qe-q′e-qp

其中，qe为运行系统的碳排放量，q′e为采用清洁能源的减排量，qp为绿植碳汇量。本实施例的运行系统包括空调系统、通风系统、照明系统、设备系统等，清洁能源的减排量主要是新能源系统中采用太阳能、地热能、风能等清洁能源的减排量，绿植碳汇主要计算碳汇系统各类植被的碳汇量。

s1.4、建筑拆除阶段的碳排放计算公式为：

dmi为第i种拆除机械工作台班数，dfi为第i种拆除机械单位台班的碳排放因子，q′t为拆除阶段运输建筑废弃物的碳排放量。建筑拆除阶段的碳排放计算主要包括拆除建筑的机械设备能耗产生的碳排放与建筑垃圾外运产生的碳排放，不包括垃圾处理产生的碳排放。由于建筑拆除阶段的相关碳排放数据在前期获取较为困难，可将此阶段的碳排放量进行占比估算：拆除阶段的碳排放量按照建筑总建材生产阶段到建造施工阶段产生的碳排放量的10％估算。

s2、构建相关碳排放因子数据库。

根据项目具体情况，有针对性地构建相关碳排放因子库，具体包括：主要能源碳排放因子库、主要建材碳排放因子库、常用施工机械台班能源量及碳排放因子库、各类运输方式地碳排放因子库。相关因子库数值以实际工程数据为准，也可参考相关国家标准，如《建筑碳排放计算标准》等。

s3、根据建筑项目的区位和类型以确定碳排放基准值。

如图3所示，根据中国区域电网覆盖范围和我国建筑热工分区，建筑项目所属区位分为：严寒地区-西北区域、严寒地区-东北区域、严寒地区-华北区域、寒冷地区-东北区域、寒冷地区-华北区域、寒冷地区-西北区域、寒冷地区-华中区域、寒冷地区-华东区域、夏热冬冷地区-华东区域、夏热冬冷地区-华中区域、夏热冬冷地区-南方区域、温和地区-华中区域、温和地区-南方区域、夏热冬暖地区-南方区域、夏热冬暖地区-华东区域。

项目类型包括办公建筑、旅馆建筑、商场建筑，各类型的公共建筑能耗和碳排放情况不同，根据公共建筑能耗特点，将公共建筑分为a、b两类：a类公共建筑指可通过开启外窗方式利用自然通风达到室内温度舒适要求，从而减少空调系统运行时间，减少能源消耗的公共建筑；b类公共建筑指因建筑功能、规模限制祸首建筑物所在周边环境制约，不能通过开启外窗方式利用自然通风，而需常年依靠机械通风和空调系统维持室内温度舒适要求的公共建筑。

本实施例为某市某a类机关办公建筑，区位属于夏热冬冷地区-华东区域，区域电网平均co2排放因子取0.7035kgco2/kwh，根据《民用建筑能耗标准》夏热冬冷地区a类党政机关办公建筑能耗约束值为70kwh/(m²·a)，则本实施例单位面积年运行碳排放基准值为49.2kgco2/(m²·a)，假设本实施例建筑运行碳排放占建筑总碳排放的40％，则实施例的建筑碳排放基准值为123kgco2/(m²·a)。

s4、建筑全寿命期碳排放情况结果动态可视化展示。

将分析结果以图表形式呈现在客户端，随着设计方案的修改自动及时地呈现碳排放结果的变化，包含建筑全寿命期各阶段碳排放量、占建筑总碳排放的比值以及与碳排放基准值的比较，通过分析结果能及时直观判断建筑项目在具体区位、类型、规模下的碳排放水平，从而为建筑的低碳设计优化提供参考依据，为提高建筑减排措施效果提供数据支撑。

将建筑各阶段的设计数据输入到系统，通过量化方法得出建筑设计方案的碳排放量，通过饼图直观体现方案各阶段的碳排放占比，同时将设计方案的碳排放量与基准值进行比较，通过减碳率直观体现低碳设计效果，辅助优化设计。通过模块化设计碳排放量化评测系统，更改设计参数的同时，即可显示相应碳排放结果，大大提高评测效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。