陈春吉
杭州明捷机电设计事务所
摘要：采用不同技术（措施），可以减少住宅建设和使用中炭的排放。笔者以参加的新建住宅为例，在设计阶段进行炭排放量的计算，进而可以计算采用不同技术（措施）后，住宅单位面积的减炭量。
关键词：低炭住宅 基准值 实际值 单位面积的减炭量
0 前言
在2009年的哥本哈根气候大会之后，全球流行起了“低碳”。由此衍生的低碳社会、低碳经济、低碳生产、低碳消费、低碳生活、低碳城市、低炭住宅等等。
低碳（low carbon），意指较低（更低）的温室气体（二氧化碳为主）的排放。近年来，随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲望的无限上升和生产生活方式的无节制，世界气候面临越来越严重的问题，二氧化碳排放量愈来愈大，地球正遭受前所未有的危机，全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全，即使人类曾经引以为豪的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而“大打折扣”。作为国家和城市经济发展的重要的一部分，房地产业必将不能脱离低碳经济发展的大潮流。
1 低炭住宅
低碳住宅是指在建筑材料与设备制造、施工建造和住宅使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。与绿色住宅、节能住宅等相比，低碳住宅更偏重于强调能耗带来的温室气体——二氧化碳的排放量问题。低碳住宅涵盖的范围包括住宅从早期的土地规划、建筑材料、建设施工、交付使用等全过程，社区的物业管理也应纳入此范畴，不仅新建住宅可以追求低碳目标，老社区也可以通过改造，实现绿色节能，减少二氧化碳的排放。
住宅的炭排放源分为土地利用、能源利用两方面。作为建设用地，其本身具有的炭汇植被破坏，造成原为炭汇变成炭源。能源的利用，除建设过程中的炭排放，与住宅使用的个体有很大的关联性，勤俭节能的生活方式，可以减少炭的排放量。
通过节能、节地、节水、节材等手段，建成具有高能效、低能耗、低污染为特征的居住建筑，可以减少炭的排放量。通过房屋建材的总量减少与类别选择减少碳排量，如木材比钢材生产的过程更能减少二氧化碳的产生；水的节约利用，如自来水的生产、废水的处理都会增加二氧化碳的排放，提倡节约和循环用水；减少交通工具的使用所产生的温室气体，如在大型小区的开发中，尽量提倡电动车、自行车出行，提供便捷的公共交通服务；社区的绿化建设也应以低排放为指导，不能片面追求绿化效果，还应选择吸附二氧化碳能力较强的乔木、灌木和自然生态绿化，尽量减少使用人工草坪等吸附能力基本为零的绿化方式。
近几年，笔者为不同的房地产开发企业进行了不同项目的住宅（暖通）设计工作，并围绕“节能建筑、绿色建筑（3★）、住宅性能评价（3A）、低炭住宅”,参加了从方案规划阶段起直至施工图的设计工作。
住宅建筑设备节能有关的技术（措施）有：围护结构保温隔热；太阳能应用（供热水、采暖、光伏电）；外遮阳（窗）措施；新风置换（热回收）系统；再生水回用技术；有机垃圾生化处理技术；地源（水源）热泵应用技术；水体生态净化技术；辐射采暖及其采暖计量技术；产业化装修措施；立体停车库设计；屋顶绿化措施；户间降噪隔音措施等。
采用不同技术（措施），可以减少住宅建设和使用中的炭的排放。本文对可以减炭量化的一些技术（措施），在设计阶段，对住宅区的炭排放进行计算。
2 炭的排放量及减炭量计算
住宅的围护结构保温性能，空调、采暖设备的能效比，生活热水产生的方式，均直接影响住宅的CO2排放量。
2.1 建筑节能及其相应的CO2的减排放量
2.1.1 单位建筑面积CO2排放量的基准值BEc(kg/m2)
BEc=(ECref*EFy)+ *EFy 2-1
式中 ECref---参照建筑空调和采暖年耗电量（kwh/M2），并按房间空调器的能效比夏季为1.9,冬季为2.3计算
EFy---能源的CO2排放因子，Kg/kwh
Qh---每户全年生活热水耗热量，kwh/a
A---每户的平均建筑面积,M2。
式中，EFy的值按表2-1的数值进行计算。
表2-1能源的CO2排放因子，Kg/kwh
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能源的种类 |
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电 |
天然气 |
燃油 |
煤 |
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CO2排放因子 |
0.95 |
0.1984 |
0.31 |
0.39 |
式中，Qh按每户三口之家进行计算，则为2000kwh/a。按杭州市居住建筑整体能耗的中20%为电，80%为燃气计算，Qh值分为：电耗400kwh/a，燃气为1600kwh/a。
2.1.2 单位建筑面积CO2排放量的实际值PEc(kg/m2)
PEc=(EC*EFy)+ *EFy 2-2
式中 EC---设计建筑空调和采暖年耗电量（kwh/M2），空调、采暖的能效比按所选择的设备
2.2 节水及相应的CO2排放量
制水、供水、排水、污水处理过程中，均需要耗能，其分两方面：节约、高效利用水资源，减少生产、输送过程中所耗能所产生的CO2排放量，采用水资源回收降低耗能所减少的CO2排放量；污水处理中炭源转化所减排的CO2量。
2.2.1 单位面积CO2排放量的基准值BEw (kg/m2)
BEw=[W1Qb1+(W2+C2）*Qb2]/∑A 2-3
式中 W1---给水系统动力消耗产生的CO2,可取0.3kg/M3
W2---污水处理系统动力消耗产生的CO2,可取0.25kg/M3
C2---污水处理系统中炭源转化的CO2，可以取值0.55~0.85kg/M3
Qb1---住宅区生活用水基准值，m3/a
Qb2—排放至污水管网的生活污水量的基准值，m3/a
∑A---总建筑面积,M2。
2.2.2 单位面积CO2排放量的实际值PEw(kg/m2)
PEw=[W1*Q1+(W2+C2)*Q2+(W3+C3)*Q3]/∑A 2-4
式中 W3---住宅区污水处理站动力消耗产生的CO2，可取0.10~0.25kg/M3
C3---住宅区污水处理站炭源转化的CO2，可取0.10~0.55kg/M3
Q1---采用节水措施后，住宅区总自来水用水量，m3/a
Q2---采用节水措施后，住宅区排放至污水管网总污水量，m3/a
Q3---住宅区污水处理量，m3/a
2.3 绿化系统对CO2固炭量
住宅区的绿化，不仅带来视觉效果，还能吸收大气中的CO2。
单位面积CO2固炭量GCa(kg/m2)
GCa= * 2-5
式中 GCa---折算到单位建筑面积的绿化系统年CO2的固炭量 kg/m2
Gc---单位绿地面积的绿化系统40年CO2的固炭量 Kg/m2,其值必须大于600kg/m2（基准值）。
Rg---住宅区绿地率，%。
As—住宅区总用地面积M2。
表2-3不同栽植方式单位面积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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大小乔木、灌木、花草密植混种区（乔木平均栽植间距<3m，土壤深度>1m） |
1100 |
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大小乔木密植混种区（乔木平均栽植间距<3m，土壤深度>0.9m） |
900 |
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落叶大乔木（土壤深度>1m） |
808 |
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落叶小乔木、针叶木（土壤深度>1m） |
537 |
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密植灌木从(高1.3m，土壤深度>0.5m) |
438 |
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密植灌木从(高0.9m，土壤深度>0.5m) |
326 |
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密植灌木从(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 交通及对应的CO2排放量
住宅区周围有便利的交通网络，完善的服务设施，可以减少居民车辆出行，减少交通所产生的CO2的排放。
交通及对应的CO2排放量BTc(kg/m2)
BTc=(365*W*EFc*Ps)/∑A 2-6
式中 W---住宅区内居民每天在区内和周边步行公里数
EFc---机动车CO2排放因子，可取0.18kg/km
Ps—住宅区的机动车（位）数量
6.泄漏量 Ly
新建项目，不考虑旧有耗能设备转让其他用户的可能，一般Ly取值为0。
7.项目总减炭量
总减炭量ER(kg/m2)
ER=(BEc-PEc)+(BEw-PEw)+GCa+BTc-Ly 2-7
3 工程实例
3.1 工程概况
3.1.1 某住宅区（A），建筑用地面积 16.68万平方米
总建筑面积 28.40万平方米
绿地率 30%
机动车位数 1632辆
总户数 980户
以多层排屋及公寓为主，共有980户。以B-1号楼为例,其为三层的多层住宅，节能设计有关参数为：其围护结构主要保温为：外墙厚40聚苯颗粒保温砂浆，屋顶为厚60的挤塑聚苯板保温，外窗为断热铝合金单框低辐射中空玻璃窗6+12A+6遮阳型。因建筑不符合规定性指标，故采用“对比评定法”，进行节能综合性评价。
参照建筑：单位建筑面积能耗，单位面积空调耗电量18.82KWH/M2，单位面积采暖耗电量12.54kwh/m2,总单位面积能耗31.36kwh/m2。(按房间空调器的能效比夏季为1.9,冬季为2.3)
设计建筑：单位面积空调耗电量8.91KWH/M2, 单位面积采暖耗电量
5.94kwh/m2,总单位面积能耗14.85kwh/m2。该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗，节能率为55.0%。(按水源热泵的能效比夏季为3.8,冬季为4.0)
本项目采用地源热泵空调系统，室内采用风机盘管加全热换热器（新风）。冬季同时设置低温辐射地板采暖系统。
生活热水由太阳能提供，并设置电热作辅助加热。
设置雨水收集系统，可以满足景观、绿化用水的需要。
日用水量:1170m3，日污水排放量：995m3，年雨水收集：95934m3。
3.1.2 某住宅区（B），建筑用地面积 64228平方米
总建筑面积 176535平方米
绿地率 30%
机动车位数 1173辆
总户数 1131户
建筑层数 最高30层
以1号楼为例：其为30层的高层住宅，节能设计有关参数为：
其围护结构主要保温为：外墙厚70聚苯颗粒保温砂浆，屋顶为厚80的挤塑聚苯板保温，外窗为断热铝合金单框低辐射中空玻璃窗(6+12A+6)遮阳型。因建筑不符合规定性指标，故采用“对比评定法”，进行节能综合性评价。
参照建筑：单位建筑面积能耗，单位面积空调耗电量26.62KWH/M2，单位面积采暖耗电量19.09kwh/m2,总单位面积能耗45.71kwh/m2。
设计建筑：单位面积空调耗电量16.29KWH/M2, 单位面积采暖耗电量15.68kwh/m2,总单位面积能耗31.97kwh/m2，该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗，节能率为65.0%。
本项目按户设置多联机空调（热泵系统）进行预留，设备由业主自理。
生活热水为小区集中热水供应。
设置雨水收集系统，满足景观、绿化用水的需要。
日用水量:1259m3，日污水排放量：1025m3，年雨水收集：24820m3。
3.2 炭排放量的计算（kg/m2）
根据公式2-1～2-7，可以得到A、B住宅小区各项炭排（减）放量，见表3-2。
表3-2 住宅区（A）、（B）的各项炭排（减）放量（kg/m2）
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项目 |
住宅区（A） |
住宅区（B） |
备注 |
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参照建筑 |
设计建筑 |
参照建筑 |
设计建筑 |
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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 |
按落叶大乔木，CO2固炭量808kg/m2计算 |
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Btc |
―― |
―― |
受人的个体影响太大，本文不考虑 |
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总减炭量（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 |
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从表3-2中可以看到，引起减炭量最大的为建筑物的单位建筑面积能耗的减小，而单位建筑面积能耗的大小，除受建筑物围护结构保温性能影响外，空调（采暖）的能效比有很大的关系。本文中住宅区（A）采用地源热泵空调系统，而住宅区（B）,采用分体空调（设计按户式中央空调预留，故能耗分析中，仍按分体空调器进行）。生活热水的太阳能利用，其减炭量可以达到10％；非草坪式的绿化、雨水回收（仅满足小区的景观和绿化用水），其减炭量两项相加也可以达到5～7％。
4 结束语
本文以工程设计实例，对住宅区的减炭量进行了定量分析，在提高住宅节能设计标准前提下，提高空调（采暖）设备的能效比，对住宅区的减少炭的排放量有较大的作用。同时，生活热水的太阳能利用，绿化、雨水回收等，均对住宅区的减少炭的排放量有一定的作用。
参考文献：
1．清华大学建筑节能研究中心,著.中国建筑节能年度发展研究报告2010.
北京：中国建筑工业出版社,2010
2．赫斌，林泽，马秀琴主编.建筑节能与清洁发展机遇.北京：中国建筑工业出版社,2010
3．龙惟定，张改景，梁浩等.低炭建筑的评价指标初探.暖通空调,2010,40(3)
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