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绿 色 建 筑 Green Building绿色建筑2023年 第3期050城市新建社区建筑碳排放计算方法探讨城市新建社区建筑碳排放计算方法探讨周亿冰（上海市建筑科学研究院有限公司，上海 201100）摘要：社区是实现绿色低碳发展的核心场所，其作为人们工作和生活的基本单元，是城市践行低碳理念的重要空间载体。聚焦新建社区建筑运行阶段的能源碳排放，通过分析我国新建社区碳排放计算面临的问题与挑战，结合文献调研和实践经验，探索适用于城市新建社区的建筑能源碳排放估算方法，从而指导相关社区项目进行快捷而又准确的建筑能源碳排放量计算。关键词：新建社区；碳排放计算；建筑；能源中图分类号：TU111.19+5 文献标志码：B 文章编号：1674-814X（2023）03-050-050 引 言“双碳”目标是我国为应对全球气候变化而作出的庄严承诺，也是“十四五”和2035远景时期经济社会发展的主要目标之一。社区是实现绿色低碳发展的核心场所，其作为人们工作和生活的基本单元，是城市践行低碳理念的重要空间载体。2021年，国务院发布的2030年前碳达峰行动方案提出建设绿色社区。中共中央办公厅、国务院办公厅印发的关于推动城乡建设绿色发展的意见要求“深入开展绿色社区创建行动”。上海市生态环境局于2021年印发的上海市低碳示范创建工作方案要求，“十四五”期间在全市范围内创建完成一批高质量的低碳发展实践区和低碳社区。在此背景下，城市新建社区需要在前期规划及方案阶段进行初步摸底，为后续的社区低碳设计方案比选和碳中和路径规划提供基石。笔者着手分析我国新建社区碳排放计算的研究现状与问题，进而参照GHG Protocol对碳排放源的分类，探索适用于城市新建社区的建筑能源碳排放估算方法，其中包括化石燃料、外购能源、制冷设备、灭火器和可再生能源的碳排放计算方法。1 新建社区碳排放计算的研究现状与问题2015年，国家发展改革委印发低碳社区试点建设指南，给出了“低碳社区”的定义，即通过构建气候友好的自然环境、房屋建筑、基础设施、生活方式和管理模式，降低能源资源消耗，实现低碳排放的城乡社区。目前，房地产的开发模式从单一建筑逐渐向多功能社区发展，此类项目介于城区和单一建筑群之间，是具有复合功能的建筑群，用地面积从几公顷到几十公顷不等。在“双碳”目标背景下，地方政府与开发商对新建社区提出了创建低碳社区和碳中和社区的要求。对社区碳排放进行评估是实现社区碳中和的基础，碳核算结果的准确性将在很大程度上影响碳中和的实施难度和最终成效。在社区碳排放计算过程中，建筑是最为重要的一部分，对其计算方法的研究对后续社区碳排放的研究具有重要作用。社区属于地域边界，相比国家、地区、企业和项目等具有不同的排放特征，其碳排放计算方法也具有差异性。目前，建筑领域碳排放核算的研究可以分为两个维度：一是微观层面，即对建筑单体的碳排放核算；二是宏观层面，即对国家、城市、区域等建筑碳排放的核算。在微观层面，各个国家或地区的研究机构针对单体建筑全生命周期制定了相关的核算体系，如英国居住建筑能效标识标准评估程序、德国可持续建筑评估技术体系（DGNB）、中国CECS 347：2014 建筑碳排放计量标准和GB/T 513662019建筑碳排放计算标准等，均以ISO14044：2006生命周期评价方法为基本框架。不过，由于碳排放清单、排放边界和生命周期划分的差异，导致目前缺乏统一公认的单体建筑碳排放计量标准。在宏观层面，宏观建筑碳排放核算多是以年度区域建筑碳排放为单位的横截面数据，核算方法大体上可以分为利用统计数据拆分核算建筑能耗1，以及基于各类建筑的用能强度和经济指标构建建筑能耗核算模型2。前者仅适用于既有建筑的碳排放核算，而既有建筑和新建建筑皆可使用后者。碳排放的计算普遍采用“活动量排放因子”的排放Green Building 绿 色 建 筑 绿色建筑2023年 第3期051系数法3。综上所述，当前新建社区建筑碳排放计算面临的问题主要包括以下三个方面：（1）社区概念局限于以住宅为主要功能的居住区，需顺应混合用地的综合型社区发展趋势，丰富社区功能属性；（2）社区碳排放评估方法的计算边界和计算方法没有统一的定义，且目前暂无普适性的社区碳排放计算方法和碳排放因子数据库4；（3）新建社区无法通过能源账单获取碳排放活动量数据，尤其是前期规划阶段建筑设计尚未深化，确定合理的碳排放活动量有一定难度。基于以上问题，新建社区建筑能源碳排放计算应尽可能全面覆盖碳排放活动和排放主体，并选取合理的碳排放因子和碳排放活动量，形成一套适用于大部分新建社区碳排放的计算方法。2 新建社区建筑能源碳排放计算方法目前，国内外常用的碳排放核算方法包括GHG Protocol、IPCC 2006、ISO 14064、PAS 2070等，其中，GHG Protocol的适用对象更全面，可用于城市和社区的能源、建筑、交通、废弃物等领域的温室气体核算。因此，社区建筑碳排放计算方法的建立将以GHG Protocol为主要参考依据，参照其对碳排放源的分类。碳排放主要包括建筑、交通、废弃物、碳汇等方面，其中，建筑运行阶段碳排放占比最大。社区碳排放构成如图1所示。图 1 社区碳排放构成 由图1可知，社区建筑碳排放主要涉及社区内建筑、公共设施（如道路照明等）在运行阶段的用能活动所产生的排放，包括供暖、炊事等带来的化石燃料燃烧，社区外购的电力、热力等能源消耗，制冷设备和灭火器在使用过程中和泄露时逸散的碳排放，以及可再生能源产生的碳减排量。若社区内存在能源站且为本社区服务，则计算时需避免碳排放的重复计算。（1）化石燃料社区内锅炉、厨房、供暖、发电机等化石燃料燃烧所产生的碳排放，记为B1，计算方法如式（1）所示。式（1）式（1）中，Ai为燃料燃烧量，kg或m3；EFi为燃料碳排放B1 AiEFini1因子，kgCO2/kg或kgCO2/m3；i为燃料类型，如燃煤、天然气等。在国家“双碳”目标、清洁供暖、建筑节能低碳政策的指引下，城市新建社区内的传统化石燃料如燃煤正逐渐被淘汰或者被清洁能源替代，目前主要用于供暖和炊事的化石燃料是天然气、生物质燃料和少量燃煤。新建社区的化石燃料消耗量可以根据国家或地方相关标准中的燃料消耗指标结合使用人数来估算。例如，GB/T 511612016民用建筑能耗标准中给出了居住建筑的燃气消耗指标的约束值。北方严寒和寒冷地区的社区还需考虑冬季供暖使用的化石燃料，这部分燃料消耗量可以参考国家现行能耗标准的供暖能耗指标进行估算。例如，GB/T 511612016针对严寒和寒冷地绿 色 建 筑 Green Building绿色建筑2023年 第3期052区建筑供暖能耗分别给出了建筑供暖能耗和建筑耗热量两种指标，建筑供暖能耗指标适用于使用天然气或燃煤供暖的建筑，建筑耗热量指标适用于使用外购热力供暖的建筑。化石燃料的碳排放因子是由燃料本身的含碳量和碳氧化率计算得出的，因燃料种类而异。GB/T 513662019建筑碳排放计算标准附录A中给出的化石燃料碳排放因子是单位热值CO2排放因子，需要结合燃料本身的热值进行换算才能和燃料消耗量的单位统一。常用石化燃料CO2排放因子如表1所示。表 1 常用化石燃料CO2排放因子燃料种类单位热值CO2排放系数/（tCO2/TJ）平均低位发热量密度/(kg/L)CO2排放因子无烟煤94.4423 210 kJ/kg2.191 952 kgCO2/kg烟煤89.0022 350 kJ/kg1.989 150 kgCO2/kg褐煤98.5614 080 kJ/kg1.387 725 kgCO2/kg焦炭100.6028 435 kJ/kg2.860 561 kgCO2/kg原油72.2342 620 kJ/kg0.813.078 443 kgCO2/L燃料油75.8240 190 kJ/kg0.853.047 206 kgCO2/L汽油67.9144 800 kJ/kg0.733.042 368 kgCO2/L柴油72.5943 330 kJ/kg0.863.145 325 kgCO2/L喷气煤油70.0744 590 kJ/kg0.783.124 421 kgCO2/L一般煤油70.4343 070 kJ/kg0.803.033 420 kgCO2/L液化天然气（LNG）61.8141 868 kJ/kg0.452.587 861 kgCO2/L液化石油气（LPG）61.8147 310 kJ/kg0.582.924 231 kgCO2/L炼厂干气65.4046 050 kJ/kg0.603.011 670 kgCO2/L石脑油71.8745 010 kJ/kg0.703.234 869 kgCO2/L石油焦98.8232 500 kJ/kg3.211 650 kgCO2/kg天然气55.5438 931 kJ/m32.162 228 kgCO2/m3常用化石燃料的低位热值可参考中国温室气体清单研究和IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版中的缺省值。地方政府在推动低碳社区创建工作中也会对主要化石燃料的排放因子提出建议值供优先考虑，如上海市低碳示范创建工作方案给出了天然气的碳排放因子为2.184 kgCO2/m3。（2）外购能源主要包括社区建筑、道路等设施使用的外购电力、热力、蒸汽等能源，将能源消耗量乘以对应的碳排放因子，即可计算出外购能源所产生的碳排放量，记为B2，计算方法如式（2）所示。式（2）B2 EiEFini1式（2）中，Ei为外购能源的量，kWh或kJ；EFi为外购能源的当量排放因子，kgCO2/kWh或kgCO2/kJ；i为外购能源类型（如电力、热力、蒸汽等）。对于新建社区而言，建筑电力和热力可以通过能耗模拟、现行标准中的建筑能耗估算所需的外购能源量。可参考的能耗标准包括GB 550152021建筑节能与可再生能源利用通用规范、GB/T 511612016民用建筑能耗标准或者地方出台的公共建筑和居住建筑能耗标准中的单位面积能耗指标以及绿色建筑认证中的节能要求。需要注意的是，不同标准中的能耗指标所涵盖的能耗范围有所不同，如表2所示。表 2 不同建筑能耗标准对比标准名称能耗范围节能要求GB/T 511612016民用建筑能耗标准供暖、制冷、通风、空调和照明等和各类建筑内活动（如办公、家电、电梯、生活热水等）的用能GB 550152021建筑节能与可再生能源利用通用规范建筑供暖、供冷与照明能耗，不包含插座、电梯、生活热水等能耗新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平应在2016年执行的节能设计标准的基础上分别降低30和20%GB/T 503782019绿色建筑评价标准供暖、空调系统能耗7.2.4得分项要求建筑供暖空调负荷降低5%以上GB/T 513502019近零能耗建筑技术标准供暖、通风、空调、照明、生活热水、电梯的终端能耗量，包含可再生能源超低能耗建筑、近零能耗建筑的建筑能耗水平应较国家标准GB 501892015公共建筑节能设计标准分别降低50%和60%75%以上Green Building 绿 色 建 筑 绿色建筑2023年 第3期053社区内公共设施主要是道路照明，包括路灯照明、景观灯照明等能源消耗产生的碳排放。可通过各类灯具的功率、数量和照明时间推算用电量，路灯照明功率密度可参照CJJ 452015城市道路照明设计标准选取。关于外购电力的碳排放因子，目前主流使用的是全国电网平均排放因子和区域电网平均排放因子（甚至省级电网平均排放因子）。这两种排放因子各有优劣，需要根据政策动向和社区所在地区的具体情况选择。区域和省级电网平均排放因子相对于全国电网排放因子更能如实反映当地的电力排放水平。由于各地电力结构不同，使得被纳入碳市场的主体因地区不同导致碳排放差异巨大，电网排放因子因此成为影响碳排放量的主要因素。此外，电网平均排放因子会根据电网供电结构调整进行更新，而区域排放因子自2012年后就再未更新。上海市生态环境局于2022年2月发布的关于调整本市温室气体排放核算指南相关排放因子数值的通知则将上海电