建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化研究

王侃宏 趙亮 羅景輝 江曉峰 侯佳松 袁曉華

摘 要：建筑行業(yè)因高耗能、高排放、減碳潛力大、投資收益高等特點(diǎn)，已成為當(dāng)前低碳研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。文章通過(guò)借鑒較為成熟的CDM方法學(xué)、自愿減排方法學(xué)，結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及項(xiàng)目的實(shí)際情況給出建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化方法方法。并通過(guò)項(xiàng)目實(shí)例驗(yàn)證了本方法的適用性。

關(guān)鍵詞：碳排放；量化；建筑給排水系統(tǒng)；MRV

1 概述

溫室氣體排放對(duì)全球氣候的影響是相氣候變化問(wèn)題是全球性的挑戰(zhàn)，需要大規(guī)模的共同行動(dòng)，世界上任何地方的溫室氣體排放對(duì)全球氣候的影響是相同的。在我國(guó)將節(jié)能減排列為約束性指標(biāo)以來(lái)，國(guó)家主要通過(guò)行政及經(jīng)濟(jì)手段推動(dòng)節(jié)能減排工作。據(jù)我國(guó)水利部《2013年中國(guó)水資源公報(bào)》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年用水量大約為7548億立方米，其中生活用水占21.7%。同時(shí)，建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能減排是一個(gè)前景十分廣闊、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分顯著的領(lǐng)域，是可持續(xù)展戰(zhàn)略中必不可少的內(nèi)容，文章也只是管中窺豹，以期在這個(gè)領(lǐng)域中的更大發(fā)展。

2 建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化勢(shì)在必行

目前，我國(guó)建筑能耗約占社會(huì)總能耗的1/3，建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排是我國(guó)節(jié)能減排及應(yīng)對(duì)氣候變化工作中不可或缺的重要組成部分。根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）第四次評(píng)估報(bào)告可知，建筑行業(yè)是能源消耗、溫室氣體排放的重要源頭；也是溫室氣體減排效果好、成本最低投資收益最高的行業(yè)。目前，我國(guó)正在積極的建立碳市場(chǎng)，試圖通過(guò)碳市場(chǎng)這種低成本、高效率的市場(chǎng)機(jī)制促進(jìn)我國(guó)各行業(yè)的節(jié)能減排。2011年國(guó)家發(fā)改委已經(jīng)批準(zhǔn)建立碳交易區(qū)域試點(diǎn)，要逐步建立碳排放交易市場(chǎng)，其中北京、天津、上海等成為我國(guó)首批碳排放權(quán)交易試點(diǎn)區(qū)域。但是，我國(guó)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化標(biāo)準(zhǔn)。

3 建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化

3.1 確定項(xiàng)目邊界

項(xiàng)目邊界指的是一個(gè)物理和地理的邊界，它包括項(xiàng)目參與方可控的、數(shù)量巨大的、而且合理歸因于項(xiàng)目活動(dòng)的所有溫室氣體排放。劃定項(xiàng)目邊界的目的是準(zhǔn)確全面的確定項(xiàng)目涉及的排放源，避免遺漏相關(guān)排放源，保證項(xiàng)目減排量計(jì)算的準(zhǔn)確性。

3.2 確定項(xiàng)目排放量

項(xiàng)目的碳排放量是在建筑正常運(yùn)行一個(gè)計(jì)入期（通常為一年）內(nèi)的排放量，現(xiàn)階段的計(jì)算的項(xiàng)目排放量只是估算值，監(jiān)測(cè)階段將對(duì)估算過(guò)程中不確定參數(shù)進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測(cè)，在核查階段用監(jiān)測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)代替預(yù)估值計(jì)算出項(xiàng)目的實(shí)際的排放量。

3.3 項(xiàng)目碳排放量化方法

建筑給排水系統(tǒng)的碳排放量計(jì)算如下：

PEn=PEp+RE （1）

式中：PEn-項(xiàng)目活動(dòng)中，給排水系統(tǒng)排放量（tCO2e/a）；PEp-項(xiàng)目活動(dòng)中，給水泵的排放量（tCO2e/a），按照式2計(jì)算；RE-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水所產(chǎn)生的排放量（tCO2e/a），按照式3計(jì)算。

項(xiàng)目活動(dòng)中，給水泵的排放量計(jì)算如下：

（2）

式中：pi-項(xiàng)目活動(dòng)中，i型號(hào)給水循環(huán)泵的功率（kw）；Ti-項(xiàng)目活動(dòng)中，i型號(hào)給水循環(huán)泵的運(yùn)行時(shí)間（h）；Ψ-項(xiàng)目活動(dòng)中，變頻終端的節(jié)電率，若采用變頻終端則取值為0.2-0.25，若無(wú)變頻終端則取值為0；EFe-電網(wǎng)排放系數(shù)（tCO2/Mwh），按中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)排放因子取值。

全日制有集中供熱水供應(yīng)系統(tǒng)的耗熱量按下式進(jìn)行計(jì)算：

（3）

式中：RE-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水所產(chǎn)生的排放量（tCO2e/a）；RE1-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水所產(chǎn)生的排放量上限值（tCO2e/a），按式4計(jì)算；RE2-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水所產(chǎn)生的排放量理論值（tCO2e/a），按式5計(jì)算。

（4）

式中：p-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水設(shè)備i的功率（tCO2e/a）；Ti，j-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水設(shè)備i的運(yùn)行時(shí)間（h/a）；i-項(xiàng)目活動(dòng)中，生產(chǎn)熱水設(shè)備的型號(hào)；j-項(xiàng)目活動(dòng)中，i型號(hào)生產(chǎn)熱水設(shè)備的數(shù)量；EFe-電網(wǎng)排放系數(shù)（tCO2/Mwh），按中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)排放因子取值。

（5）

式中：q-項(xiàng)目活動(dòng)中，該建筑熱水用量（m3）取值參照GB50015-2010《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》；ρr-項(xiàng)目活動(dòng)中，熱水密度（1000kg/m3）；Cp-項(xiàng)目活動(dòng)中，水的比熱（4.187kJ/（kg*℃））；tr-項(xiàng)目活動(dòng)中，熱水溫度，tr=60℃；to-項(xiàng)目活動(dòng)中，冷水溫度，取值參照GB50015-2010《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》；CF-項(xiàng)目活動(dòng)中，GWh到TJ的轉(zhuǎn)換因子，為常數(shù)3.6；EFe-電網(wǎng)排放系數(shù)（tCO2/Mwh），按中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)排放因子取值。

4 項(xiàng)目實(shí)例

4.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為北京市某14層的綜合辦公樓，給排水給排水系統(tǒng)采用分區(qū)供水1-4層為I區(qū)，由市政給水管網(wǎng)直接供水；5-14層為II區(qū)，由給水泵供水，在屋頂設(shè)有水箱供水。排水系統(tǒng)在底層的單獨(dú)排放，排水立管設(shè)伸頂通氣管，最后在排入市政管網(wǎng)。

該建筑的給水系統(tǒng)中耗能設(shè)備有兩臺(tái)（一用一備）11kw的II區(qū)給水泵，2臺(tái)0.75kw的循環(huán)泵對(duì)整棟樓供熱水，一臺(tái)12kw電熱水鍋爐為整個(gè)建筑提供熱水。

4.2 項(xiàng)目碳排放量計(jì)算

根據(jù)文章提出的建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化方法，該項(xiàng)目的碳排放計(jì)算方如下所示：

項(xiàng)目活動(dòng)中，水泵排放量計(jì)算如下：

（6）

式中：pi-熱水給水泵的功率2*0.75kw，生活用水給水泵的功率11kw；Ti-給水循環(huán)泵的運(yùn)行時(shí)間2860h/a；Ψ-變頻終端的節(jié)電率0.25；EFe-電網(wǎng)排放系數(shù)0.81145 tCO2/Mwh；PEp，z-循環(huán)給水泵排放量估算值21.75tCO2e/a。

熱水制備的碳排放量計(jì)算：

（7）

式中：p-生產(chǎn)熱水設(shè)備i的功率12kw；Ti，j-生產(chǎn)熱水設(shè)備i的運(yùn)行時(shí)間2860h/a；j-i型號(hào)生產(chǎn)熱水設(shè)備1臺(tái)；EFe-電網(wǎng)排放系數(shù)0.81145 tCO2/Mwh；RE1-生產(chǎn)熱水所產(chǎn)生的排放量上限值27.86 tCO2e/a。

（8）

式中：q-該建筑熱水用量565.06m3；ρr-熱水密度1000kg/m3；Cp-水的比熱4.187kJ/（kg*℃）；tr-熱水溫度，tr=60℃；t0-北京市冷水計(jì)算溫度15℃；CF-GWh到TJ的轉(zhuǎn)換因子，為常數(shù)3.6；EFe-電網(wǎng)排放系數(shù)0.81145tCO2/Mwh；ηrs-熱水設(shè)備的效率90%；RE2-生產(chǎn)熱水所產(chǎn)生的排放量理論值26.67 tCO2e/a。

所以，項(xiàng)目活動(dòng)中，建筑給排水系統(tǒng)排放量PEn為48.42 CO2e/a。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）建筑給排水系統(tǒng)碳排放量是可以量化的；（2）項(xiàng)目邊界、項(xiàng)目基準(zhǔn)線的選擇是項(xiàng)目進(jìn)行碳減排量化的重點(diǎn)；（3）給出了建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化方法；（4）本量化方法可以為建筑給排水系統(tǒng)碳排放量化提供參考。