基于CLA模型家庭能耗直接碳排放量研究
——以南京市浦口區(qū)為例

■ 陳文宇 CHEN Wenyu 朱隆斌 ZHU Longbin

0 引言

隨著全球氣候變暖成為全球關(guān)注的共同問題，低碳發(fā)展作為一種低能耗、低污染、可持續(xù)的發(fā)展模式，已得到國際社會的普遍認(rèn)同。社區(qū)作為低碳社會和低碳城市建設(shè)的基本單元，是推進(jìn)低碳發(fā)展的重要抓手，受到廣泛重視。國際能源機(jī)構(gòu)（IEA）數(shù)據(jù)顯示，2014年在經(jīng)合組織（OECD）國家總體碳排放中,居住部門直接碳排放占到8%，電力和熱力部門的直接碳排放占42%；而在電力和熱力的碳排放中，居住部門又占到12%。在歐美國家，城市碳排放的30%～40%與家庭有關(guān),2008年，美國家庭碳排放占比達(dá)到38%[1]。在日本的多個城市，城市居民生活的碳排放比例占到城市總量的15%以上[2]。在我國，居民生活終端能源消費(fèi)比例高居第二位，僅次于工業(yè)能源消費(fèi)；2015年，居民生活能源消費(fèi)占到能源消費(fèi)總量的12%[3]。

家庭作為產(chǎn)品和服務(wù)消費(fèi)的終端主體，其能源消耗及碳排放問題正日益引起國際社會和科學(xué)界的廣泛關(guān)注[4]。為此，國內(nèi)外學(xué)者展開了大量研究，研究內(nèi)容主要包含家庭碳排放的影響因素、對環(huán)境的負(fù)面影響及碳排放計(jì)算方法等。一些研究結(jié)果表明，家庭能耗直接碳排放在家庭直接碳排放中占據(jù)很大比例[5-8]。

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)2030年，我國的城鎮(zhèn)化率將達(dá)到70%，屆時(shí)將新增2億居民進(jìn)入城鎮(zhèn)，巨大的人口規(guī)模使社區(qū)成為減碳的關(guān)鍵領(lǐng)域。在此背景下，從家庭能耗直接碳排放入手，開展碳排放影響因素及節(jié)能減排措施的研究具有重要意義。本文基于CLA（消費(fèi)者生活方式方法）模型，以問卷調(diào)查的方式獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，定量分析家庭能耗直接碳排放分項(xiàng)，探求城市家庭能耗直接碳排放的影響機(jī)制，進(jìn)而提出相應(yīng)節(jié)能減排措施，以期為低碳社區(qū)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

1.1 研究模型

消費(fèi)者生活方式方法模型（Consumer Lifestyle Approach,CLA）是由Bin和 Dowlatabadi（2005）提出的一種能夠預(yù)測家庭碳排放的方法，其在美國家庭碳排放的研究中首次運(yùn)用了此方法，后被眾多學(xué)者引用。該模型的實(shí)踐意義在于通過理解消費(fèi)者的個體行為從而制定出更好的公共政策。CLA模型中，“消費(fèi)者”指為個人或家庭消費(fèi)而購買和使用產(chǎn)品與服務(wù)的實(shí)體；“生活方式”指一種影響消費(fèi)行為并反映出來的生活方式。模型構(gòu)建了外部環(huán)境、個人選擇、家庭特征、消費(fèi)者選擇及消費(fèi)行為產(chǎn)生的后果之間的內(nèi)在聯(lián)系，并將居民家庭消費(fèi)支出與工業(yè)中相關(guān)的行業(yè)部門對應(yīng)起來，從而能夠根據(jù)居民家庭的消費(fèi)支出情況與相應(yīng)部門的碳排放強(qiáng)度，計(jì)算出居民家庭碳排放量。但由于不同因素的交互作用，且其中許多因素會隨著時(shí)間的推移而變化以適應(yīng)新的環(huán)境，使得了解消費(fèi)者行為變得復(fù)雜。CLA模型恰好提供了一個跨學(xué)科的框架，以理清眾多相互作用的因素[9]（圖1）。

1.2 數(shù)據(jù)獲取與指標(biāo)構(gòu)建

本次研究數(shù)據(jù)主要通過訪談及問卷調(diào)查獲得。調(diào)查樣本分為居住區(qū)選擇和住戶選擇：①居住區(qū)選擇按照能夠體現(xiàn)不同類型、不同規(guī)模、不同建設(shè)年代及不同居住人群等樣本要求，涵蓋了舊城老居住區(qū)、安置房、花園小區(qū)等多種類型；②住戶選擇則涵蓋不同戶型和家庭類型的住戶。研究最終選取了南京市浦口區(qū)5個社區(qū)進(jìn)行調(diào)查（圖2），于2018年2～5月進(jìn)行問卷調(diào)查，共發(fā)放問卷200份，其中有效問卷173份，問卷有效率為86.50%。

圖1 CLA模型框架圖

根據(jù)CLA模型的構(gòu)建要求，研究的指標(biāo)構(gòu)建包括碳排放量（因變量）和影響因素（自變量）兩部分。其中，因變量指家庭能耗直接碳排放量；自變量包括小區(qū)特征、住房特征、生活方式、家庭特征四部分（表1）。

1.3 碳排放計(jì)算方法

本研究的家庭直接用能指家庭范圍內(nèi)消費(fèi)的化石燃料（天然氣、液化石油氣、煤氣等）及電力、水力、熱力（集中供暖）等能源產(chǎn)品[10]。根據(jù)社區(qū)現(xiàn)狀調(diào)查，其家庭能源消耗方式主要是天然氣、電力和水力。碳排放量的計(jì)算采用《IPCC溫室氣體碳排放清單指南》提出的排放系數(shù)法，基本公式為：

圖2 調(diào)查選點(diǎn)分布圖

CE=EF×AD

式中， CE—單項(xiàng)活動碳排放量；

EF —碳排放系數(shù)；

AD—能源消耗量。

家庭能耗直接碳排放量為各單項(xiàng)能源消耗碳排放之和。本文使用的碳排放系數(shù)主要來源于中國科技部2007年發(fā)布的《全民節(jié)能減排手冊》[11]及臺灣“經(jīng)濟(jì)部能源局”數(shù)據(jù)（表2）。

1.4 研究方法與數(shù)據(jù)預(yù)處理

根據(jù)問卷設(shè)計(jì)，家庭常住人口數(shù)等連續(xù)的數(shù)量指標(biāo)可直接使用，其他變量如年齡、家庭收入、受教育程度等需用虛擬變量測度[7]，進(jìn)行數(shù)據(jù)的虛擬變量賦值及基本特征分析（表3）。

在影響因素的分析上，本文主要采用SPSS17.0中的單因素方差分析、一元線性回歸及多元線性回歸等方法。首先，通過單因素方差分析以確定對家庭能耗直接碳排放有影響的有效因子；其次，在進(jìn)行多元回歸之前，對各因子進(jìn)行一元線性回歸分析，以確定每一個自變量與因變量呈現(xiàn)線性關(guān)系，在此基礎(chǔ)上才能構(gòu)建多元線性回歸；最后，通過多元分析確定各個因子對家庭能耗直接碳排放的綜合效應(yīng)及各自對碳排放影響的顯著程度。

表1 城市家庭能耗直接碳排放調(diào)查指標(biāo)體系

表2 碳排放類別與碳排放系數(shù)

2 家庭能耗碳排放量特征及影響因素分析

2.1 家庭能耗直接碳排放量特征分析

對南京浦口區(qū)5個社區(qū)家庭能耗碳排放的調(diào)查結(jié)果顯示，戶均年家庭能耗直接碳排放量為2 489.36kg，人均年能耗直接碳排放量為796.73kg。家庭用電、氣、水的碳排放量比例為82:17:1，可見家庭用電是影響家庭能源消耗直接碳排放量的最主要方面。

2.2 影響因子判斷

采用單因素方差分析以確定單一因素是否對因變量產(chǎn)生顯著影響。進(jìn)行單因素方差分析的前提是樣本整體要滿足正態(tài)分布，因此，在進(jìn)行分析之前，需進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，只有方差齊性檢驗(yàn)中的Sig值＞0.05（即通過檢驗(yàn)），才可進(jìn)行單因素方差判斷。若顯著性水平P ＜ 0.05，則表明該因子對家庭能耗直接碳排放量存在顯著影響，應(yīng)拒絕零假設(shè)。

分析結(jié)果表明，家庭作息時(shí)段及平均年齡未通過方差齊性檢驗(yàn)（ Sig=0.000），小區(qū)建設(shè)規(guī)模（F=1.051，P=0.352）、建設(shè)年代（F=4.982，P=0.008）、建筑類型（F=6.998，P=0.009）、樓層（F=1.323，P=0.169），未通過0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，表明以上6個因子對家庭能耗直接碳排放沒有顯著影響。其他8個因子（容積率、住房面積、房間數(shù)、空調(diào)使用習(xí)慣、家庭常住人口數(shù)、家庭結(jié)構(gòu)、家庭年收入、成人平均受教育水平）均是家庭能耗直接碳排放量的有效影響因子。

表3 主要調(diào)查數(shù)據(jù)虛擬變量賦值及基本特征表

2.3 影響因子主次及其影響特征

當(dāng)研究的問題涉及兩個及兩個以上因素時(shí)，需建立多元回歸方程，以確定各個自變量對因變量的單獨(dú)效應(yīng)和綜合效應(yīng)。多元回歸分析能夠評定各個自變量對因變量的相對重要性程度，以便抓取最顯著影響因子。依據(jù)單因素方差分析的分析結(jié)果，對8個具有顯著性影響的因子進(jìn)行各自的一元線性分析，結(jié)果顯示：各因子均滿足與因變量間呈線性關(guān)系的要求，能夠進(jìn)行下一步多元線性回歸。

為篩選影響程度最大的因子，本次研究主要采用Backward回歸法，將回歸分析中P＞0.02的因子容積率、家庭結(jié)構(gòu)、成人平均受教育程度、住房面積逐步剔除，保留主要因子。結(jié)果（表4）顯示，顯著性P值為0.000，各因子回歸系數(shù)t均通過了（P＜0.02）的檢驗(yàn)，說明篩選出的因子與家庭能耗直接碳排放相關(guān)性顯著[12]。F值越大表明回歸效果越好，數(shù)據(jù)顯示F值為114.575，回歸效果較好。 R2表示因變量總體變異中被所有自變量所解釋的比例，表明整個方程能夠解釋家庭能耗碳排放量的73.2%。根據(jù)回歸系數(shù)可知，4個因子與家庭能耗直接碳排放均呈正相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)欄的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)的絕對值可以用于比較各個因子對家庭能耗碳排放量的影響程度，即家庭收入情況（0.425）＞家庭常住人口數(shù)（0.327）＞房間數(shù)（0.239）＞空調(diào)使用習(xí)慣（0.132）?？梢姡彝ヌ卣鲗彝ツ芎闹苯犹寂欧帕坑绊懽顬轱@著。

3 對低碳社區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)的啟示

通過對家庭能耗直接碳排放量特征及影響因素的研究，明確了碳排放的主要影響因素，在此基礎(chǔ)上，針對低碳社區(qū)建設(shè)，我們提出改進(jìn)直接可控因子，影響間接可控因子[12]，激發(fā)公眾參與三類策略。

3.1 通過規(guī)劃改進(jìn)直接可控因子，建設(shè)低碳社區(qū)

直接可控因子包括小區(qū)特征和住房特征，其容積率、住房面積及房間數(shù)均是家庭能耗直接碳排放量的影響因子。其中，住房面積及房間數(shù)與碳排放量呈正相關(guān)，容積率與碳排放量呈負(fù)相關(guān)。研究表明，低碳社區(qū)的理想模式是住房面積小、戶型房間數(shù)少、容積率低，但低碳模式往往是多個因子綜合作用，且在滿足居民需求下的共同結(jié)果，往往更為復(fù)雜。因此，結(jié)合本文研究結(jié)論，建議可采取以下措施：

（1）高效緊湊的戶型設(shè)計(jì)。在明確居住對象并了解其生活需求的基礎(chǔ)上，以更小的面積及更能高效利用房間的戶型設(shè)計(jì)，輔以低碳技術(shù)設(shè)計(jì)，將有助于減少居民對用電來滿足供暖制冷的依賴。

表4 多元線性回歸結(jié)果

（2）合適的容積率。盡管低的容積率可能意味著居住區(qū)更好的通風(fēng)環(huán)境，可使居民的能源使用需求減少，但在城市發(fā)展建設(shè)需求下，低容積率難以實(shí)現(xiàn)，一味地追求過低或過高的容積率都不科學(xué)。王偉強(qiáng)等通過對上海54個小區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，家庭能耗碳排放量在住區(qū)容積率中具有區(qū)段波動特征，得出不同容積率住區(qū)家庭能耗碳排放差異是由于家庭人口、收入水平等社會因素疊合作用的結(jié)果[13]。本次研究表明，低容積率有利于低碳社區(qū)建設(shè)，但考慮城市建設(shè)現(xiàn)狀等物質(zhì)原因、居住人口等社會原因，合適的居住區(qū)容積率才應(yīng)是低碳社區(qū)建設(shè)需要詳細(xì)進(jìn)行模擬研究、綜合考慮的選擇。

3.2 通過規(guī)劃影響間接可控因子，引導(dǎo)低碳生活

已有研究表明，城市規(guī)劃的減碳機(jī)制是：通過規(guī)劃組織合理的城市空間結(jié)構(gòu)，并以此來引導(dǎo)和轉(zhuǎn)變市民的生活習(xí)慣和觀念認(rèn)知，逐步培育城市居民低碳的行為模式和生活方式，最終達(dá)到碳減排的目的[7、14]。本研究表明家庭收入情況、家庭常住人口數(shù)、空調(diào)使用習(xí)慣、家庭結(jié)構(gòu)、成人平均受教育程度是家庭能耗直接碳排放的影響因素，這些因子雖然不能以規(guī)劃直接控制，但可以通過規(guī)劃策略進(jìn)行引導(dǎo)。例如，可以通過戶型設(shè)計(jì)影響常住人口數(shù)、通過提高室內(nèi)通風(fēng)、使用恒溫恒濕等低碳技術(shù)來改變居民的空調(diào)使用習(xí)慣等。

3.3 激發(fā)公眾參與，多方合力共同塑造低碳社區(qū)

研究表明，居民的生活方式選擇及家庭特征是影響碳排放最重要因素，盡管可以通過規(guī)劃進(jìn)行引導(dǎo)，但其中如家庭收入情況等，規(guī)劃難以影響，因此，公眾的積極參與至關(guān)重要。低碳意識的培養(yǎng)和居民的參與作為社區(qū)工作的創(chuàng)新領(lǐng)域，一方面需要社區(qū)管理人員主動組織；另一方面，也需要借助專家、社會團(tuán)體等外部力量的支持，引導(dǎo)居民參與到低碳社區(qū)建設(shè)的決策、規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)施及運(yùn)營的全過程中。與此同時(shí)，政府的經(jīng)濟(jì)支持和政策保障也必不可少，應(yīng)加強(qiáng)政策和資金整合，由街道或社區(qū)層面主導(dǎo)，在對社區(qū)碳排放充分了解的基礎(chǔ)上，因地制宜地設(shè)定減碳目標(biāo)與措施，激發(fā)公眾參與，共同塑造低碳社區(qū)。

4 結(jié)語

本文基于CLA模型定量分析了家庭能耗直接碳排放量的特征，并通過SPSS數(shù)據(jù)分析提煉出家庭能耗直接碳排放的顯著性影響因子，得出以下結(jié)論：

（1）戶均年能耗直接碳排放量為2 489.36kg，人均年能耗直接碳排放量為796.73kg，家庭用電、家庭用氣、家庭用水碳排放量之比約為82∶17∶1。

（2）家庭收入情況、家庭常住人口數(shù)、房間數(shù)、空調(diào)使用習(xí)慣依次是影響家庭能耗直接碳排放量最顯著的4個因子。

（3）容積率、家庭結(jié)構(gòu)、成人平均受教育程度、住房面積也是影響家庭能耗直接碳排放的有效因子。由于數(shù)據(jù)獲取的難度，本次研究數(shù)據(jù)僅從問卷調(diào)查獲取，缺少與供電、供水、供氣部門數(shù)據(jù)的校核，若能進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行校核和擴(kuò)充，將更有利于結(jié)論的完善。

家庭生活碳排放是碳排放的主要來源之一。我國各地氣候、生活習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平各不相同，需針對不同的地區(qū)和家庭類型，分別研究家庭碳排放的影響因素，并依此制定出國家、區(qū)域及社區(qū)層面和微觀家庭住戶不同層面的減排對策[12]，實(shí)現(xiàn)對家庭生活碳排放的有效調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)最佳的低碳建設(shè)目標(biāo)。