基于碳排放数据的高校绿色建筑节能水平分析

程 骞，郑 浩

（1.安阳工学院土木与建筑工程学院，安阳 455000；2.江苏省绿色建筑工程技术研究中心有限公司，南京 210000）

近年来，随着我国高等教育事业持续发展，高校数量逐步增加。截至2019年6月15日，教育部公布中国大学数量总数为2 956所。相对1997年的1 020所，增长了约2.9倍。同时，高校的迅速扩张，使得高校能源消耗不断攀升，其能耗约占全国社会总能耗的8%[1]。高校能耗涵盖了教学、科研、生活等方面，而其中建筑能耗占高校总能耗的80%以上[2]，因此高校节能的重点在于建筑节能。为促进建筑可持续发展，从根本上降低建筑能耗，我国于2013年颁布了《绿色建筑行动方案》，为建筑节能工作奠定了坚实基础。

本文以夏热冬冷地区常州某高校为例，在对2018年全年实际运行能耗数据采集的基础上，分别进行了碳排放量计算，并进行了绿地固碳量计算，分析了实际绿色建筑技术的节能水平。

1 校区概况

常州某高校位于江苏省常州市区西郊。规划总用地面积约54×104m2，规划总建筑面积约38×104m2。截至2018年底，已建成教学楼、图书馆、宿舍楼、行政楼、科研楼等19栋楼，整体按照绿色建筑二星级设计（其中科研楼、行政楼为三星级）。经过多年运行，已于2019年12月获得绿色建筑二星级运行标识（其中科研楼、行政楼获得三星级运行标识）。

2 绿色建筑技术

为打造绿色节能新校园，本校区运用了多种绿色建筑技术。其中较为典型的绿色建筑技术措施如表1所示。

表1 常州市某高校典型绿色建筑技术措施统计表

此外，还采用了高性能屋顶、外墙外保温，中置百叶断热铝合金窗等多种被动式节能技术（图1）。

图1 本项目部分绿色建筑技术措施

3 建筑碳排放数据分析

3.1 建筑能耗数据统计分析

本项目为二星级（部分三星级）运行标识绿色建筑，因此按照标准建设了能耗分项计量系统，记录数据包含电力、水等分项数据。天然气消耗量则按照每月燃气公司提供的缴费单据进行统计。2018年全年电、水、天然气消耗量如表2所示。

表2 常州市某高校2018年能耗数据统计表

从以上数据可以看出，三种能源消耗变化幅度近似。其中，冬季电力消耗量明显较夏季为大，最大月（12月）达到最小月（8月）的近3倍。这主要是因为项目位于夏热冬冷地区，冬季采暖依靠电力驱动的空调系统，因此12月和1月份电耗最大；而2月份虽全年最冷，但为学校寒假期间，学校在校人数较少，因此其电耗相对低很多。同样原因，由于7月份和8月份学生放假，因此电耗较低，夏季最大值出现在9月，与当地气候条件相吻合。其他过渡季节，由于空调关闭，则用电量相对较低。另外，天然气、水消耗量与在校人数、假期等因素密切正相关，波动与电耗相似，只是峰值不同。

3.2 建筑碳排放数据核算分析

建筑运行阶段碳排放量应根据各系统不同类型能源消耗量和不同类型能源的碳排放因子确定，计算公式参考式（1）和（2）[3]。

式中，CM-建筑运行阶段单位建筑面积碳排放量（kg·m-2CO2）；

Ei-建筑第i类能源年消耗量（a）；

EFi-第i类能源的碳排放因子，按相关标准取值；

Ei,j-j类系统的第i类能源消耗量（a）；

ERi,j-j类系统消耗由可再生能源系统提供的第i类能源量（a）；

i-建筑消耗终端能源类型，包括电力、燃气、石油、市政热力等；

j-建筑用能系统类型，包括供暖空调、照明、生活热水等；

Cp-建筑绿地碳汇系统年减碳量（kg·a-1CO2）；

y-建筑设计寿命（a）；

A-建筑面积（m2）。

根据公式（1）和（2）的计算方法，核算电力、天然气、水产生的碳排放量，及绿地系统减碳量，每月及全年汇总结果分别见图2和表3。

图2 常州市某高校2018年逐月碳排放量

表3 常州市某高校2018年碳排放量汇总表

4 节能水平分析

本次碳排放核算建筑面积246 146.65 m2，碳排量为4 559.12 t CO2e，则碳排放强度为18.52 kg/m2CO2e。该碳排放强度是按照绿色建筑标准采取了相应的节能减排措施后的情况。

常州市2018年发布了常建〔2018〕177号文件（《关于印发常州市机关办公建筑、文化教育建筑、医疗卫生建筑、宾馆饭店建筑、商场建筑合理用能指南的通知》）。通过对本市179家文化教育建筑的能耗分析研究，制定了如表4所示的能耗约束性和引导性指标。

表4 常州市文化教育建筑综合能耗指标

根据国家发改委推荐值，燃烧一吨标煤释放大约2.46吨二氧化碳。则从上述文件中给出的常州市高等院校单位建筑面积年综合能耗，折算到碳强度分别为 29.52 kg·m-2CO2e和24.60 kg·m-2CO2e，本研究项目达到了引导性指标值。

同时，根据《中国建筑节能年度发展研究报告（2020）》[7]，2018年全国公共建筑能耗（不含北方地区供暖）约为26 kg·m-2CO2e，可以看出通过一系列绿色建筑技术的实施，碳排放强度处于较为先进的水平，达到较高的节能水平。

5 结论

通过对常州某高校新校区2018年全年能耗数据和碳排放水平进行统计计算，对应用绿色建筑技术的节能效果进行分析，得出以下结论：

①本项目建筑全年运行碳排放主要为电力，本项目电力碳排放量占全部的93.19%，可见电力消耗是建筑能耗的绝对主力。而本项目电力消耗中空调和照明占85%左右。所以，绿色建筑和建筑节能领域主要应着力提升空调系统和照明系统的节能水平。

②本项目采用了场地和屋顶乔灌草复合绿化，整体绿地率达到37.5%，为项目整体碳排放减少了17.00%，相当可观。因此，绿色建筑提倡的高绿地率，复合绿化具有重要的节能固碳作用。特别是条件适宜的夏热冬冷及更加温暖湿润地区，绿化的综合效益十分突出。

③本项目2018年碳排放强度约为全国公共建筑平均水平的71.23%。因此，从整体看，绿色建筑的节能水平在全部建筑中处于相对领先的地位。这也说明，我国大力发展绿色建筑具有重大的意义。