根据国际能源署（IEA）和联合国环境规划署（UNEP）发布的《2019年全球建筑和建筑业状况报告》，2017年至2018年全球建筑行业碳排放量增长2%，达到历史最高水平。中国建筑行业规模居世界第一，现有城镇总建筑存量约650亿㎡，使用过程中排放21亿t二氧化碳，约占中国碳排放总量的20%，也占全球建筑碳总排放量的20%。有研究表明，建筑业能源和过程相关二氧化碳排放占全球的近40%，进行既有居住建筑超低能耗节能改造，能推进绿色建筑发展，降低建筑业碳排放，减少建筑运行碳排放，也是建筑业减少碳排放的途径之一。
1??既有居住建筑超低能耗节能改造全生命周期
普通新建建筑的全生命周期包括建材生产和运输阶段、建筑规划阶段、建筑建造阶段、建筑拆除阶段等5个阶段。既有居住建筑超低能耗节能改造的项目边界与普通新建建筑的碳排放核算边界不同，既有居住建筑建成年代较早，应从超低能耗节能改造发生时开始计算全生命周期。因此，改造前，碳排放量仅需考虑建筑使用、拆除阶段的碳排放量，既有居住建筑超低能耗节能改造后建筑的全生命周期的碳排放量仅考虑改造发生时刻开始产生的生产运输、建造、使用及拆除阶段的碳排放量。
既有居住建筑超低能耗节能改造仅改造了建筑物系统的一部分，改造后围护结构的保温性能提升，既有居住建筑可不需要常规供暖措施，仅采用能源环境一体机即可满足采暖能耗。因此在计算碳排放量时，将建筑物本身全年能耗进行计算，可以将超低能耗节能改造后的效果体现出来，使计算的碳排放量与实际碳排放量更接近。
1.1??建材生产及运输阶段
建材生产及运输阶段的碳排放量应为建材生产与运输阶段的碳排放之和，其计算公式为：
式中： C jc 为建材碳排放（ kg CO 2 eq/ ㎡ ）； 为第 i 种建材碳排放量之和（ kg CO 2 eq ）； E cy3 F cy 为建材运输过程碳排放量（ kg CO 2 eq ）；A为建筑面积（㎡）。
建材生产主要包括改造过程中使用的保温材料（石墨聚苯板、岩棉板、泡沫玻璃等）、粘结砂浆、细石混凝土、门窗框型材、玻璃等多种材料产生的碳排放量。运输过程主要是将材料由产地运输到施工现场产生的碳排放量。
1.2??建造及拆除阶段
建筑建造阶段的碳排放计算时间边界应从项目开工至竣工验收，超低能耗节能改造建造过程仅包括节能改造过程中外墙、屋面、外门窗等内容施工时涉及到的碳排放量，拆除阶段碳排放计算时间边界应从拆除开始至拆除、肢解并外运完毕，超低能耗改造后拆除阶段为节能改造施工现场拆除及节能改造部分拆除增加的碳排放量。建造和拆除阶段的碳排放应包括主要施工设备机具使用过程中消耗各类燃料动力产生的碳排放。
式中： C jz ， cc 为建造及拆除阶段各类燃料动力产生的的碳排放量（ kg CO 2 ）； 为第 i 类燃料动力产生的的碳排放量（ kg CO 2 ）。
1.3??使用阶段
建筑使用阶段碳排放的计算应考虑建筑供暖、建筑供冷、生活热水、照明及可再生能源系统在建筑使用期间的综合碳排放量。这一阶段是全生命周期中的重点阶段，也是碳排放量最多的阶段。进行超低能耗节能改造的建筑需进行严格的能耗计算及运行监测，在使用阶段主要包括空调、采暖、照明、通风、设备、生活热水等各项能耗的碳排放计算，与普通节能改造建筑的碳排放量计算相比更为简便快捷。
建筑各系统的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，使用阶段单位建筑面积的总碳排放量 C sy 按式（3）计算：
式中： C sy 为建筑使用阶段单位建筑面积碳排放量（ kg CO 2 /㎡）； c h 为建筑供暖系统年碳排放量 （ kg CO 2 /y）； c c 为建筑空调系统年碳排放量（kg CO2/y）； c w 为建筑生活热水系统年碳排放量（ kg CO 2 /y）； c l 为建筑照明系统年碳排放量（ kg CO 2 /y）； c re 为可再生能源系统年碳减排放量（ kg CO 2 /y）； m 为建筑改造后续使用年限（年）； A 为建筑面积（㎡）。
综合考虑以上各阶段，既有居住建筑超低能耗节能改造后的全生命周期的碳排放量为：
2??示范项目全生命周期计算
河北省建筑科学研究院2号及3号住宅楼位于石家庄市槐中路244号，其中2号楼建于1988年，为5层砌体结构，无地下室。1998年在北侧进行部分扩建，总建筑面积1?937?㎡，高14.7?m，层高2.8?m。3号楼建于1998年，为地下1层、地上6层砌体结 构，建筑面积为3?100?㎡，层高2.9?m，高18.8?m，地下1层主要作为储藏间，为非采暖区，地上1~6层为采暖区，采暖面积2?640?㎡。超低能耗节能改造后，后续使用年限为30年（图1）。
（b）
图1??示范项目外景
（a）改造前；（b）改造后
2.1??建材生产及运输阶段
对既有居住建筑进行超低能耗节能改造时，主要考虑围护结构改造、结构加固、内装翻新等。经检测鉴定，该示范项目满足结构安全标准要求，无需加固。因居住建筑涉及住户，各家装修风格及装修年代不同，故不考虑内装翻新，建材生产及运输阶段仅考虑围护结构改造涉及的相关建材。各项建材使用量及碳排放量计算结果见表1。
表1??建筑材料生产阶段的碳排放量
根据清单，建材运输采用载货汽车，其消耗量为0.763?4台班，按装载质量8?t考虑，其单位台班柴油燃料动力用量为35.49?kg，则建材运输过程中的柴油消耗量为27.09?kg。根据CECS 374：2014《建筑碳排放量计算标准》规定，柴油的碳排放因子为 74.1? kg CO 2 /GJ。
根据式（1）计算，可得：
2.2??建造及拆除阶段
根据清单统计，建筑建造及拆除阶段的燃料动力主要为柴油和电。根据CECS 374：2014《建筑碳排放量计算标准》规定，华北区域电网的碳排放因子为1.246 kg CO 2 /（kW·h），柴油的碳排放因子为 74.1 kg CO 2 /GJ。
根据清单统计，柴油的用量为279.359?2?kg，按CECS 374：2014《建筑碳排放量计算标准》规定，柴油的平均热值为42?652?kJ/kg。
根据清单统计，灰浆搅拌机的消耗量为22.133?9台班，慢速卷扬机的消耗量为144.683?1台班，其他电量用量为12?656.496?4?kWh。由CECS 374：2014《建筑碳排放计算标准》可知，灰浆搅拌机单位台班燃料动力用量为8.61?kWh/台班，慢速卷扬机单位台班燃料动力用量为28.76?kWh。
根据式（2）计算，可得：
2.3??使用阶段
既有居住建筑经超低能耗节能改造后可不使用传统采暖，只需能源一体机即可满足供冷和供热的需求，因此既有居住建筑经超低能耗节能改造后采用Design Builder软件进行建筑能耗模拟，通过输入建筑的地理位置、相关气象资料、建筑材料及围护结构的基本信息和内部使用情况（包括人员、设备、照明和空气流通情况）、通风供热及空调系统形式、运行状况及冷热源的选择等信息，模拟改造后2号和3号住宅楼的全年各项能耗见表2。
表2??建筑改造后各项能耗结果 kWh/a
根据DB 13（J）/T 177—2015《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》规定，超低能耗建筑的生活热水一次能源需求应根据不同情况按规定取值。由于 2号和3号住宅楼不采用集中热水供应系统，因此生活热水的能源需求按使用电热水器时的能耗量计算，取一次能源需求量?13?kWh/（㎡·a）。电量与一次能源的转化系数为2.6。2号和3号住宅楼建筑计算面积为4?577?㎡，可算出2号和3号住宅楼的年生活热水耗电量为22?885?kWh/a。
考虑到建筑实际使用情况，在2号和3号楼超低能耗节能改造设计过程中，并未采用太阳能生活热水、光伏系统、地源热泵系统和风力发电系统，因此不考虑可再生能源系统的年碳减排放量。
根据式（3）计算，可得：
综上所述，根据式（4），既有居住建筑超低能耗节能改造示范项目全生命周期的碳排放量为：
3??改造前后节能减排效果分析
节能改造前建筑使用阶段综合碳排放量可按 式（3）计算。根据原设计文件，建筑使用寿命按30年计算。
建筑各系统的碳排放量应根据各系统不同类型能源的碳排放因子和不同类型能源的消耗量确定。采用Desigh Builder软件进行建筑能耗模拟，绿色化改造前建筑的能耗见表3。
表3??改造前建筑各项能耗结果 kWh/a
节能改造前建筑使用阶段单位建筑面积的总碳排放量 C SYQ 应为：
对比节能改造前后使用阶段的单位建筑面积排放量，碳排放量节约量为62.12%。超低能耗节能改造后建筑全生命周期内碳排放量可节约55.54%，全生命周期内可减少碳排放量8?297.46?t，节能效果显著。
4??结束语
通过分析既有居住建筑超低能耗全生命周期建材生产及运输、建造、使用、拆除4个阶段，得到结论如下。
（1）使用本文提出的简化各阶段计算公式，结合示范项目定量测算既有居住建筑生命周期不同阶段的碳排放量，可为既有居住建筑进行超低能耗节能改造的碳排放量提供测算依据。
（2）通过对比超低能耗改造前后的碳排放量可知，进行超低能耗节能改造后建筑可节约碳排放量55.54%，显著减少温室气体排放，降低温室效应，因此未来宜适当加大超低能耗节能改造地推广力度。
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