绿色建筑中给排水系统CO2排放量的阈值研究

发布时间：2014-12-24 09:26

 

【摘要】 自《京都议定书》订立以来，“碳交易”逐渐在全球范围内兴起。作为发展中国家我国从2012年开始承担温室气体减排义务，平均到各行各业的CO2减排量是巨大的。因此，发展新技术，节约能源，减少CO2排放量的任务迫在眉睫。建筑业作为耗能大业承担了减排的巨大份额，发展绿色建筑已经成了建筑业发展的一种趋势。提出以CO2排放量为指标，采用排放系数法对CO2进行量化，并对绿色建筑给排水系统CO2排放量分给水系统、热水系统、中水回用系统和雨水利用系统四个方面进行了计算研究，确定不同给排水系统CO2排放量的阈值。首先，在对给水系统CO2排放量的研究中，通过优化用水定额得出较接近实际用水情况的用水定额，为设计阶段设备及材料的计算与选型提供更为合理的数值，分析提出不同给水方式下能量消耗及CO2排放量的计算方法，比较得出CO2排放量最大和最小的一种方式，确定绿色建筑中CO2排放阈值。同时，介绍四种节水措施，并提出相应的节水量化方法，对后期使用过程中的节水进行量化，当给水方式确定后，可以得出因水量节约而减少的CO2排放量。其次，在对热水系统CO2排放量的研究时，分局部热水供应系统和集中热水供应系统两个方面，确定不同形式水加热器CO2排放量计算方法，计算得出不同形式水加热器CO2排放量，最终确定热水系统CO2排放阈值。再次，在对绿色建筑中水系统开发时，要确定中水系统水量平衡关系，得出采用中水系统后节省的自来水量和减少的污水排放量。按排放系数法计算中水系统因节省自来水量和减少污水排放量而减少的CO2排放量，并分析中水处理流程中每个环节的耗电量，折算为CO2排放量。最终按二者之差得出中水回用系统中总的CO2排放量或CO2减排量。最后，在对绿色建筑雨水系统开发时，采用各种雨水收集利用技术，最大限度的增加雨水下渗，减少雨水径流量，同时对径流雨水进行收集，回用于景观用水。得出平均每日雨水利用系统因节省自来水量而减少的CO2排放量，同时，计算雨水在处理过程中的耗电量，折算为CO2排放量。最终，得出雨水利用系统中总的CO2排放量或CO2减排量。另外，参考台湾地区建筑绿化总CO2固定基准公式，同时根据《绿色建筑评价标准》中对住宅建筑绿地率的要求，提出大陆绿色建筑绿化总CO2固定基准量计算公式，计算绿色园区内植物在40年间CO2固定总量及平均每日CO2固定量。 

1 绪 论 

 

1.1 问题的提出

温室效应被认为是当今气候变化的主要影响因素。据统计大气中 CO2浓度每升高一倍，全球气温将上升 1.5~4.5℃。气温的普遍上升造成了极地冰川的融化，海平面升高，很多沿海地区都面临着被海水淹没的危险，更严重的是温室效应造成了近些年来大量极端天气的产生，如：干旱、洪水和飓风等[1]，给全世界人民的生命财产安全构成极大的威胁。① 全球范围内兴起的碳交易“碳税”这一议题从 1997 年京都议定书的订立开始便成为了全球所共同关注的问题，围绕这一议题在全球范围内产生了新兴买卖交易机制——碳交易。“碳交易”是以国际公法为依据的温室气体排减量交易。交易的基本原理是将 CO2排放权作为一种商品，在合同中一方通过支付另一方获得温室气体减排额，买方可以将购得的减排额用于减缓温室效应从而实现其减排目标。[2]CO2为 6 种被要求减排的温室气体中对温室效应贡献最大的气体，笔耕文化传播，而且远远大于其他气体，因此这种交易以每吨二氧化碳当量（tCO2e）为单位来进行计算，通称为“碳交易”。在哥本哈根全球气候变化大会上，中国政府承诺到 2020 年，我国单位 GDP二氧化碳排放量比2005年下降40% ~45%。我国在2005年GDP为20980亿美元 ，单位 GDP 的二氧化碳排放量为每美元 2.43 kgCO2e。因此，2020 年每美元 GDP 的碳排放量应为 1.34~1.46kgCO2e。如果我国保持 8%以上的 GDP 增长速度，这一过程的实际减排量总量是巨大的，必须同国民建设的各个方面紧密结合。

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1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状① 国外绿色建筑中给排水系统节能减排的发展1) 给水系统：

节水措施是绿色建筑给水系统节能减排的重要措施，无论是在水量相对丰富的欧美国家，还是在水量十分短缺的中东地区，节水在全世界范围内已经得到了广泛的运用，并形成了较为完善的方法和技术。目前国外常用的节水方法主要有：生活用水节水、供水系统节水、工业节水和其他节水技术[7]。目前国外普遍采用的节水节能技术主要有以下几种，如表 1.1 所示。

2) 热水给水系统：
建筑热水供应系统作为能耗量最大的系统之一，在总的能量消耗中占了很大的比重，而传统能源在当前全球化能源供应日趋紧张和环境问题日益严重的局面下，已经无法保证经济持续发展的需要。因此，全球范围内的各种可再生能源包括太阳能、地热能等已越来越受到各国关注。

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2 CO2的量化方法

 

2.1 测定法

测定方法多采用特殊试剂、设备等辅助材料，测定结果精度较高，但操作流程较为复杂，需具备一定的专业背景知识。采用测定法测定二氧化碳浓度主要用于对微观环境调节控制的监测，对于给排水系统的选型、施工、运行等相对宏观的环境，并不适用。

 

2.2 RETScree软件计算法
温室气体的年减排量采用基本案例温室气体排放因子和推荐案例温室气体排放因子进行比较，由于在六种被要求减排的气体中 CO2对温室效应的贡献率最大，且远大于其他温室气体，所以在计算过程中其他温室气体的排放量统一转化为等量的 CO2排放量。计算公式为：

RETScreen软件计算方法主要针对于国内或国际政府间大型基金投资的大中型项目，目的在于获取“碳信用”，进行“碳交易”，从而平衡发达国家与发展中国家的减排成本，体现责任共担程度不同的主旨。

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3 绿色建筑给水系统 CO2排放量的阈值研究......................15
3.1 绿色建筑给水系统用水量组成................. 15
3.2 绿色建筑水量优化后节水分析................... 16
3.3 绿色建筑给水能耗计算 ...............................22
3.4 绿色建筑内使用单位质量水 CO2排放量.....................30
3.5 实例分析绿色建筑给水系统 CO2排放量阈值 ....................... 32
3.6 本章小结 ............................. 34
4 绿色建筑热水给水系统 CO2减排量的阈值研究...................35
4.1 热水供应系统的分类 ...........................35
4.2 热水系统 CO2排放量比较....................... 36
4.3 实例分析绿色建筑热水系统 CO2 排放量 ...................... 41

4.4 小结 ..............................45

 

7 应用工程实例及验证

 

7.1 工程概况

以前文中采用的重庆市某绿色建筑小区为例，小区内共有 12 栋住宅建筑，1#~7#为 33 层，8#~12#为 32 层；各栋住宅楼地下一层均为停车库，除每栋楼一层（少一户），其他地上楼层均为标准层（每层 8 户，层高 3m），小区有住户 3116户，按每户 3 个人计算，人口约 9348 人；该小区占地面积 23500m2，其中住宅面积 10752 m2，景观水体面积约为 1800 m2，绿化面积约为 7595 m2，道路面积约为3255 m2，路面以水泥材料为主。已知市政供水压力为 0.35MPa。

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8 结论与建议

 

8.1 结论

局部热水供应系统中热水器 CO2排放量由小到大的排列顺序为：太阳能热水器<容积式热水器（天然气）<快速式热水器（天然气）<容积式热水器（液化石油气）<快速式热水器（液化石油气）<快速式电热水器<容积式电热水器；集中热水供应系统中 CO2排放量由小到大的排列顺序为：空气源热泵热水器<小型燃气热水锅炉(天然气) <小型燃气热水锅炉(液化石油气)；同等供水条件下，集中热水供应系统 CO2排放量小于供水处全部采用局部热水供应系统（除太阳能局部热水供应系统）CO2排放量；绿色建筑热水给水系统的 CO2排放量阈值由太阳能集中热水供应系统 CO2排放量（最小值）和全部采用局部容积式电热水器加热系统 CO2排放量（最大值）确定。

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参考文献:

[1] 苏芳,袁方.  屋顶花园在威海市“云溪印象”居住区中的设计与应用[J]. 农业科技与信息(现代园林). 2013(08)
[2] 吴海燕.  碳交易与循环经济[J]. 化工进展. 2012(S1)
[3] 华佳.  浅析日本CASBEE评价体系[J]. 住宅产业. 2012(05)
[4] 李永华,李开春.  两个典型太阳能热水系统工程实际运行效果分析[J]. 给水排水. 2012(04)
[5] 王华,王一钧.  中科院研究生院怀柔园区雨水生态规划设计研究[J]. 给水排水. 2012(02)
[6] 林文诗,程志军,任霏霏.  英国绿色建筑政策法规及评价体系[J]. 建设科技. 2011(06)
[7] 龙惟定,张改景,梁浩,苑翔,范蕊,白玮.  低碳建筑的评价指标初探[J]. 暖通空调. 2010(03)
[8] 牛季平.  绿色建筑与城市生态环境[J]. 工业建筑. 2009(12)
[9] 王瑗,盛连喜,李科,孙弘颜.  中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 水资源与水工程学报. 2008(03)
[10] 李春光.  屋面雨水收集系统[J]. 净水技术. 2006(03)


本文编号：10835