BIM+碳路 | 碳量换算和建筑能耗分析

本文转自：我叫兰天_Brian

写在前面

一吨动力煤能发多少电？

如果是在极短的时间内把一千克标准煤的能量完全释放出来，那么功率可以很大，可以达到很多千瓦。相反，那么功率会很小！ 

能量的单位是千瓦时，等于一度电

1度(千瓦时)= 3600000焦耳

而标准煤的定义是：凡能产生29.27MJ的热量（低位）的任何数量的燃料折合为1kg标准煤。不过，实际上不可能完全转化，所以会低于理论值。

国家发改委提供的数据是火电厂平均每千瓦时供电煤耗由2000年的392g标准煤降到360g标准煤,2020年达到320g标准煤。即：一千克标准煤可以发三千瓦时左右的电。 

最终：1吨标准煤，转换为3000千瓦时（度）电（备注：按照发改委2021年10月20号动力煤价格2500元/吨计算，一度电的成本是0.833元/度）

一吨动力煤能排放多少碳？

1吨标准煤完全燃烧产生的“二氧化碳（CO2）”的“碳（C）”排放系数（单位：吨碳/吨标煤（tc/tce））是：国家发改委能源研究所推荐值为0.67，日本能源经济研究所参考值为0.68，美国能源部能源信息署参考值为0.69。下面1kg标准煤的“碳排放系数”为0.68进行计算。

经过很复杂的计算之后

......

最终：消耗1度电，碳排放0.272kg，二氧化碳排放0.997kg。

消耗1公斤标煤，碳排放0.68kg，二氧化碳排放2.493kg。

消耗1L汽油，碳排放0.627kg，二氧化碳排放2.30kg。

消耗1L柴油，碳排放0.717kg，二氧化碳排放2.63kg。

......

备注：由于输送电力会有损耗，电与动力煤有1.2的损耗系数

碳与二氧化碳的区别

二氧化碳（CO2）包含1个碳原子和2个氧原子，分子量为44（C原子量12、O原子量16）。二氧化碳在常温常压下是一种无色无味气体，空气中含有约0.03%（体积分数）的二氧化碳。碳是生物体（动物植物的组成物质）和矿物燃料（天然气，石油和煤）的主要组成部分。

1吨碳在氧气中完全然烧后能产生大约3.67（=44/12）吨二氧化碳。二氧化碳量（CO2）和碳排放量（C）之间是可以转换的，即减排1吨碳就相当于减排3.67吨二氧化碳。

建筑产业链全生命周期能耗分析

让我们将目光转移到建筑产业链。首先，我们回顾一下建筑全生命周期，其中包括：规划设计阶段、生产阶段、运输阶段、现场拼装阶段、运营维护阶段、拆除阶段等，产业链的各个阶段都需要碳排放。

从某种意义上来说，装配式建筑是节能的：

材料：工厂加工时的原材料供应是可控的

管理：自动化成都更高，生产过程无缝连接

流程：减缓了生产流程，减少了中间环节

品质：管控标准更加严格

人员：人员排班更有秩序

短板：卫生间防水不太好处理

然而这个实例只是整个建筑行业全生命周期的冰山一角，完整的建筑行业产业链还包括：生产、加工、建造、运营、拆除等多个环节。建筑的运营与维护又占整个建筑生命周期的98%的比例，固建筑的运营阶段的能耗分析非常的重要。

建筑运维阶段的建筑能耗分析

最后的最后，终于可以进入正题了：

首先，我们需要分析一下，建筑的运营维护阶段有哪些建筑的日常能耗：净化饮用水、冲洗衣物的水、电力系统、电梯系统、热水系统、制冷系统、采暖系统、通风系统、监控系统、照明系统、其他需要的系统=大楼每天能耗量

——节选自《近零能耗建筑技术标准》GBT-51350-2019 

这里需要讲的是，通常判定超低能耗建筑时，需要先将建筑的用电量降到最低标准，然后根据建筑日常运营情况，配置相应的技术措施。例如：

EPS保温材料、STP保温材料

三层LOW-E外窗

光伏发电（补充用电需求）

太阳能热水系统

地源热泵空调系统

全屋智能化恒温恒湿系统

屋顶绿化系统

海绵城市

雨水收集减少用水量和污水排放量

（污水处理成日超用水也是需要能源的）

使用空气能中央空调、磁悬浮中央空调

VRV/IPIV/COP

采用LED照明灯具

......

近零能耗建筑节能措施

被动式（近零能耗）建筑技术要点：

1、良好的保温材料包裹整个建筑

2、避免热桥，尽可能地使用保温层以均匀的保温效果围绕整个建筑

3、使用高品质低辐射玻璃

4、周密考虑气密性设计，包裹所有节点和接口

5、热交换机械通风，回收率75%-90%

详细了解被动式建筑，可以点击

BIM+碳路 | 德国被动式建筑调研 What is the passive house ?

-----------------------------------------

碳路，本章我们从最基础的碳量换算开始，试图找到动力煤、发电量、与碳排放之间的关系；回顾了生产、加工、建造、运营、拆除各阶段的生产流程；着重分析了运营阶段的能耗，以及如何降低能耗的技术措施；最后，重温了被动式建筑的技术要点。

接下来，我们需要了解更多接地气的技术问题，例如：基于BIM技术的建筑的能耗分析如何计算（窗墙比、体型系数、传热系数、气候带划分，建筑能耗估算）；装配式建筑的设计加工生产装配流程；基于BIM的运维能耗预测等。