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1.3 我国建筑能耗分类、特点及计算方法

与建筑相关的能源消耗包括建筑材料生产用能、建筑材料运输用能、房屋建造和维修过程中的用能以及建筑使用过程中的建筑运行能耗。我国目前处于城市建设高峰期,城市建设的飞速发展促使建材业、建造业飞速发展,由此造成的能源消耗已占到我国总的商品能耗的20%~30%。然而,这部分能耗完全取决于建造业的发展,与建筑运行能耗属于完全不同的两个范畴。建筑运行的能耗,即建筑物照明、采暖、空调和各类建筑内使用电器的能耗,将一直伴随建筑物的使用而发生。在建筑的全生命周期中,建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总能源消耗的 20%左右,大部分能源消耗发生在建筑物运行过程中。因此,建筑运行能耗是建筑节能任务中重要的关注点。本书提及的建筑能耗均为民用建筑运行能耗。

1.3.1 民用建筑分类

1)北方城镇建筑采暖能耗

北方城镇建筑采暖能耗与建筑物的保温水平、供热系统状况和采暖方式有关。

2)农村建筑能耗

农村建筑能耗包括炊事、照明、家电等。目前农村秸秆、薪柴等非商品能源消耗量很大,而且,此类建筑能耗因地域和经济发展水平不同而差异很大。目前尚无统计渠道对这些非商品能源消耗进行统计,本书的农村建筑能耗数据大多根据大规模的个体调查获得。

3)城镇住宅除采暖外能耗

城镇住宅除采暖外能耗还包括照明、家电、空调、炊事等城镇居民生活能耗。除空调能耗因气候差异而随地区变化外,其他能耗主要与经济水平有关。

4)一般公共建筑除采暖外能耗

一般公共建筑是指单体建筑面积在 2 万m 2 以下的公共建筑或单体建筑面积超过 2 万 2 m,但没有配备中央空调的公共建筑,包括普通办公楼、教学楼、商店等。其能耗包括照明、办公用电设备、饮水设备、空调等。

5)大型公共建筑除采暖外能耗

大型公共建筑是指单体面积在 2 万m 2 以上且全面配备中央空调系统的高档办公楼、宾馆、大型购物中心、综合商厦、交通枢纽等建筑。其能耗主要包括空调系统、照明、电梯、办公用电设备、其他辅助设备等。

1.3.2 我国建筑能耗的总体特点

本书建筑能耗是指民用建筑的运行能耗,即在住宅、办公建筑、学校、商场、宾馆、交通枢纽、文体娱乐设施等非工业建筑内,居民或使用者用于采暖、通风、空调、照明、炊事、生活热水,以及其他为实现建筑的各项服务功能所消耗的能源。考虑到我国南北地区冬季采暖方式的差异、城乡建筑形式和生活方式的差异,以及居住建筑与公共建筑人员活动与用能设备的差异,我国建筑能耗具有以下特点。

①南方和北方地区气候差异大,仅北方地区采用全面的冬季采暖。我国处于北半球的中低纬度,地域辽阔,南北跨越严寒、寒冷、夏热冬冷、温和及夏热冬暖等多个气候带。夏季最热月大部分地区室外平均温度超过 26℃,需要空调;冬季气候地区差异很大,夏热冬暖地区的冬季平均气温高于 10℃,而严寒地区冬季室内外温差可高达 50℃,全年 5 个月需要采暖;目前我国北方地区的城镇约 70%的建筑面积冬季采用了集中采暖方式,而南方大部分地区冬季无采暖措施,或只是使用了空调器、小型锅炉等分散在楼内的采暖方式。因此,在统计我国建筑能耗时,应把北方采暖能耗单独统计。

②城乡住宅能耗用量差异大。一方面,我国城乡住宅使用的能源种类不同,城市以煤、电、燃气为主,而农村除部分煤、电等商品能源外,在许多地区秸秆、薪柴等生物质能资源仍为农民的主要能源;另一方面,目前我国城乡居民平均每年消费性支出差异大于 3 倍,城乡居民各类电器保有量和使用时间差异也较大。因此,在统计我国建筑能耗时,应将农村建筑用能单独统计。

③不同规模的公共建筑除采暖外的单位建筑面积能耗差别很大。当单栋面积超过 2 万m 2 并且采用中央空调时,其单位建筑面积能耗是小规模不采用中央空调的公共建筑能耗的3~8 倍,并且其用能特点和主要问题也与小规模公共建筑不同。因此,公共建筑可分为大型公共建筑与一般公共建筑两类。我国对大型公共建筑单独统计能耗,并分析其用能特点和节能对策。表 1.3 是中国 2021 年的建筑运行能耗数据。

表1.3 2021 年中国建筑运行能耗

续表

注:表中商品能耗是把电力、热力和燃料统一折合为标准煤的能源消耗,而用电量专指该项建筑用能中的用电量。数据来源《中国建筑节能年度发展研究报告(2023)》

1.3.3 建筑能耗与温室气体排放

2020 年,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上明确提出我国CO 2 排放力争 2030 年前达到峰值,力争 2060 年前实现碳中和;2021 年,国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》,明确开展城乡建设领域碳达峰行动。根据清华大学建筑节能研究中心建立的中国建筑能源排放分析模型CBEEM,中国建筑领域的碳排放主要分为 3 类。

(1)建筑运行过程中的碳排放

建筑运行过程中的碳排放包括直接碳排放和间接碳排放。直接碳排放是指通过燃烧方式使用燃煤、燃油和燃气这些化石能源,在建筑中直接排放的CO 2 。间接碳排放又分为电力间接碳排放和热力间接碳排放。电力间接碳排放是指从外界输入建筑内的电力在生产过程中所产生的碳排放。热力间接碳排放是指北方城镇地区集中供热导致的间接碳排放,集中供暖系统采用燃煤燃气锅炉提供热源时排放的CO 2 全部计入建筑热力间接碳排放,采用热电联产的碳排放按照其产出的电力和热力的㶲来分摊,只将热力相关的碳排放计入建筑热力间接碳排放。

(2)建筑建造和维修导致的间接碳排放

建筑建造和维修导致的间接碳排放是指民用建筑在建造及维修、拆除过程中由于建材的生产、运输、施工而产生的间接碳排放。这部分碳排放由建筑业的建造活动引起,属于建筑领域的碳排放责任,但一般在统计中纳入工业的碳排放。

(3)建筑运行中的非二氧化碳温室气体排放

建筑运行中的非二氧化碳温室气体排放是指除CO 2 以外,建筑领域由于制冷热泵设备的制冷剂泄漏所造成的温室气体效应,折合为CO 2 当量进行表示。

根据中国建筑能源排放分析模型CBEEM的分析结果,2020 年,我国建筑运行过程的碳排放总量为 21.8 亿tCO 2 ,折合人均建筑运行碳排放指标为 1.5 t,折合单位面积平均建筑运行碳排放指标为 33 kg CO 2 。总碳排放中,直接碳排放占 27%,电力相关间接碳排放占 52%,热力相关间接碳排放占 21%。

1.3.4 建筑能耗计算方法

在分析和对比建筑能耗时,需要将建筑使用的各类能源进行加和得到总建筑能耗。不同类型的能源转换计算时有以下 4 种方法。

(1)按电热当量法折算

将各国建筑中使用的电力统一按热功当量折算,以标准煤为单位的折算系数为 0.122 9 kgce /(kW·h)。这种方法忽略了不同能源品位的高低,不能科学地评价能源的转换过程。

(2)按各国火力发电的一次能耗系数折算

火力发电的一次能耗系数是指用于火力发电的煤、油、气等一次能源消费量与火力供电量的比值。各国火力供电煤耗主要取决于发电能源结构和机组容量。某国的火力供电煤耗较小,说明该国的火力发电能源结构使得发电效率较高,提供等量电力所需能耗的一次能源少,但并不代表该国在建筑终端的能源消耗少。例如,2020 年我国火力供电煤耗 306 gce /(kW·h),意大利火力供电煤耗为 275 gce /(kW·h)。可见,采用各国不同的火力供电煤耗进行国与国之间终端能耗横向对比会受到各国火力供电效率干扰,以此得到的各国能耗结果不具有可比性。

(3)按各国平均供电的一次能耗系数折算

平均供电的一次能耗系数是指用于发电的所有能源品种的一次能源消费量与全社会总发电量的比值。随着发电结构中可再生电力比例的不断增加,水电、核电等可再生电源比例增大,使得平均供电的一次能耗系数大幅下降。如果核算建筑终端用能,对于核电和可再生电力占比较大的国家,其平均度电煤耗很小,计算出的一次能耗也会很小,表明该国化石能源消费量小,不能说明该国终端能源实际消费量小。

(4)采用统一的供电一次能耗系数折算

各国火力供电煤耗差异主要与各国发电能源结构、机组容量和发电效率有关,为避免各国能源系统和供电效率的差异干扰建筑终端能耗的横向对比,可以采用一个相同的折算系统来统计。例如,采用中国的火力供电煤耗系数,将电力折算为标准煤,采用一次能耗进行分析,能更好地反映建筑实际用能情况。 sh1YoDzO3SPDESVLSL7ZhXSfRINFt4qK+O9V0MmDx7Y/F4XAMiyKJRB6Hfa9Od5Y

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