建设领域是我国能源消耗的三大重点领域(工业、建筑业和交通业)
之一,也是温室气体排放的主要来源。据中国建筑能耗研究报告 (2021)
显示,2019 年全国建筑全寿命周期能耗总量为 22.33 亿吨标准煤当量,
占全国能源消费总量的比重为 45.8%;全国建筑全寿命周期碳排放总量为
49.97 亿吨,占全国碳排放的比重为 50.6%。同时根据相关预测结果发现
我国城市化率将从 2017 年的 58%提高到 2050 年的 75%,进一步的城市化
进程将促使建筑业规模持续增大。这意味着在实现“双碳目标”的过程中,
建设领域碳排放将继续大幅增加,碳减排工作将面临更严峻的挑战。建设
领域不仅是我国能源消耗的重要组成部分,也是导致直接和间接碳排放的
主要责任领域之一,同时具有巨大的碳减排潜力。因此,促进建设领域绿
色低碳转型,有助于减少能源消耗和温室气体排放,是实现“双碳”目标
的重要途径。中国建筑企业作为碳排放重要源头,需要承担企业双碳社会
责任,为发展中国家探索出一条可实施的双碳发展道路。
为了实现建设领域的碳中和,我国出台了多个节能减碳政策。住建部
发布了一系列政策规范,如出台《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规
划》等,要求新建建筑提高其节能水平,推广低碳建筑,从建筑本身的建
设和运行角度降低能耗。出台《建材行业碳达峰实施方案》、《建立健全
碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》等鼓励企业开展产品碳足迹测算,
引导建材企业通过节能降碳手段降低生产端的碳排放水平,促进绿色低碳
建材的应用发展。我国从 2006 年开始陆续推出《绿色建筑评价标准》、
《被动式低能耗绿色建筑(居住建筑)技术指导意见》等推动低能耗建筑
建设的政策规范。在政策的引导下,我国从多方面推动建筑绿色可持续发
展,逐步限制、降低传统能源应用率,推广应用绿色能源,从源头上减少
碳排放。但是,目前对于双碳建筑技术的规范研究比较欠缺,特别是对于
双碳技术的认识还不全面,导致了人们对建筑碳减排缺乏定量的认识。因
此,系统地研究建设领域双碳技术的应用特点、成熟度、减排能力和经济
效益,基于此给出各类双碳技术的定性评价指标,建立更全面的双碳技术
评价方法,直观地给出建筑双碳技术应用结果,有助于提高人们对双碳技
术的认识,推动低碳建筑的进一步发展。节能减碳技术的使用不可避免地
提高了建筑成本。但是,随着建筑能耗降低而减少的建筑运营成本和因减
少碳排放带来的环境效益也会很大程度上弥补建筑因碳减排投入的成本。
因此,对于采用双碳技术的低碳建筑来说,需要从全生命周期角度衡量双
碳技术产生的增量成本和增量效益,对建设领域应用双碳技术的减排效果
和经济性进行评价。
山东省建设领域双碳关键技术研究建立了山东省建设领域双碳关键
技术的碳排放核算方法。汇总整理山东省建设领域双碳关键技术清单,共
18 大项,详细分析双碳技术措施的减碳路径;确定碳排放因子法作为建
筑碳排放核算方法,基于全生命周期评价理论确定建筑碳排放的核算目的
和范围,进一步划分建筑全生命周期阶段、确定系统边界,构建全生命周
期碳排放核算模型;基于建筑全生命周期计算方法,建立山东省建设领域
双碳关键技术碳排放核算公式。提出涵盖建材生产及运输、施工建造、运
营、拆除与维护各个阶段减少隐含碳、直接减碳、间接减碳等三个减碳类
别具体的双碳技术措施碳减排量计算方法。提出山东省建设领域双碳关键
技术环境影响评价的敏感性分析及技术成熟度 (TRL) 评价模型。基于技
术成熟度理论对建筑减双技术 TRL 进行重定义,确定技术成熟度等级划分
标准。同时建立 TRL 评估指标体系,邀请行业内专家学者进行问卷调研,
定量评估 TRL 等级。分析得出各类双碳技术的敏感性排序及成熟度评估结
果。综合考虑山东省建设领域双碳关键技术碳减排量和成熟度两方面对环
境带来的影响,以最优碳减排作为目标函数,引入系统成熟度 (SRL) 概
念用于评估组合技术方案的风险作为约束函数。确立基于 SRL 双碳的组合
技术碳减排优化模型,应用遗传算法求得最优减排双碳技术组合方案,并
对其进行了环境影响评估,并通过实际案例建筑验证碳减排优化模型的有
效性。
本研究基于全生命周期评价理论和建筑活动特点,建立建筑全生命周
期碳排放核算模型,通过对建筑各阶段和总碳排放量的核算分析为山东省
建设领域建筑碳减排提供理论基础。此外,根据建筑碳排放特点和建设领
域碳中和技术路径提出双碳技术方案,从全生命周期角度对建筑各阶段的
减碳效益进行梳理分析,完善山东省建设领域双碳关键技术的环境效益评
价及应用成果。
尽管许多双碳技术正在开发迭代过程中,但单独评估某项技术并不能
有效验证其与建筑结构或建筑能源系统的集成效果。将不同的双碳技术进
行组合,并应用于建筑全生命周期,能更好地评估双碳技术的应用效果以
及对于建筑环境的影响。本研究的结论为建筑建设者和使用者如何选择双
碳技术提供理论和数据依据,建立系统全面的山东省建设领域双碳技术清
单,并对各项技术的成熟度等级进行评估,通过技术成熟度评估结果可以
判断当前技术所处的发展阶段,有助于把握山东省建设领域双碳技术的未
来发展趋势,为建筑设计决策者做出选择提供数据支撑。量化不同双碳技
术组合的风险,进而确定最优方案,有助于双碳技术在山东省建设领域更
有针对性的推广使用,进一步推动山东省建设领域低碳发展。
本研究以产业单位为落地支撑,以政府以及财政支持为资金依托,以
区域为对象开展的建筑节能规划以及双碳落地实施路径研究,从整体规
划、方案设计、落地实施、后期运维全生命周期开展建筑运行能耗降低,
同时结合建筑节能相关的先进技术、设备的推广及落地,为地方达成双碳
目标。依托投资资金,重点推广可再生能源利用,发展应用项目 6 个。
1.夏津县中水余热高效综合利用项目
项目概况:夏津县中水余热高效综合利用能源站,位于德州市夏津县
东环路以西,胜利路以北,夏津宏泰嘉诚水务有限公司西侧,本工程为夏
津县北部城区清洁能源供热项目。能源站占地面积约 1554 ㎡,南北长约
42m,东西宽约 37m。能源站冷热源来自项目东侧夏津宏泰嘉诚水务有限
公司过滤消毒后的城市污水,设计能力为 6 万吨/日,一期处理能力为 3
万吨/日,水质达到 I 级 A 类排放标准,水量连续稳定,污水源冬季水体
温度按 12℃设计,夏季水体温度按 27℃设计。
供能形式:中水余热回收利用
装机容量:21WM,4 台 5250kW 离心热泵机组
节能减排:一个采暖季相当节约了 7200 吨标准煤,同时减少污染排
放 19350 吨二氧化碳(CO2)、247 吨 SO2/NO2 减排量,生态补偿 160200 颗树。
2.潍坊中央商务区供暖项目
工程概况:总建筑面积 10 万㎡ ,采用格力变频热泵离心机,通过地
埋管利用地热,为潍坊市的高新城市广场综合体的集中供暖提供了可靠保
障,其 B1、B2、B5 号楼近两年平均入住率达 70%。
使用机型:永磁同步变频离心式热泵机组 650RT 2 台。
节能减排:节省标准煤消耗 3,000.00 吨,减少二氧化碳排放 7,860.00
吨,减少粉尘排放 2,040.00 吨,减少二氧化硫排放 25.50 吨,减少氮氧
化物排放 22.20 吨。
3.泰安社区干部学院项目
项目概况:泰安社区干部学院是全省设立的四个社区干部培训学院试
点之一,也是泰安市的重点项目。本项目为新建建筑,总建筑面积达到
16513 平方米。占地面积为 10.6 亩,为一座地上六层和地下一层的建筑。
地下一层为车库和更衣室等功能性用房,地上一层为商务办公区,二、三
层为教室,四、五、六层则为酒店客房层。
本项目全部采用可再生能源,配合太阳能热水系统形成清洁能源多能
互补的高效能源解决方案。
使用机型:空气源热泵机组+热水机+太阳能。
节能减排:一个采暖季相当节约了 185 吨标准煤,同时减少污染排放
497 吨二氧化碳(CO2)、6.36 吨 SO2/NO2 减排量,生态补偿 4115 颗树。
4.莒县人民医院供暖项目
工程概况:总规划占地面积 157 亩,建筑面积 16.8 万 m2 ,空调总热
负荷 9027kW。公设 2300 个地埋管钻孔,钻孔间距为 4.5m,钻孔内设置单
U 型地埋管换热器;单孔换热器设计长度为 100 延米。
使用机型:永磁同步变频离心式热泵机组 850RT 4 台。
节 能 减 排 : 节 省 标 准 煤 消 耗 5,040.00 吨 , 减 少 二 氧 化 碳 排 放
13,204.80 吨,减少粉尘排放 3,427.20 吨,减少二氧化硫排放 42.84 吨,
减少氮氧化物排放 37.29 吨。
5.郓城锦绣城 AB 区中深层地热能集中供暖项目
工程概况:郓城锦绣城中深层地热能集中供暖项目,总建筑面积
363009.4 平方米,项目分为 A、B 两区;其中 A 区共计 16 栋住宅楼,总
建筑面积 126246.5 平方米,地上总建筑面积 113890.44 平方米,地上商
业建筑面积 11395.96 平方米,本次供暖建筑面积 102494.48 平方米;B
区总建筑面积 236762.9 平方米,地上总建筑面积 217067.17 平方米,地
上商业建筑面积 42877.28 平方米,本次供暖建筑面积 174189.89 平方米。
设备配置:5*LHP732GH1GH4E-2/Nb
6.平煤地热资源利用补套设备采购项目
通过热泵机组回收北一工广净化后的 35~40℃的矿井水热量实现余
热回收冬季冬暖,同时通过热泵机组冷却北一工广净化后的 35~40℃的矿
井水,制取 15℃低温水送入矿井,制冷水时间为每年:5、6、7、8、9
月份,井下生产冷水需求量为 2600m³/d,矿井排水量为 3000m³/d,升井
水温为 40℃,净化后水温为 38℃,冬季使用余热供暖、使用自然冷却。
设备配置:永磁同步变频离心热泵机组 CVPH630QJDMJB 两台。