上海某区域既有办公建筑用能状况及碳排放计算

蒋友娣，张 灿 ，王任媛（.上海市建筑科学研究院有限公司， 上海 008 ；.上海市长宁区城市更新和低碳项目管理中心， 上海 0005 ）

“十三五”时期，公共建筑能效提升工作以能效提升重点城市建设为抓手，带动全国公共建筑能效提升，并取得了显著成效[1]。但调研发现，我国公共建筑能耗总量逐年上升，随着城市化进程的加速和人民生活质量的提高，公共建筑的用电设备和功能也会越来越多，能耗强度将进一步增加，公共建筑潜力大、节能减排任务艰巨[2-3]。

我国在《巴黎协定》下承诺到 2030 年，单位 GDP 二氧化碳强度比 2005 年下降 60%～65%，特别是到 2030 年前后实现二氧化碳排放达到峰值并努力早日达峰。2020 年，提出中国二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。然而，根据《中国建筑能耗研究报告（2019）》可知，我国 2017 年建筑能耗占全国能源消费总量的比重为 21.11%，建筑碳排放占全国能源碳排放比例为 19.5%，我国碳减排工作已经进入总量控制阶段，建筑节能将是我国实现 2030 年碳减排目标的关键领域。

截至 2019 年 12 月 31 日，上海市累计共有超过 1 700栋公共建筑完成用能分项计量装置的安装并实现与能耗监测平台的数据联网，覆盖建筑面积超过 8 000 万 m2，其中办公建筑数量最多，占比 34.3%，总建筑面积为 2 795 万 m2，总用电量占比最大。由此，本文以上海市某区域既有办公建筑为研究对象，调研建筑基本信息，分析建筑用能现状，进行能效对标，挖掘节能潜力，并计算碳排放量，为后续实施节能优化改造和该区域碳达峰措施制订提供依据。

1 建筑基本信息

该区域属于上海市繁华地段，是以楼宇经济为主的中心城区，建筑类型中办公建筑数量最多，占总能耗比例最大。本文选取了以该区域 55 栋既有办公建筑作为研究对象。

从建筑面积看，建筑面积小于等于 2 万 m2的共 5栋，建筑面积为 89 780.8 m2；建筑面积为 2～5 万 m2的共 32 栋，建筑面积为 1 036 729.29 m2；建筑面积为 5～10 万 m2的共 12 栋，建筑面积为 848 657.63 m2；建筑面积超过 10 万 m2的共 6 栋，建筑面积为 90 8879.00 m2。该区域办公建筑中，有 58% 的楼宇建筑面积为 2 万～5 万 m2，约占建筑总面积的 36%；有近 22% 的楼宇建筑面积为 5 万～10 万 m2，占建筑总面积的 30%。

从建筑年代看，建筑年代为 1991—1999 年的共 21栋，占比 38%；建筑年代为 2000—2004 年的共 11 栋，占比 20%；建筑年代为 2005—2009 年的共 13 栋，占比24%；建筑年代为 2010 年以后的共 10 栋，占比 18%。

该区域办公建筑以大型公共建筑为主。GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》于 2005 年 7 月实施，2005年以后的建筑设计时均执行该节能设计标准，可以看出，该区域办公建筑中有接近 50% 的楼宇按照节能设计标准进行设计建造。

2 区域建筑能耗现状

2.1 能源结构分析

55 栋办公建筑中，2019 年建筑能源消耗种类包括电和天然气，能源消耗以用电为主，有天然气消耗的仅 16 栋建筑，电占总能耗比例为 96%，天然气仅为 4%。各种能源折标准煤参考系数表如表1 所示。

表1 各种能源折标准煤参考系数表

2.2 建筑能耗强度

调研统计分析该区域 55 办公建筑 2019 年全年用电和天然气的消耗量，得出 2019 年全年用电量为 70 702.0 tce，天然气为 2 878.8 tce，建筑综合能耗总量为 73 580.8 tce。单位建筑综合能耗最大值为 62.6 kgce/（m2·a），最小值为11.6 kgce/（m2·a），平均值为 28.9 kgce/（m2·a）。图1 为建筑能耗总量分布图，图2 为建筑能耗强度分布图，可以看出不同办公建筑能耗强度差异较大，最大值是最小值的5 倍多。

图1 建筑能耗总量分布图

图2 建筑能耗强度分布图

3 能效对标及节能潜力挖掘

依据 DB 31/T 795—2014《综合建筑合理用能指南》，按照不同空调系统类型，计算该区域中每栋建筑单位建筑综合能耗，并与指南中的合理值和先进值进行比较。单位建筑综合能耗值高于合理值的建筑为“未达标”建筑；单位建筑综合能耗值在合理值（含）和先进值之间的建筑为“达标”建筑；单位建筑综合能耗值低于先进值（含）的建筑为“先进”建筑。办公建筑合理用能指南中的标准值如表2 所示。

表2 办公建筑合理用能指南标准值

通过能效对标可知，55 栋办公建筑中，属于“未达标”建筑的有 5 栋，占建筑总量的 9%；属于“达标”建筑的有 18 栋，占建筑总量的 33%；属于“先进”建筑的有 32栋，占比 58%。若将 “未达标”建筑全部达到合理值，合计年节能量可达 2825.0 tce，以本次未达到先进值的建筑2019 年综合能耗 35 103.4 tce 作为基准，节能率为 8.0%；若将“未达标”建筑和“达标”建筑全部达到先进值，合计年节能量可达8 893.9 tce，节能率为 25.3%。

由此看出，该区域建筑仍有很大的节能空间，通过对标工作的实施，可以挖掘出具有节能潜力的建筑，为下一步推进节能改造提供有利技术支持。

4 区域碳排放计算与分析

4.1 碳排放计算方法

依据 SH/MRV-009—2012《上海市旅游饭店、商场、房地产业及金融业办公建筑温室气体排放核算与报告方法（试行）》，对该区域碳排放进行计算和分析。

4.1.1 碳排放边界确定

碳排放核算的边界范围主要是排放主体所拥有或管理的建筑相关能源消耗所导致的直接排放和间接排放。直接排放包括锅炉等固定设备装置使用化石燃料所产生的温室气体排放；间接排放包括建筑因使用外购电力、热力等所导致的温室气体排放。

通过该区域能源结构分析可知，该区域建筑直接排放是指天然气消耗产生的二氧化碳排放量。间接排放是指外购电力产生的二氧化碳排放量。

4.1.2 碳排放量核算方法

二氧化碳排放量按式（1）计算。其中间接排放量采用式（2）计算，直接排放量采用式（3）计算。二氧化碳排放总量计算公式和其他因素的关系如表3 所示。

表3 二氧化碳排放总量计算公式和其他因素的关系

式中：k—电力；

活动水平数据—外购电力， 104kWh；

排放因子—消耗单位电力产生的二氧化碳排放量，tCO2/104kWh；

i—表示不同燃料类型；

燃料消耗量—各种化石燃料的实物消耗量，本项目指天然气消耗量，m3；

低位热值—单位燃料消耗量的低位发热量，TJ/ m3；

单位热值含碳量—单位低位发热量燃料所含碳元素的质量， t-C/TJ；

氧化率—燃料中的碳在燃烧中被氧化的比率，%。

4.2 区域碳排放量分析

基于以上碳排放量核算方法，计算得该区域 2019年全年碳排放量为198 286.0 tCO2，其中直接排放量为48 37.3 tCO2，占比为 2%；间接排放量为 193 448.7 tCO2，占比为 98%。建筑碳排放强度差异较大，最大值为163.0 kgCO2/(m2·a)，最小值为 30.5 kgCO2/(m2·a)，平均值为 70.9 kgCO2/(m2·a)，最大值是最小值的 5 倍多。

5 结 语

本文以上海市某区域既有办公建筑为研究对象，调研建筑基本信息，分析建筑用能现状，通过能效对标，挖掘节能潜力，并计算碳排放量，得出以下主要结论。

（1）该区域属于上海繁华地段，是以楼宇经济为主的中心城区，该区域 55 栋办公建筑，2019 年能源消耗中，电占总能耗比例为 96%，天然气仅为 4%；全年用电量为70 702.0 tce，天然气为 2 878.8 tce，建筑综合能耗总量为 73 580.8 tce。单位建筑综合能耗最大值为62.6 kgce/(m2·a)，最小值为 11.6 kgce/(m2·a)，平均值为 28.9 kgce/(m2·a)。

（2）基于能效对标结果，55 栋办公建筑中，属于“未达标”建筑的有 5 栋，占建筑总量的 9%；属于“达标”建筑的有 18 栋，占建筑总量的 33%；属于“先进”建筑的有32 栋，占比 58%。若将 “未达标”建筑全部达到合理值，合计年节能量可达 2 825.0 tce，以本次未达到先进值的建筑2019 年综合能耗 35 103.4 tce 作为基准，节能率为 8.0%；若将“未达标”建筑和“达标”建筑全部达到先进值，合计年节能量可达 8 893.9 tce，节能率为 25.3%。由此看出，该区域建筑仍有很大的节能空间，通过对标工作的实施，可以挖掘出具有节能潜力的建筑，为下一步推进节能改造提供有利技术支持。

（3）计算该区域 2019 年全年碳排放量为 198 286.0 tCO2，其中直接排放量为 4 837.3 tCO2，占比为 2%；间接排放量为 193 448.7 tCO2，占比为 98%。单位建筑面积碳排放量最大值为 163.0 kgCO2/(m2·a)，最小值为 30.5 kgCO2/(m2·a)，平均值为 70.9 kgCO2/(m2·a)。

（4）本文调研得出该区域建筑基本信息、用能现状，通过能效对标挖掘出节能潜力建筑，计算出建筑碳排放总量和碳排放强度，其成果为后续实施节能优化改造和该区域碳达峰措施制定提供依据。