一种建筑运行阶段水系统碳排放核算方法与流程

1.本发明涉及碳排放计算技术领域，尤其涉及一种建筑运行阶段水系统碳排放核算方法。


背景技术：

2.碳达峰、碳中和是目前全球应对气候变化的共识举措，也是国际合作的主要议题。
3.据联合国环境规划署的数据，近40％与能源有关的二氧化碳排放来自建筑行业，建筑碳排放是建筑物在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和，而建筑运行阶段碳排放占比则达70％以上，建筑设计阶段选择的能源形式、系统形式、设备参数、运行维护方式等均直接影响建筑运行的碳排放量，因此建筑运行阶段的减碳排放技术措施是低碳建筑的重要突破口。
4.建筑行业关于低碳内容的标准也逐渐出台并执行，2022年4月1日起执行的全文强制规范《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(gb55015-2021)第2.0.3条“新建的居住和公共建筑碳排放强度应分别在2016年执行的节能设计标准的基础上平均降低40％，碳排放强度平均降低7kgco2/(m2.a)”和第2.0.5条“新建、扩建和改建建筑以及既有建筑节能改造均应进行建筑节能设计。建筑项目可行性研究报告、建设方案和初步设计文件应包含建筑能耗、可再生能源利用及建筑碳排放分析报告。施工图设计文件应明确建筑节能措施及可再生能源利用系统运营管理的技术要求。”自此我国建筑碳排放有了明确强制标准，同时碳排放强度有了强制性要求，碳排放分析报告是施工图开展前的必要文件。
5.建筑给排水及消防系统作为建筑机电系统之一，为维护建筑正常运转和使用起着重要的保障作用并且随着我国经济的发展、建筑物种类及造型日益丰富，同时为满足人们日益增长的生活安全和品质需求，建筑水系统形式也得到了长足的发展和完善，相关产品也在不断迭代更新，目前建筑给水系统分项及形式已达十余种之多。建筑给排水系统的排碳量涉及能耗和水耗两个方面，如何准确的核算排碳量成为建筑水系统低碳关键技术研究的重要的环节。
6.目前已有的建筑碳排放相关国家标准、行业标准等均从建筑全生命周期的角度给出了不同阶段的排碳量计算方法，但要在设计阶段完成全文强制规范《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(gb55015-2021)中要求的碳排放分析报告，建筑水系统还存在碳排放核算边界不清晰、核算方法不系统、计算标准不统一、低碳技术措施不明朗等问题，具体到执行层面设计师无从下手。


技术实现要素：

7.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种建筑运行阶段水系统碳排放核算方法，用以解决建筑在设计阶段没有可以计算建筑运行阶段水系统碳排放方法的问题。
8.本发明提供了一种建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，包括以下步骤：
9.获取建筑水系统能源消耗量qi、建筑设计寿命y和建筑面积a；
10.计算建筑运行阶段单位建筑面积碳排放量cm，计算公式如下：
[0011][0012]
其中，qi为第i类能源的碳排放因子；
[0013]
所述建筑水系统能源消耗量qi至少包括建筑生活热水系统年耗热量qw和建筑水系统用电设备运行的耗电量qe。
[0014]
进一步地，所述建筑生活热水系统年耗热量qw的计算公式如下：
[0015][0016]
其中，qr为生活热水年耗热量；
[0017]qs
为可再生能源提供的生活热水热量；
[0018]
ηr为生活热水输配效率；
[0019]
ηw为生活热水系统热源年平均效率。
[0020]
进一步地，所述生活热水年耗热量qr的计算公式：
[0021]
qr＝tq
rp
[0022][0023]
其中：t为年生活热水使用小时数；且t＝t1×
t2，t1为每天生活热水使用小时数；t2为每年生活热使用天数；
[0024]qrp
为生活热水日平均耗热量；
[0025]
m为用水计算单位数；
[0026]
qr为热水用水定额；
[0027]cr
为热水供应系统的热损失系数，cr＝1.10～1.15；
[0028]
tr为设计热水温度；
[0029]
t
l
为设计冷水温度；
[0030]
ρr为热水密度。
[0031]
进一步地，所述可再生能源提供的生活热水热量qs的计算公式：
[0032]qs
＝qs，
x
+q
s,sol
[0033]
其中，q
s,sol
为太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量；
[0034]qs,x
为除太阳能以外的生活热水系统的年可再生能源利用量；
[0035]
当建筑使用的可再生能源只包括太阳能时，q
s,x
为零；
[0036]
当建筑使用的可再生能源除太阳能以外还有其他可再生能源时，q
s,x
为q
s,geo
、q
s,air
、q
s,bio
中的一种或几种之和，q
s,geo
为地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量，q
s,air
为空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量，q
s,bio
为生物质生活热水系统的年可再生能源利用量。
[0037]
进一步地，所述太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,sol
的计算公式：
[0038]
[0039]
其中，ac为太阳集热器面积；
[0040]jt
为太阳集热器采光面上的年平均太阳辐照量；
[0041]
η
cd
为基于总面积的集热器平均集热效率；
[0042]
η
l
为管路和储热装置的热损失率。
[0043]
进一步地，所述地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,geo
的计算公式：
[0044]qs,geo
＝q
w,geo-e
w,geo
[0045]
其中，q
w,geo
为地源热泵系统的年生活热水供热量；
[0046]ew,geo
为地源热泵机组供生活热水年耗电量；
[0047]
所述地源热泵系统的年生活热水供热q
w,geo
的计算公式：
[0048]qw,geo
＝t5q
rprb
[0049][0050]
其中，q
rprb
为热泵热水日平均供热量；
[0051]
t5为年生活热水使用小时数，且t5＝t3×
t4，t3为热泵机组设计工作时间；t4为每年热泵使用天数；
[0052]
m为用水计算单位数；
[0053]
qr为热水用水定额；
[0054]cr
为热水供应系统的热损失系数，cr＝1.10～1.15；
[0055]
tr为设计热水温度；
[0056]
t
l
为设计冷水温度；
[0057]
ρr为热水密度。
[0058]
进一步地，所述空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,air
的计算公式：
[0059]qs,air
＝q
w,air-e
w,air
[0060]qw,air
为空气源热泵系统的年生活热水供热量；
[0061]ew,air
为空气源热泵机组供生活热水年耗电量；
[0062]
所述空气源热泵系统的年生活热水供热量q
w,air
的计算公式：
[0063]qw,air
＝t5q
rprb
[0064][0065]
其中，q
rprb
为热泵热水日平均供热量；
[0066]
t5为年生活热水使用小时数，且t5＝t3×
t4，t3为热泵机组设计工作时间；t4为每年热泵使用天数；
[0067]
m为用水计算单位数；
[0068]
qr为热水用水定额；
[0069]cr
为热水供应系统的热损失系数，cr＝1.10～1.15；
[0070]
tr为设计热水温度；
[0071]
t
l
为设计冷水温度；
[0072]
ρr为热水密度。
[0073]
进一步地，所述建筑水系统用电设备运行的耗电量qe的计算公式：
[0074][0075]
p
dj
为第j类用电设备每台的电功率；
[0076]
t
dj
为第j类用电设备的年平均运行小时数；
[0077]
nj为第j类用电设备的数量。
[0078]
进一步地，当用电设备能够计算出运行耗电量时，在计算qe时，加和时采用运行耗电量进行加和。
[0079]
进一步地，所述用电设备为二次供水设备，所述二次供水设备的运行耗电量qc的计算公式：
[0080]
qc＝pd·
qd·h·
td[0081]
pd为单位供水能耗；
[0082]
qd为供水流量；
[0083]
h为水泵扬程；
[0084]
td为水泵年平均运行小时数。
[0085]
与现有技术相比，本发明至少可实现的有益效果之一：本发明从实际运行的角度梳理水系统的碳排放计算边界，依据相关国标、行标对碳排放量的计算方法并结合建筑水系统的特征系统性给出建筑水系统碳排放量核算方法，为设计阶段进一步细化建筑水系统碳排放分析报告提供精确的计算方法。
[0086]
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0087]
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0088]
图1为具体实施方式中建筑机电系统碳排放核算边界。
具体实施方式
[0089]
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0090]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0091]
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装
置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
[0092]
本发明通常的工作面可以为平面或曲面，可以倾斜，也可以水平。为了方便说明，本发明实施例放置在水平面上，并在水平面上使用，并以此限定“高低”和“上下”。
[0093]
我国工业、交通、建筑三大领域终端用能部门发展推动着能源消费和碳排放变化，各领域能源消费和碳排放受活动水平、内部结构、技术效率等因素影响。建筑领域碳排放核算边界划分有物理边界和时间边界两个维度，其中物理边界以单体建筑或同类相似建筑组成的建筑群为核算单元，时间边界以建筑全生命期为核算对象。目前国际上对于建筑全生命期的建筑碳排放计算体系整体按建筑的建设过程整体划分为建材、建造、运行、拆除四大核算范围，国内《建筑碳排放计算标准》(gb/t51366-2019)中将建筑全生命期划分为建筑材料生产及运输、建造拆除、建筑运行三个阶段。
[0094]
国内外针对建筑碳排放的范围定义有广义和狭义两种定义，广义定义包含建筑水系统自建材生产、建造、运行、拆除等全过程排放，狭义定义仅包括运行阶段生活热水、建筑水系统其他用电设备等耗能产生的碳排放量。
[0095]
建筑全生命期的三个阶段按能源消费及碳排放领域划分，建筑材料生产及运输归属于工业和交通领域，建造拆除、建筑运行归属于建筑领域，其中建筑运行阶段的碳排放量占建筑全生命期的60％～80％，如图1所示。
[0096]
本发明的一个具体实施例，公开了一种建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，包括以下步骤：
[0097]
获取建筑水系统能源消耗量qi、建筑设计寿命y和建筑面积a；
[0098]
计算建筑运行阶段单位建筑面积碳排放量cm，计算公式如下：
[0099][0100]
其中，qi为第i类能源的碳排放因子，qi的取值来源于表1-机电系统运行阶段碳排放因子统计表；
[0101]
所述建筑水系统能源消耗量qi至少包括建筑生活热水系统年耗热量qw和建筑水系统用电设备运行的耗电量qe。
[0102]
需要说明的是，所述建筑水系统能源消耗量qi除去建筑生活热水系统年耗热量qw和建筑水系统用电设备运行的耗电量qe外，还可以包括其他类型的能源消耗，并不局限于这两种(即qw和qe)，即虽目前大多数建筑计算其运行阶段水系统碳排放核酸只用到了这两种，但不排除例外情况，或者未来建筑出现新类型的能源消耗。
[0103]
建筑水系统中生活热水系统可选择多种类能源，例如燃油、燃气、电力、市政热力等，除生活热水之外的其他系统能源消耗均为电力，因此建筑水系统的能源活动水平即可通过计算建筑生活热水系统的年耗热量和用电设备运行的电耗量得出，然后乘以不同能源的碳排放因子即可得出建筑水系统的碳排放量。
[0104]
需要说明的是，建筑生活热水采用哪种能源供热，则在计算cm时qw乘以该能源的碳排放因子。在计算cm时，qe对应的碳排放因子为电力碳排放因子。
[0105]
表1-机电系统运行阶段碳排放因子统计表
[0106][0107]
需要说明的是，表1中数据来源于《建筑碳排放量计算标准》。表1中虽只给出了燃油、燃气、电力、市政热力四种碳排放因子，并不代表计算cm时，只涉及到这四种能源，计算时具体涉及到哪种能源主要取决于建筑设计以及建筑所在地的能源构成，与各能源相对应的碳排放因子可从《建筑碳排放量计算标准》获得。
[0108]
所述建筑设计寿命的单位为a。
[0109]
碳排放计算的时间边界应以建筑全生命周期为计算对象，采用的建筑设计寿命y应与设计文件一致，当设计文件不能提供时，应按50年计算。零碳建筑机电系统设计过程应关注建筑全生命期，根据建筑不同使用年限合理选择设备及系统形式。根据国家标准《民用建筑设计统一标准》gb50352-2019的规定，民用建筑的设计使用年限划分为四类，见表2，其中普通建筑和构筑物的使用年限为50年。实际计算中可参照设计文件，确没有相关资料时，可按50年计算。
[0110]
表2-设计使用年限分类
[0111]
类别设计使用年限(年)示例15临时性建筑225易于替换结构构件的建筑350普通建筑和构筑物4100纪念性建筑和特别重要的建筑
[0112]
所述建筑面积a从设计文件中获取，单位为m2。
[0113]
建筑水系统能源消耗也按直接碳排放和间接碳排放类型进行划分。通过提高可再生能源利用率，废热余热利用率，提高非化石能源占比等关键路径明确建筑水系统在碳达峰目标约束下的实施路径。本发明分别给出了建筑生活热水年耗热量核算方法和建筑水系统年耗电量核算方法。
[0114]
零碳建筑生活热水系统根据热源的选择不同，相应的碳排放量也不同，有燃煤燃气等化石能源消耗产生的直接碳排放量，有采用电加热产生的间接碳排放量，从碳排放的角度，生活热水的热源选择趋势应逐步取消直接碳排放的化石能源，减少间接碳排放量的电消耗量，应用尽用可再生能源。
[0115]
所述建筑生活热水系统年耗热量qw的计算公式如下：
[0116][0117]
其中，qw的单位为kwh/a；
[0118]
qr为生活热水年耗热量，单位为kwh/a；
[0119]qs
为可再生能源提供的生活热水热量，单位为kwh/a；
[0120]
ηr为生活热水输配效率，包扩全部生活热水系统管路和储热装置的热损失，从设计文件中获取；
[0121]
ηw为生活热水系统热源年平均效率，从设计文件中获取。
[0122]
所述生活热水年耗热量qr的计算公式：
[0123]
qr＝tq
rp
[0124]
其中：t为年生活热水使用小时数，单位为h/a；且t＝t1×
t2，t1为每天生活热水使用小时数，单位为h/d；t2为每年生活热使用天数，单位为d/a；t1、t2从设计文件中获取；
[0125]qrp
为生活热水日平均耗热量，单位为kw。
[0126]
所述生活热水日平均耗热量q
rp
的计算公式：
[0127][0128]
其中：m为用水计算单位数，单位为人数或床位数(取其一)，从设计文件中获取；
[0129]
qr为热水用水定额，单位为l/人
·
d或l/床
·
d(与m单位相匹配)，从表3取值；
[0130]
ρr为热水密度，单位为kg/l；
[0131]cr
为热水供应系统的热损失系数，cr＝1.10～1.15(示例性地，可以取值1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15等)；
[0132]
tr为设计热水温度，单位为℃，从设计文件中获取；t
l
为设计冷水温度，单位为℃，从设计文件中获取。
[0133]
表3-热水用水定额
[0134]
[0135][0136]
所述可再生能源提供的生活热水热量qs的计算公式：
[0137]qs
＝qs，
x
+q
s,sol
[0138]
其中，q
s,sol
为太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量，单位为kwh/a；
[0139]qs,x
为除太阳能以外的生活热水系统的年可再生能源利用量，单位为kwh/a；
[0140]
当建筑使用的可再生能源只包括太阳能时，此时q
s,x
＝0kwh/a。
[0141]
当建筑使用的可再生能源除太阳能以外还有其他可再生能源时，q
s,x
为q
s,geo
、q
s,air
、q
s,bio
等中的一种或几种之和。其中，q
s,geo
为地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量，单位为kwh/a；q
s,air
为空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量，单位为kwh/a；q
s,bio
为生物质生活热水系统的年可再生能源利用量，单位为kwh/a，从设计文件中获取。
[0142]qs,x
根据建筑所在地的能源组成进行设计，优选地，q
s,x
为q
s,geo
、q
s,air
、q
s,bio
中的一种。
[0143]
所述地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,geo
的计算公式：
[0144]qs,geo
＝q
w,geo-e
w,geo
[0145]
其中，q
w,geo
为地源热泵系统的年生活热水供热量，单位为kwh/a；
[0146]ew,geo
为地源热泵机组供生活热水年耗电量，单位为kwh/a，从设计文件中获取；
[0147]
所述地源热泵系统的年生活热水供热q
w,geo
的计算公式：
[0148]qw,geo
＝t5q
rprb
[0149][0150]
其中，q
rprb
为热泵热水日平均供热量，单位为kw；
[0151]
t5为年生活热水使用小时数，单位为h/a，且t5＝t3×
t4，t3为热泵机组设计工作时间，单位为h/d，取8～16h；t4为每年热泵使用天数，单位d/a，从设计文件中获取；ρr为热水密度，单位为kg/l。
[0152]
m为用水计算单位数，单位为人数或床位数(取其一)，从设计文件中获取；
[0153]
qr为热水用水定额，单位为l/人
·
d或l/床
·
d(与m单位相匹配)，从表3取值；
[0154]
ρr为热水密度，单位为kg/l；
[0155]cr
为热水供应系统的热损失系数，cr＝1.10～1.15(示例性地，可以取值1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15等)；
[0156]
tr为设计热水温度，单位为℃，从设计文件中获取；
[0157]
t
l
为设计冷水温度，单位为℃，从设计文件中获取。
[0158]
所述空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,air
的计算公式：
[0159]qs,air
＝q
w,air-e
w,air
[0160]qw,air
为空气源热泵系统的年生活热水供热量，单位为kwh/a；
[0161]ew,air
为空气源热泵机组供生活热水年耗电量，单位为kwh/a，从设计文件中获取。
[0162]
所述空气源热泵系统的年生活热水供热量q
w,air
的计算公式：
[0163]qw,air
＝t5q
rprb
[0164][0165]
其中，q
rprb
为热泵热水日平均供热量，单位为kw；
[0166]
t5为年生活热水使用小时数，单位为h/a，且t5＝t3×
t4，t3为热泵机组设计工作时间，单位为h/d，取8～16h；t4为每年热泵使用天数，单位d/a，从设计文件中获取。
[0167]
m为用水计算单位数，单位为人数或床位数(取其一)，从设计文件中获取；
[0168]
qr为热水用水定额，单位为l/人
·
d或l/床
·
d(与m单位相匹配)，从表3取值；
[0169]
ρr为热水密度，单位为kg/l；
[0170]cr
为热水供应系统的热损失系数，cr＝1.10～1.15(示例性地，可以取值1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15等)；
[0171]
tr为设计热水温度，单位为℃，从设计文件中获取；
[0172]
t
l
为设计冷水温度，单位为℃，从设计文件中获取。
[0173]
所述太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,sol
的计算公式：
[0174][0175]
其中，ac为太阳集热器面积，单位为m2，取值为太阳能板实际面积，从设计文件中获取；
[0176]jt
为太阳集热器采光面上的年平均太阳辐照量，单位为mj/m2.a，从表4中取值；
[0177]
η
cd
为基于总面积的集热器平均集热效率，单位为％，集热器总面积的平均集热效率η
cd
应根据经过测定的基于集热器总面积的瞬时效率方程在归一化温差为0.03时的效率值确定；分散集热、分散供热系统的η
cd
经验值为40％～70％；集中集热系统的η
cd
应考虑系统型式、集热器类型等因素的影响，经验值为30％～45％；
[0178]
η
l
为管路和储热装置的热损失率，单位为％，集热系统的热损失η
l
应根据集热器类型、集热管路长短、集热水箱(罐)大小及当地气候条件、集热系统保温性能等因素综合确定，当集热器或集热器组紧靠集热水箱(罐)者η
l
取15％～20％，当集热器或集热器组与集热水箱(罐)分别布置在两处者η
l
取20％～30％。
[0179]
表4-我国的太阳能资源分区及其特征
[0180]
[0181][0182]
建筑水系统除生活热水选用化石燃料消耗的能量外其他均为电耗量，运行阶段的电耗量应由系统运行过程中的监测数据得出，或者由模拟设备运行阶段工况的能耗模拟数据得出，当资料不足时可按下式进行计算，但需考虑用电设备的运行效能和实际运行工况前提的年平均小时数。
[0183]
所述建筑水系统用电设备运行的耗电量qe的计算公式：
[0184][0185]
p
dj
为第j类用电设备每台的电功率，单位为kw/台，从设计文件中获取；
[0186]
t
dj
为第j类用电设备的年平均运行小时数，单位为h/a，从设计文件中获取；
[0187]
nj为第j类用电设备的数量，单位为台，从设计文件中获取。
[0188]
j为用电设备的种类代号，j＝1,2,
…
,k，建筑内设有k中用电设备。示例地，所述用电设备包括电开水器、生活热水循环泵、电热水器、空气源热泵机组、水源热泵机组、机械隔油器/油水分离器、循环水泵等。
[0189]
优选地，当用电设备能够计算出更准确的运行耗电量时，在计算qe时，加和时不用l
·
pd·
td·
n计算加和，而是用其运行耗电量进行加和。示例性地，二次供水设备的运行耗电量qc的计算公式：
[0190]
qc＝pd·
qd·h·
td[0191]
pd为单位供水能耗，单位为kwh/m3.mpa，从表5进行取值；
[0192]
qd为供水流量，单位为m3/h，从设计文件中获取；
[0193]
h为水泵扬程，单位为mpa，从设计文件中获取；
[0194]
td为水泵年平均运行小时数，单位为h/a，从设计文件中获取。
[0195]
表5-单位供水能耗值
[0196][0197]
需要说明的是，上述提到的从设计文件中获取，是指这些数据是可以从建筑水系统设计文件中获取，即这些数据是建筑水系统设计文件中已知数据。
[0198]
本发明创建了建筑水系统碳核算方法，根据全文强制规范《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(gb 55015-2021)第2.0.5条，需整理碳排放分析报告，本发明的核算方法的建立实现了建筑水系统的碳核算的完整性和准确性。国内外针对建筑水系统的碳核算方法均关注于生活热水，但是，建筑水系统除生活热水外还有近二十余种系统，在建筑运行阶段均会不同程度的耗能，产生碳排放，目前国内外还没有系统性的方法，将建筑水系统的能耗及碳排放量计算进行全面的梳理和整合，这将会影响设计过程中碳排放分析报告的完整性和准确度。
[0199]
本发明建立的碳核算方法是搭建建筑水系统能耗模拟的基石，建筑碳排放量核算的根本核心是能耗的准确计算，只有将系统数量、能耗种类以及能耗核算方法梳理完整后才可搭建能耗模拟平台进行能耗模拟计算，目前建筑水系统的能耗模拟还处于起步阶段，但核算方法先行，搭建核算流程架构，并明确参数选择，为推动建筑水系统能耗模拟提供技术支撑。
[0200]
【实例】项目概况：位于北方地区，某大学食堂，建筑面积13200m2，建筑体积79872.1m3，建筑高度16.2m，建筑层数地上三层地下两层。供学生就餐2618人使用。涉及到能源消耗的建筑水系统有生活给水二次加压供水系统、生活热水系统、中水系统、污废水提升系统。以下是计算该大学食堂运行阶段水系统碳排放的过程：
[0201]
1.食堂生活热水系统年消耗量的计算
[0202]
厨房定时供应生活热水，每天供应6h，每年240天供应，热源由屋面太阳能集热器
和辅助热源提供，辅助热源为自备锅炉，热水供水温度60℃。
[0203]
(1)生活热水年耗热量
[0204]
生活热水日平均耗热量q
rp
的计算：
[0205][0206]
其中，qr＝12l/人
·
次，从表3中取值；每人每天按用水两次计算，m＝2618人
×
2次/d；cr＝1.1；tr＝60℃；t
l
＝5℃；t1＝6h/d；ρr＝0.98kg/l；
[0207]
代入计算得到q
rp
＝722.12kw。
[0208]
生活热水年消耗热量qr的计算：
[0209]
qr＝tq
rp
[0210]
其中，q
rp
＝722.12kw；t＝t1×
t2，t1＝6h/d，t2＝240d/a，则t＝1440h/a；
[0211]
代入计算得到qr＝1039858kwh/a。
[0212]
(2)太阳能生活热水系统的年供热量q
s,sol
的计算
[0213]
依据屋顶可设置集热器位置测量屋面实际布置集热器面积432m2；
[0214][0215]
其中，ac＝432m2；j
t
＝6700mj/m2·
a，从表4取值；η
cd
＝0.3；η
l
＝0.15；
[0216]
代入计算得到q
s,sol
＝57405.6kwh/a。
[0217]
(3)食堂生活热水系统年耗热量qw的计算
[0218]
依据设计文件相关参数，结合生活热水规模及现场运行效果，生活热水输配效率ηr取0.8；生活热水系统热源年平均效率ηw取0.8；且qr＝1039858kwh/a，qs＝q
s,sol
＝57405.6kwh/a；
[0219][0220]
代入计算得到qw＝1553021kwh/a。
[0221]
2.食堂水系统用电设备运行的耗电量的计算
[0222]
(1)生活给水二次加压供水系统
[0223]
依据设计文件，市政管网供水最低压力为0.25mpa，生活给水竖向分两个区，3层为中区，由水箱+变频泵组直接供水，水泵选择参数：供水流量为36m3/h，扬程37m，功率5.5kw，水泵设置方式为一用一备。
[0224]qc1
＝pd·
qd·h·
td[0225]
其中，pd＝0.88kwh/m3.mpa，从表5中取值；qd＝36m3/h；h＝37m≈0.37mpa；td＝1440h/a；
[0226]
代入计算得到q
c1
＝16879.1kwh/a。
[0227]
(2)中水二次加压供水系统
[0228]
依据设计文件，食堂1至3层卫生间冲厕由水箱+变频泵组供水，水泵选择参数：供水流量为14m3/h，扬程40m，功率3kw，水泵设置方式为一用一备。
[0229]qc2
＝pd·
qd·h·
td[0230]
其中，pd＝0.96kwh/m3.mpa，从表5中取值；qd＝14m3/h；h＝40m≈0.40mpa；td＝1440h/a；
[0231]
代入计算得到q
c2
＝7741.44kwh/a。
[0232]
(3)其他用电设备运行的耗电量qe的计算公式：
[0233][0234]
除二次供水及中水系统外，本建筑其他水系统相关的那个店设备及日平均运行小时数和年运行天数如下表所示：
[0235][0236][0237]
代入计算得到q
e3
＝24480kwh/a。
[0238]
(4)食堂水系统用电设备运行的耗电量qe的计算
[0239]
qe＝q
c1
+q
c2
+q
e3
＝16879.1+7741.44+24480＝49100.54kwh/a
[0240]
3.食堂运行阶段水系统碳排放量核算方法
[0241]
依据设计文件，该食堂的碳排放主要来自于生活热水系统、二次供水加压系统、中水系统、电开水器、机械隔油器/油水分离器、潜水泵，其中生活热水由太阳能和自备燃气锅炉供热，主要能源消耗是燃气，其他系统能源消耗均为电力,各系统计算年能耗及碳排放因子如下所示。
[0242][0243]
其中，y＝50a；a＝13200m2；qw为燃气的碳排放因子，qw＝55.54tco2/(tj)，qe为电力的碳排放因子，qe＝0.5810tco2/mwh，从表1中取值；且qw＝1553021kwh/a＝5.55tj/a，qe＝＝49100.54kwh/a＝49.10mwh/a；
[0244]
代入计算得到cm＝50*(5.55*55.54+49.10*0.5810)/13200＝1.2757tco2/m2。
[0245]
食堂每年运行阶段水系统碳排放量为q
wqw
+qeqe＝336.774tco2。
[0246]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0247]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取建筑水系统能源消耗量qi、建筑设计寿命y和建筑面积a；计算建筑运行阶段单位建筑面积碳排放量c
m
，计算公式如下：其中，q
i
为第i类能源的碳排放因子；所述建筑水系统能源消耗量q
i
至少包括建筑生活热水系统年耗热量q
w
和建筑水系统用电设备运行的耗电量q
e
。2.根据权利要求1所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述建筑生活热水系统年耗热量q
w
的计算公式如下：其中，q
r
为生活热水年耗热量；q
s
为可再生能源提供的生活热水热量；η
r
为生活热水输配效率；η
w
为生活热水系统热源年平均效率。3.根据权利要求2所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述生活热水年耗热量q
r
的计算公式：q
r
＝tq
rp
其中：t为年生活热水使用小时数；且t＝t1×
t2，t1为每天生活热水使用小时数；t2为每年生活热使用天数；q
rp
为生活热水日平均耗热量；m为用水计算单位数；q
r
为热水用水定额；c
r
为热水供应系统的热损失系数，c
r
＝1.10～1.15；t
r
为设计热水温度；t
l
为设计冷水温度；ρ
r
为热水密度。4.根据权利要求2所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述可再生能源提供的生活热水热量q
s
的计算公式：q
s
＝q
s
，
x
+q
s,sol
其中，q
s,sol
为太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量；q
s,x
为除太阳能以外的生活热水系统的年可再生能源利用量；当建筑使用的可再生能源只包括太阳能时，q
s,x
为零；当建筑使用的可再生能源除太阳能以外还有其他可再生能源时，q
s,x
为q
s,geo
、q
s,air
、q
s,bio
中的一种或几种之和，q
s,geo
为地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量，q
s,air
为
空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量，q
s,bio
为生物质生活热水系统的年可再生能源利用量。5.根据权利要求4所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述太阳能生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,sol
的计算公式：其中，a
c
为太阳集热器面积；j
t
为太阳集热器采光面上的年平均太阳辐照量；η
cd
为基于总面积的集热器平均集热效率；η
l
为管路和储热装置的热损失率。6.根据权利要求4所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述地源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,geo
的计算公式：q
s,geo
＝q
w,geo-e
w,geo
其中，q
w,geo
为地源热泵系统的年生活热水供热量；e
w,geo
为地源热泵机组供生活热水年耗电量；所述地源热泵系统的年生活热水供热q
w,geo
的计算公式：q
w,geo
＝t5q
rprb
其中，q
rprb
为热泵热水日平均供热量；t5为年生活热水使用小时数，且t5＝t3×
t4，t3为热泵机组设计工作时间；t4为每年热泵使用天数；m为用水计算单位数；q
r
为热水用水定额；c
r
为热水供应系统的热损失系数，c
r
＝1.10～1.15；t
r
为设计热水温度；t
l
为设计冷水温度；ρ
r
为热水密度。7.根据权利要求4所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述空气源热泵生活热水系统的年可再生能源利用量q
s,air
的计算公式：q
s,air
＝q
w,air-e
w,air
q
w,air
为空气源热泵系统的年生活热水供热量；e
w,air
为空气源热泵机组供生活热水年耗电量；所述空气源热泵系统的年生活热水供热量q
w,air
的计算公式：q
w,air
＝t5q
rprb
其中，q
rprb
为热泵热水日平均供热量；t5为年生活热水使用小时数，且t5＝t3×
t4，t3为热泵机组设计工作时间；t4为每年热泵
使用天数；m为用水计算单位数；q
r
为热水用水定额；c
r
为热水供应系统的热损失系数，c
r
＝1.10～1.15；t
r
为设计热水温度；t
l
为设计冷水温度；ρ
r
为热水密度。8.根据权利要求1至7任一所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述建筑水系统用电设备运行的耗电量q
e
的计算公式：p
dj
为第j类用电设备每台的电功率；t
dj
为第j类用电设备的年平均运行小时数；n
j
为第j类用电设备的数量。9.根据权利要求8所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，当用电设备能够计算出运行耗电量时，在计算q
e
时，加和时采用运行耗电量进行加和。10.根据权利要求9所述的建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，其特征在于，所述用电设备为二次供水设备，所述二次供水设备的运行耗电量q
c
的计算公式：q
c
＝p
d
·
q
d
·
h
·
t
d
p
d
为单位供水能耗；q
d
为供水流量；h为水泵扬程；t
d
为水泵年平均运行小时数。

技术总结
本发明涉及一种建筑运行阶段水系统碳排放量核算方法，包括以下步骤：获取建筑水系统能源消耗量Q


技术研发人员：赵锂 王睿 刘永旺
受保护的技术使用者：中国建筑设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/9