【零碳社区】低碳社区碳排放计算方法及软件开发-社区低碳技术研究进展（三）

面对城乡建设领域的碳达峰碳中和重大需求，中国建研院成立“城镇低碳、碳中和设计方法和技术集成研究与示范”专项基金，旨在开展城乡建设碳减排领域的综合性技术研究。

中国建研院环能科技牵头负责“社区低碳、碳中和规划设计技术研究与工程示范(20220109330730002)”课题，参与单位包括中国建研院设计院、中国建研院城乡规划院、构力科技等多个兄弟二级单位。构建低碳社区技术体系、提出规划设计方法、研发核心产品和工具，推动低碳社区高质量规模化示范。

类型、分布特征等建立工程用社区碳排放信息化模型，开发社区全过程碳排放计算软件。

            一、引言

随着全球气候变化的加剧，碳排放的管理和控制已成为各国政府、企业及社会的共同目标。社区作为城市的基本单位，加强社区碳排放监测与管理有利于实现整体城市碳中目标。

目前国内外已有较为成熟的针对于城市、企业等不同主体的温室气体核算框架体系。国际上主流的体系包括《IPCC国家温室气体清单指南》、《温室气体核算体系GHG Protocol》、ISO 14064/ISO 14067、PAS 2050/2060等。我国于2010年由国家发改委组织编写了《省级温室气体清单编制指南》，2013年出台了首批十个行业的企业温室气体排放核算方法与报告指南。随着双碳目标的提出，我国愈发重视低碳社区的建设，城乡建设领域出台了一系列政策文件与标准导则，建立了相应的评价方法和建设路径。

图1 国内外温室气体核算框架体系

以上国内外温室气体核算体系、低碳社区建设指南对确定社区碳排放计算方法都起到了启示作用，但目前并无成熟且被广泛应用的社区碳排放计算、核算的通用方法。计算工具方面，目前，国际上应用于建筑设计的能耗计算工具已相对完善，例如：EnergyPlus、Trnsys、OpenStudio等，但行业内缺乏应用于社区层面的碳排放计算工具。

图2 建筑能耗计算软件

本部分研究基于实际低碳社区案例调研和国内外文献调研及计算方法研究，确定社区碳排放计算边界，开发可广泛适用于以居住建筑为主的社区碳排放计算工具，包括建筑、交通、市政设施等各子项社区碳排放。依据社区建筑类型、分布特征等建立工程用社区碳排放信息化模型，开发社区全过程碳排放计算软件。

       二、定社区碳排放计算方法

          三、社区碳排放计算工具

本研究内容中的计算工具依据建科环能科技有限公司“IBE建筑动态负荷计算核心”开发，围绕此核心完善社区尺度能耗与碳排放计算内容。

（1）规划阶段实现社区碳排放快速预测

该计算工具可以用于规划设计阶段计算社区的能耗及碳排放，以便更好地了解社区的能源消耗情况和环境影响，从而制定更加科学、合理的规划方案。社区碳排放计算软件在原有IBE建筑碳排放计算的功能基础上，拓展了社区其它子项的碳排放计算功能。通过输入社区基本信息数据，实现规划阶段社区碳排放快速预测。软件输入界面包括“区域基本信息”、“建筑功能”、“建筑能源系统”、“区域建筑”、“能碳费信息”、“社区其它碳排放”六大模块，满足对社区内建筑、能源系统、市政设施系统的关键参数输入功能。

图4 社区基本信息界面

图5 社区建筑基本信息界面

图6 社区能源系统计算界面

图7 社区交通/市政/可再生能源碳排放设置计算界面

软件内嵌常用能源、交通、给排水、废弃物、碳汇以及建材碳排放因子，用户也可根据实际项目需求自定义碳排放因子信息。由于各地电力、市政热力、区域供能等取费政策不同，软件提供单一电价与分时电价定义方式；提供按照面积或热（冷）量计量两种取费方式。

图8 社区“能碳费”设置界面

（3）社区建筑碳排放计算实现创新和突破

建筑碳排放是社区碳排放的主要构成，也是社区碳排放计算工具的重点研究工作内容。研究团队开展建筑热过程精准建模方法研究，建立有限差分法为核心算法的建筑能耗及碳排放计算方法，提出时间和空间并行算法，实现建筑碳排放计算领域的技术突破。

图9 建筑热过程计算求解过程、

相应研究成果已获得2项软件著作权：《建筑能耗和碳排放动态模拟标准信息模型生成软件》、《基于全域直接并行法的建筑逐时动态负荷计算软件》。