谈如何正确理解建筑碳中和设计的核心要素

2022-10-14 15:40:47

来源:东方资讯　 选稿:顾天娇　

——伯岚环境技术总监王翔

建筑行业是我国的碳排放“大户”。据《中国建筑能耗与碳排放研究报告（2021）》显示，2019年全国建筑全过程碳排放总量为49.97亿吨二氧化碳，占全国碳排放的比重为50.6%。其中，建筑运行阶段碳排放21.3亿吨二氧化碳，占全国碳排放的比重为21.6%。要在2030实现碳达峰，2060实现碳中和，建筑行业的碳减排无疑是碳中和途径中潜力最大、最直接有效的方式。

建筑的碳排放，体现在建筑的全寿命周期，包含建筑材料与设备生产和运输阶段、建筑施工阶段、建筑运营阶段、建筑拆除阶段。建筑碳中和节碳主要体现在以下方面：生产阶段采用绿色建材、本地建材，降低建筑的隐含能耗；施工阶段采用低碳结构体系，以及绿色施工方式，降低施工碳排放；运营阶段持续提高建筑节能设计标准，提高建筑能效；利用场地内太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源；通过高质量建设延长建筑使用寿命；增加碳汇措施等。

记者：以上信息相信许多关心我国低碳建筑发展的朋友已经获悉，但建筑碳中和的设计，则不为大多数人所知，而这才是建筑碳中和的核心要素，是相关从业者最关心的问题。纵论建筑设计过于繁复，今天我们就以其中的要点展开论述，邀请伯岚环境科技集团技术总监-王翔先生，阐述一下碳中和设计关键内容。

王翔：阐述不敢当，只能说有一些浅见与大家分享，希望得到指正。个人认为，建筑碳中和设计的关键要素，需要从以下几点来概括描述。

一、建筑经济性设计

很多人提到建筑碳中和设计，首先印象就是采用提高围护结构热工性能、选用绿色建材、使用高效设备、采用可再生能源等需要增加投入的措施，在地产成本精细化的背景下，对碳中和的推动积极性也不高。本人认为虽然上述措施是实现建筑低碳设计的重要因素，但是建筑本体的经济性设计更为重要及全面，往往也容易被忽略。

建筑经济性设计包含非常广泛的内容，涉及建筑、结构、机电、室内、景观等多专业的设计。比如建筑设计中的建筑体形系数、层高、建筑空间组织、建筑平面布局、建筑主材、部品部件、装饰构件、构造做法、地库车位指标，结构设计中的荷载选取、配筋率、含钢量指标，机电设计的功能配置、电梯选型、管线路由合理性，室内、景观突出效果，降低隐形区域配置等。这些精细化的设计与房产开发中建造成本的控制目的是一致的，在实现节碳的同时，也减少了建造成本，便于碳中和工作的推动。

除了永久建筑，项目示范区、临时展厅、小区门楼等临时建筑的设计也要考虑经济性，避免“大拆大建”。

二、正向能耗模拟分析

传统建筑设计中的能耗模拟分析通常是“逆向”过程，以满足相关规范硬性条件为目的，毕竟销售型物业的节能与开发商并无直接利益相关。故在方案阶段，总图布置更多关注的是户型配比、高低搭配、日照、货值最大化等显性销售账面收益或硬性指标，单体设计关注户型、得房率、产品力等，而忽略了当地气候条件、充分利用日照和自然通风等自然节能条件等因素。

建筑碳中和的设计的能耗模拟分析应该是“正向”模拟，不仅要关注显性的账面收益，还要关注因为碳排放导致的隐性支出。根据不同的区域的气候特征，通过使用PKPM、Energy Plus等能耗模拟软件对建筑环境及设备系统建模,通过计算结果对整体总图及单体设计方案进行反馈，提出优化策略，达到产品力与节能率的平衡点。

三、高效围护结构

高效围护结构可有效形成建筑保温系统，达到较好的保温效果，减少冷热桥。通过能耗模拟可以发现，围护结构的传热值达到某一临界值时，再通过降低墙体或外门窗的K值，对整体的空调供暖能耗指标降低有限，反而成本显著提升，所以围护结构不能简单地堆砌保温。尤其是夏季，太阳辐射得热占室内冷负荷比例较高，这时在外窗上设置中置遮阳或外遮阳等活动遮阳措施。不仅满足夏季遮阳的要求，显著降低空调冷负荷，又不影响采光及冬季日照要求。还可以进一步安装光感、温感元件实现根据室内外温度及日照强度等条件智能化控制，以降低太阳辐射的影响，节约能源。

同时，门窗的构造、气密性、水密性、抗风压等性能也是影响实际传热效果的重要因素。设计不仅仅需要关注参数，建立高度标准化的部品部件库打通设计、生产等全产业链的数据流同样需要关注。

四、集成化空调系统

对于超低能耗或近零能耗建筑，室内的冷热负荷仅有基准建筑的一半或更低。如采用传统的多联机设备存在性能过剩，成本浪费，而空调外机长期在低负荷的情形下运行，实际运行能耗也比官方报告中的数据要高，看似节能其实不节能。这个也是建筑全生命周期碳中和因避免的情况。采用冷热负荷相匹配的新风空调一体机，将新风与空调系统结合，比传统中央空调+独立新风系统更简化、更节能、更经济。一体机集供暖、制冷、新风、净化、除湿加湿、室内环境监测、APP自动控制等功能，在超低能耗或近零能耗居住建筑中更加实用。

五、体系标准化

建筑碳中和设计是一项全面又系统的工程，涉及规划分析、场地布局、建材选料、设备选型、成本分析、施工建造等全流程工作，是需要对建筑全寿命周期进行统一规划和思考。因此，通过建立碳中和体系标准化，借助BIM技术、协同平台、数字化技术等，对碳中和设计进行引领。

六、其他

冷热源系统优化；可再生能源利用；储能；能耗监控；固碳、碳汇等。

碳中和表面看是约束，实际上是历史机遇。政府的长期政策指明未来发展方向。企业应利用创新把握机遇,化被动为主动，塑造未来发展的竞争力。碳中和是一项系统工程，包含经验、技术、生态等多方面。需要各方利用自己的技术经验，与合作伙伴一起打造低碳产品，共同迈向碳中和。

记者：感谢王总的分享，让我们对建筑碳中和设计有了清晰的认知。

王翔：以上仅仅是我个人对建筑碳中和设计的理解总结，难免有偏颇，建筑碳中和设计是一个广大的新兴设计门类，涵盖的设计分支极多，我也处在学习进步的过程中，希望有机会，就以上提到的要点与大家展开讨论，信息资源互补。

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