建筑领域落实“双碳”目标技术路径比对研究

建筑领域落实“双碳”目标技术路径比对研究

王锋伟,汝晶

西安市建筑设计研究院有限公司 陕西西安710000

摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，随着“双碳”目标的提出，“碳达峰、碳中和”已纳入我国生态文明建设总体布局，成为国家层面的顶层设计。发展减排节能的绿色建筑，促使整个建筑业降低二氧化碳排放量、改善建筑物整个生命周期的性能，是城市发展整体降碳的重要措施，也是国家经济长期健康可持续发展的必要条件。本文通过研读政策，调研具体实证案例、分析发展现状与前景，并结合中央提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，提出强化顶层引领、规范和完善标准制定、发挥全过程管理作用、金融与税收等政策优惠、加强国际合作等12点绿色建筑发展推进建议。

关键词： 建筑领域；“双碳”目标技术；路径比对；研究

引言

我国建筑领域运行能耗所占比例越来越大，且呈持续增长的趋势。2020年9月，习近平总书记提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，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。”低碳发展不仅仅是能源领域的任务，更涉及各行各业的各项工作，且其将对我国未来社会经济发展产生深远的影响。其中，建筑领域作为能源消耗的三大领域（工业、建筑、交通）之一，在走向低碳迈向零碳的道路上将面临巨大的挑战。自2016年开始，我们针对中国建筑能耗和碳排放的长期发展，做了一些研究工作，落实于如何实现碳达峰、碳达峰时点、碳达峰峰值的大小与政策的评估，探讨我国建筑领域实现碳达峰和碳中和战略目标的合理途径并提供技术参考。

1概念

超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用高效热回收技术，最大程度地降低建筑供暖供冷需求，并充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒适室内环境的建筑。超低能耗建筑的技术核心是降低一次性能源消耗为目标，通过围护结构的保温、隔热、气密性、断热桥以及优化暖通设备等措施，降低建筑本体能源需求，减少对传统采暖和制冷设备的依赖，以更少能源消耗提供更优秀室内环境的建筑形式。

2 建筑领域落实“双碳”目标技术路径比对研究

2.1提升建筑围护结构节能水平

近期，提升建筑的绿色设计水准。在建筑设计阶段，通过优化建筑布局、朝向，控制良好的体形系数，采用高效的外围护保温材料、构件以及高能效设备等，提升建筑整体节能水平。中期，发展围护结构节能环保技术。随着建筑节能工作的推进，中期阶段绿色星级建筑数量将继续增加，绿色建材技术与建筑围护结构性能优化可以进一步促进公共建筑能耗降低。通过研发新型保温材料，推广泡沫玻璃、复合膜建材、再生混凝土等绿色建材的使用，进一步提升围护结构的热工性能。其次，提升相变保温墙体、太阳能光伏屋面以及半透明光伏窗、真空窗的使用率，通过可再生能源的利用，使公共建筑逐步从“节能”走向“产能”。远期，发展零碳建筑。基于中期阶段对于产能建筑的探索，远期阶段公共建筑逐步向产能方向转变。越来越多的零碳建筑、改造项目落地，结合建筑智能化的发展，5G、物联网等技术的成熟。公共建筑将通过城市能效管理系统相互连接，提升运营服务水平，降低公共建筑能源消耗。

2.2无热桥设计

建筑围护结构中热流密度显著增大的部位，成为传热较多的桥梁，称为热桥。超低能耗建筑设计时，应严格控制热桥的产生，对建筑外围护结构进行无热桥设计。无热桥设计的基本原则是通过适当地添加绝热层，阻断不同材料连接处的热桥，保温层在建筑部件连接处连续无间隙。建筑体形宜规则，减少围护结构的凹凸变化，从而降低建筑的外表散热面积。热桥往往会出现在不同材料连接处和结构变化部位，如女儿墙、挑出楼板、管道穿屋面等位置。普通建筑在女儿墙等突出屋面的位置保温层一般不连续设置，只是在没有保温层的位置用30厚的憎水膨珠浆料等保温砂浆将其连续起来，避免建筑内表面发霉、结露。超低能耗建筑在女儿墙等薄弱环节其保温层应与屋面、墙面连续设置，在顶部设置金属盖板，以提高其耐久性，而且保温层固定应采取断热桥锚栓等避免热桥的措施。超低能耗建筑外窗安装方式与普通建筑的外窗安装方式有较大区别。普通建筑窗户安装在砌体结构上，保温层中断；超低能耗建筑外窗安装时应将外窗框的热桥损失降到最低，外窗框内表面和结构外表面齐平，采用外悬式安装方式，将窗户安装在保温层内，外墙保温层多包住窗框，并且用专用成品连接件进行连接，保证保温层连续无中断。

2.3建立完善评估体系，凸显绿色价值

推广绿色能效标识，优化评审内容和评分标准，寻求生命周期碳减排测量可操作性，科学识别超低能耗建筑、近零能耗建筑和零能耗建筑。当前国内绿色建筑发展存在设计与运行的错配，截至2020年底，国内共有2.47万个绿色建筑标识项目，但其中多为绿色设计标识，真正的绿色运行标识项目占比尚不足5%，亟需大力推进绿色建筑由绿色设计向绿色运行转化。

2.4用能结构

我国从以燃气燃烧为主迈向以电力为主的炊事、生活热水、供热、公共建筑制冷等是社会发展的必然趋势，同时也是实现建筑零碳排放的重要途径。特别是北方地区，仍有70%以上的农村及部分城乡结合部的居住建筑冬季采用燃煤炉具取暖。该情况导致每年相关地区的二氧化碳排放量超过３亿吨，那么未来只有采用以电力为主的供暖方式，或者全面实现电气化，才能使我国碳排放量发生根本性变化。

2.5遮阳设计

采用合理的遮阳措施可以有效地降低夏季空调能耗和冬季供暖能耗。遮阳设计应根据不同地区的气候特点、房间功能和朝向等因素综合考虑。超低能耗建筑宜采用可调节的遮阳设施。可调节外遮阳表面吸收的太阳得热，传入室内的比例比内遮阳或中置遮阳小，并且可以根据太阳高度角和室外天气情况自动或手动调整，是最适合超低能耗建筑的遮阳形式。

2.6提升设备效率与智能调控

近期阶段，在已有的各类公共建筑常用设备能效基础上，使用高效制冷设备，推广LED智能照明系统，以及推广复合能源功能系统，如利用太阳能、风能、地热能、天然气等能源形式的复合能源系统实现建筑冷热电联供；并推进太阳能系统，浅层地热能与空气热能建筑的建设，加快推动相关技术的发展。中期阶段以发展建筑设计高效智能技术为主。一方面降低空调机组成本，提升建筑制冷效率；另一方面提升建筑设备系统智能水平，利用集成传感技术、无线网络体系、智能控制技术等方式实现节电；提升太阳能、风能、地热能等可再生能源在建筑中的应用比例。远期阶段，推广智能控制系统在公共建筑中的应用。该阶段BIM等建筑运行管理系统的使用达到普及，高效建筑设备与智能管理让人们达到智慧生活阶段，并将建筑的相对能耗降到最低。

结语

实现“碳达峰”“碳中和”是一项长远而深刻的经济性变革与发展。从中长期看，中国未来的经济增长动能需要发生根本性转变，摆脱高消耗、高污染、高排放和低生产率，实现低消耗、低污染、低排放，促使中国继续推进产业结构调整，真正提升全要素生产率（TFP）。以经济政策作为实现碳中和、碳减排的首要工具，实现人类的可持续发展，解决世界各国共同关心的能源和环境问题，可持续绿色建筑已成为未来建筑行业发展的必然方向。因此建筑环境必须加快脱碳，以支持净零目标，在绿色发展理念的指引下，提高全民绿色低碳意识，推广碳足迹、碳标签理念，把生态环境保护措施细化到工程建设领域等经济发展和社会生活的方方面面，实现全民参与、全社会减排的生态文明建设新格局。

参考文献

[1]住房和城乡建设部.被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）[Z].2015.

[2]陈强.山东地区被动式超低能耗建筑节能研究[D].济南：山东建筑大学.2016.