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【科普】關于零碳建筑你知道多少？2023-06-07 10:30來源：綠建社
 建筑業(yè)碳中和的背景 建筑是全球能源需求不斷增長的關鍵驅動因素，根據(jù)國際能源署核算，2020年全球建筑運行能耗約占社會總能耗的36%，二氧化碳排放占總排放的 37%。未來，新建建筑數(shù)量或將保持高速增長，這將對建筑行業(yè)實現(xiàn)“截至 2030 年，建筑業(yè)能源強度改善 30%” 的目標帶來挑戰(zhàn)，從而為兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標設置障礙。因此，追求更高能效的建筑一直是世界各國降低能耗，應對氣候變化的重要手段之一。
建筑節(jié)能設計標準 我國建筑節(jié)能是以1980-1981的建筑能耗為基礎，按每步在上一階段的基礎上提高能效30%為一個階段。因此通常說的第一步節(jié)能是在1980-1981的基礎上節(jié)約30%，通稱為節(jié)能30%的標準。第二步節(jié)能是在第一步節(jié)能的基礎上再節(jié)約30%，即30%+70%×30%=51%，簡稱為節(jié)能50%的標準。第三步節(jié)能是在第二步節(jié)能的基礎上再節(jié)約30%，即50%+50%×30%=65%，簡稱為節(jié)能65%的標準。目前我國住宅和公共建筑普遍執(zhí)行的是節(jié)能50%的標準。
零碳建筑的概念 在“能源、碳排放”的雙重約束下，我國推動了建筑領域的低碳轉型，在零能耗建筑的基礎上，結合建筑全生命周期，提出了近零碳建筑、零碳建筑。 零碳建筑考慮的不僅僅是建筑運行階段的碳排放，更是全面考慮建筑建造過程中的隱含碳排放，目標是在建筑的全生命周期中實現(xiàn)碳的零排放。
零碳建筑是指充分利用建筑本體節(jié)能措施和可再生能源，使可再生能源二氧化碳年減碳量大于等于建筑全年全部二氧化碳排放量的建筑。 它除了采用被動式建筑設計中的高效保溫、高效節(jié)能窗等被動式節(jié)能技術外，更多的是通過主動技術措施提高能源設備與系統(tǒng)的效率，引入更多的智能控制技術，充分利用可再生能源，例如光伏。 同時注重實現(xiàn)材料和產(chǎn)品的循環(huán)利用，有效的減少建筑全生命周期的減少碳排放。 零碳建筑與零能耗建筑 一說起零碳建筑，往往會聯(lián)想到零能耗建筑。零碳建筑和零能耗建筑是很相近甚至被經(jīng)常混用的兩種綠色建筑，但它們是兩個不同的概念。 零碳建筑是指在全生命周期內，綜合碳排放為零的建筑，近零碳建筑即最大限度地接近零碳建筑水平。而零能耗建筑是建筑運行不消耗常規(guī)能源，完全依靠太陽能或者其他可再生能源。
零碳建筑標準 2021年9月，天津市低碳發(fā)展研究中心牽頭制定的全國首個零碳建筑團體標準《零碳建筑認定和評價指南》，推動從綠色建筑、超低能耗建筑、近零碳建筑向“零碳建筑”進一步邁進。 《零碳建筑認定和評價指南》中的控制指標和碳排放量核算是零碳建筑認定的主要依據(jù)?？刂浦笜税ńㄖ覂拳h(huán)境參數(shù)、能效指標以及碳排放三個方面，目的是在保證建筑使用功能的前提下盡可能降低建筑用能需求，并鼓勵通過可再生能源的利用抵消建筑用能，以實現(xiàn)建筑的零碳排放。
2022年11月，由中國建研院牽頭的國家標準《零碳建筑技術標準》正式啟動編制。該系列標準覆蓋零碳建筑、醫(yī)院、社區(qū)、園區(qū)、校園的完整評價體系，從不同維度和細分領域對零碳評價作出具體要求，具體指導我國零碳建筑、零碳醫(yī)院、零碳社區(qū)、零碳園區(qū)和零碳校園的建設工作。
國家標準《零碳建筑技術標準》體系（數(shù)據(jù)來源：中國建研院，銳成產(chǎn)城咨詢分析） 零碳建筑技術路徑 零碳建筑通過主動式建筑理念與被動式設計理念相結合，最大幅度地降低建筑對能源的依賴，使建筑排放的碳量處于較低水平。 1、主動式建筑設計 （1）太陽能系統(tǒng) 太陽能系統(tǒng)在建筑中的利用主要有附加光伏系統(tǒng)（BAPV）和光伏一體化建筑（BIPV）兩種形式。 BAPV是最早且最常用的一種形式，它與建筑結構常見的安裝形式，主要是屋頂光伏電站； BIPV是將光伏建材與建筑融為一體，直接替代原有建筑結構，BIPV采用的光伏技術目前主要可分為晶硅光伏組件和薄膜光伏組件，晶硅組件是目前市場的主流產(chǎn)品，單位裝機功率高，轉化效率可達16%至22%，同樣裝機面積下發(fā)電量優(yōu)于薄膜組件。 （2）地道風技術 利用土壤夏冷冬熱的特點為建筑提供熱（冷）能，通過設計階段對管道冷卻能力的計算，確定管道的尺寸、長度、埋深及間距等，利用地道風技術，可以有效的縮短空調開啟時間，極大限度的降低建筑的使用能耗。
地道風技術 （3）地源熱泵技術 地源熱泵指所有使用大地作為冷熱源的熱泵全部稱為地源熱泵，是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統(tǒng)，是一種既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調系統(tǒng)。 通過輸入少量的電能，即可實現(xiàn)較多的能量從低溫熱源向高溫熱源的轉移，利用地源熱泵技術制冷，與傳統(tǒng)中央空調技術相比能耗可降低20%以上，是一種清潔高效的能源利用形式。
地源熱泵技術 2、被動式建筑設計 以氣候特征為引導，通過建筑物本身來收集、儲蓄能量（而非利用耗能的機械設備）使得與周圍環(huán)境形成自循環(huán)的系統(tǒng)。 這樣能夠充分利用自然資源，達到節(jié)約能源的作用。在寒冷地區(qū)冬季以保溫和獲得太陽能為主，夏季兼顧隔熱和遮陽作用。
被動式建筑設計 零碳建筑技術體系 邁向零碳建筑的過程中，根據(jù)碳排放目標實現(xiàn)的難易程度表現(xiàn)為三種形式，即超低排放、近零排放建筑及零碳建筑，屬于同一技術體系。其中，超低排放建筑節(jié)能水平略低于近零排放建筑，是近零排放建筑的初級表現(xiàn)形式。零碳建筑能夠達到碳排放為零，是近零排放建筑的高級表現(xiàn)形式。目前我國的《零碳建筑技術標準》正在編制過程中，主要通過以下幾個方面來實現(xiàn)： 降需求：為了降低建筑用能需求，可以采取被動式技術手段，如被動式建筑設計、自然通風、自然采光、建筑遮陽隔熱措施、圍護結構熱工性能提升等，同時結合國家正在大力推廣的《近零能耗技術標準》GB51350-2019的最新應用技術。 提效率：通過提升主動式能源系統(tǒng)和設備單體的能效，如提高冷熱源系統(tǒng)性能系數(shù)、新風熱回收效率、地道風、照明系統(tǒng)及電器等設備的單體能效，并結合智能優(yōu)化控制算法，可以進一步降低建筑能源消耗。 拓應用：通過最大化利用太陽能、風能、地熱能等可再生能源替代常規(guī)能源，也可以減少建筑的電力使用。 增碳匯：在設計階段應考慮到項目周邊地勢特點，增加可綠化面積，增加后山綠化土壤保持率，從而增加碳匯。 促行為：在促進人員的行為方面，可以引導來館人員綠色出行、低碳生活方式，建立個人生活排碳計算機制，提高個人行為減排責任意識。 可監(jiān)控：在能源監(jiān)測與碳排放核算方面，應設置能源監(jiān)測與碳排放核算管理平臺，以方便管理和監(jiān)控。 建筑碳排放計算 建筑全生命周期的碳排放是指建筑物在與其有關的建材生產(chǎn)及運輸、建造及拆除、運行階段產(chǎn)生的溫室氣體排放的總和，以二氧化碳當量表示： 建材碳排放應包含建材生產(chǎn)階段及運輸階段的碳放。建筑材料的生產(chǎn)需要消耗大量的能源和產(chǎn)生大量的溫室氣體排放； 建筑建造階段的碳排放應包括完成各分部分項工程施工產(chǎn)生的碳排放和各項措施項目實施過程產(chǎn)生的碳排放；
建筑拆除階段的碳排放應包括人工拆除和使用小型機具機械拆除使用的機械設備消耗的各種能源動力產(chǎn)生的碳排放； 建筑運行階段碳排放計算范圍應包括暖通空調、生活熱水、照明及電梯、可再生能源、建筑碳匯系統(tǒng)在建筑運行期間的碳排放量。建筑的運用階段是整個生命周期中碳排放量最長的階段。 零碳建筑是指在運行階段實現(xiàn)了碳中和的建筑。運行階段的碳排放采用如下公式計算：
零碳建筑案例 蘋果公司在加利福尼亞州庫比蒂諾耗資50億美元的華麗新總部被稱為“宇宙飛船”，它不僅將包含有史以來最大的結構玻璃片，而且還將是世界上最大的企業(yè)建筑太陽能電池陣列之一，新總部將從屋頂面板產(chǎn)生超過16兆瓦的電力。這家科技巨頭正在利用其豐富的屋頂表面積安裝數(shù)千塊太陽能電池板，估計輸出功率為16兆瓦。該園區(qū)還將配備4兆瓦的沼氣燃料電池，并從附近的第一太陽能公司的130兆瓦太陽能裝置中獲取額外的可再生能源。
除了可再生能源，蘋果公司在新總部還增加了2500棵新的本土樹木(總數(shù)超過7000棵)以及數(shù)英里的自行車和慢跑路線。總的來說，175英畝的園區(qū)將有80%是綠地。
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