近零能耗建筑碳排放及影響因素分析

2024-09-09 12:10來源：《工程管理前沿》2022年第16期

【摘要】隨著全球氣溫變暖和二氧化碳含量的逐漸提升，各國逐漸關(guān)注生產(chǎn)耗能和環(huán)境保護(hù)問題。我國據(jù)此提出“雙碳”的發(fā)展目標(biāo)，同時也加快了建筑行業(yè)近零能耗的發(fā)展規(guī)劃，以此助力實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，完成建設(shè)綠色低碳環(huán)保的美好社會愿景?；诖?，本文通過分析近零耗能建筑碳排放的影響因素，為近零能耗建筑碳排放工作提出相應(yīng)的措施建議。

【關(guān)鍵詞】零能耗；建筑碳排放；影響因素

節(jié)能減排、應(yīng)對全球氣候變化，現(xiàn)已成為各國面臨的重大挑戰(zhàn)。建筑耗能的碳排放量在碳排放量中占據(jù)較大比例，近零耗能的建筑碳排放研究具有十分重要的意義。建筑碳排放量現(xiàn)占到全國碳排放量的一半以上，對我國生態(tài)環(huán)境發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。零耗能建筑碳排放量的主要因素是建筑保溫材料的類型、建筑保溫材料的厚度、建筑窗戶的框架結(jié)構(gòu)、建筑窗戶和墻的面積比例、建筑的供暖形式、建筑的使用年限。基于此，降低建筑碳排放量的實踐創(chuàng)新工作刻不容緩。

一、近零能耗建筑碳排放的影響因素分析

（一）建筑保溫材料的類型

建筑保溫材料主要是用在建筑的外部構(gòu)建當(dāng)中，不會影響建筑內(nèi)部照明器具的使用情況，但是會對建筑系統(tǒng)的熱力性能產(chǎn)生一定的影響，從而影響建筑冬季取暖和夏季制冷的效果。針對建筑保溫材料的選擇，主要包括PUR、EPS、XPS和巖棉等多種材料。根據(jù)科學(xué)實驗研究表明，在建筑材料厚度相等的情況下，XPA保溫材料的建筑碳排放量最大，巖棉保溫材料的建筑碳排放量最小。正因如此，在不考慮建筑保溫材料厚度的情況下，為降低建筑碳排放量，應(yīng)當(dāng)選用巖棉作為建筑的保溫材料。

（二）建筑保溫材料的厚度

建筑保溫材料的厚度對于建筑碳排放具有較大影響。當(dāng)選用統(tǒng)一材質(zhì)作為建筑材料時，隨著建筑保溫材料厚度的逐漸增加，建筑碳排放量隨之下降。然而，當(dāng)建筑材料厚度達(dá)到一定程度時，建筑碳排放量穩(wěn)定不變。與此同時，當(dāng)建筑材料厚度較高時，即使增加建筑保溫材料的厚度，建筑碳排放的減排效果也并不顯著。不僅如此，建筑保溫材料過厚將會影響建筑外表的美觀性并增加建筑施工的成本。正因如此，出于成本、建筑美觀等多方面的考慮，若建筑材料為EPS保溫材料，建筑保溫層的厚度在160mm-260mm之間較為適宜。

（三）建筑窗戶的框架結(jié)構(gòu)

建筑可選擇不同的窗戶結(jié)構(gòu)，如木框窗戶、鋁框窗戶、PVC材質(zhì)窗戶和各種窗戶玻璃類型。在同一玻璃材質(zhì)下，測算不同窗戶框架結(jié)構(gòu)的建筑碳排放。其中鋁框的建筑碳排放量最多，木框的建筑碳排放量最少。綜合考慮建筑外觀、窗框耐用性和窗戶的隔熱保溫功能性，建筑窗戶應(yīng)選擇鋁制框架。與此同時，綜合考慮玻璃的層數(shù)和性能對建筑碳排放造成的影響，不管玻璃類型如何，玻璃制造過程中產(chǎn)生的碳排放遠(yuǎn)高于玻璃在建筑中使用所產(chǎn)生的碳排放量?；诖?，為實現(xiàn)近零能耗建筑碳排放的目標(biāo)，建筑窗戶玻璃的層數(shù)和窗戶的層數(shù)不宜過多。

（四）建筑窗戶和墻的面積比例

建筑窗戶所造成的碳排放主要分為兩部分：一方面可能是窗戶的保溫性能較差，建筑夏季制冷和冬季取暖所造成的碳排放增加。另一方面是窗戶透光功能能夠接受太陽光照輻射造成夏季制冷的碳排放增加，除此之外建筑窗戶所造成的碳排放還和窗戶所在位置的朝向相關(guān)，南向窗戶所接受的光照輻射更強(qiáng)，夏季空調(diào)制冷所造成的碳排量更多。經(jīng)實驗表明，在同一條件下，隨著窗戶和墻的比例的增加，建筑碳排放量先降低再升高?；诖耍ㄖ皯艉蛪Φ谋壤龖?yīng)當(dāng)控制在合理范圍內(nèi)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)關(guān)注窗戶的隔熱性能，選擇適宜的墻窗面積比例。

（五）建筑的供暖形式

建筑的空調(diào)制冷和冬季取暖是建筑碳排放的主要部分之一。例如，建筑冬季取暖方式主要分為太陽能制熱、地源熱能、太陽能+地源熱能等多種供暖形式。其中太陽能供熱系統(tǒng)建設(shè)過程中的能耗最大，地源熱運行中建筑碳排放最多。除此之外，基于成本考慮，太陽能的供暖技術(shù)和供暖成本較高，建筑供暖設(shè)備應(yīng)當(dāng)選擇太陽能和地源熱能綜合的方式。

（六）建筑的使用年限

我國建筑的正常使用壽命普遍在40年、50年、70年不等年限。通過研究表明，隨著建筑使用年限的增加，建筑運行中碳排放量逐漸增大。然而，建筑外圍材料運輸階段的碳排放耗能逐漸減少。綜合來看，隨著建筑使用年限的增加，建筑每年的碳排放量逐漸減少。

二、近零能耗建筑碳排放工作的措施建議

（一）根據(jù)建筑環(huán)境進(jìn)行節(jié)能設(shè)計

近零耗能建筑碳排放節(jié)能設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分考慮建筑所在環(huán)境的外界條件。第一，充分檢驗建筑環(huán)境的氣候，包括建筑環(huán)境平均氣溫、建筑日照的平均時長、內(nèi)外溫差比、風(fēng)向和頻率、年均降雨量、年均夏季制冷和冬季取暖的天數(shù)等數(shù)據(jù)信息。建筑設(shè)計師可以采用相關(guān)軟件對氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實現(xiàn)調(diào)整建筑設(shè)計中的布局、綠化環(huán)境、方位等方面的規(guī)劃，最大化地利用外界環(huán)境條件，降低建筑能量損耗，以實現(xiàn)建筑碳排放量的最小化，實現(xiàn)綠色低碳環(huán)保的環(huán)境發(fā)展理念。

（二）根據(jù)建筑墻體機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計

根據(jù)建筑實地勘測所收集的氣候數(shù)據(jù)，建筑外圍結(jié)構(gòu)也應(yīng)充分考慮氣候條件的影響作用，進(jìn)行節(jié)能減排的相關(guān)設(shè)計工作。例如，若是建筑所在地區(qū)常年較為炎熱，建筑墻體等外圍結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)主要采用隔熱材料，進(jìn)行外部遮陽設(shè)計，窗戶和內(nèi)部建筑的氣流流動通風(fēng)設(shè)計，避免因室內(nèi)溫度降溫所造成的碳排放。若是建筑所在地區(qū)常年較為寒冷，建筑墻體和窗戶應(yīng)當(dāng)選擇隔熱性能較好、導(dǎo)熱系數(shù)較低的材質(zhì)，提高建筑內(nèi)部的密封性，保證建筑室內(nèi)的光照時間和光照強(qiáng)度。根據(jù)上述分析，建筑墻體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同氣候條件進(jìn)行不同設(shè)計，實現(xiàn)節(jié)能減排的建筑低耗能效果，進(jìn)一步降低建筑碳排放量。

（三）建筑系統(tǒng)節(jié)能設(shè)備的升級創(chuàng)新

建筑碳排放量的主要來源為室內(nèi)的空調(diào)制冷和冬季取暖設(shè)備的使用，其中傳統(tǒng)的如天然氣、煤炭等能源取暖方式能耗較大，對環(huán)境造成巨大影響。基于此，近零能耗建筑的碳排放應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑特點對耗能設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級和創(chuàng)新驅(qū)動。例如，若是建筑所在地區(qū)常年較為炎熱，建筑內(nèi)部可采用風(fēng)扇和空調(diào)組合使用的方式，提高室內(nèi)空氣流動的速度，擴(kuò)大空調(diào)制冷效果和制冷范圍，降低空調(diào)能耗，作為補(bǔ)充作用來彌補(bǔ)客觀條件的不足之處。

（四）建筑系統(tǒng)設(shè)備可再生能源的使用

可再生能源能夠降低其他不可再生能源的損耗，能夠降低建筑碳排放量，減輕生態(tài)環(huán)境循環(huán)的壓力。例如，若是建筑所在地區(qū)常年較為寒冷，建筑可以采用太陽能和地源熱泵綜合供暖的方式，尤其是在緯度較高地區(qū)，日均取暖時間較長，一年中有1/2的時間處于供暖狀態(tài)，建筑供暖壓力較大?；诖?，建筑可在樓頂鋪置太陽能設(shè)備，利用光照條件進(jìn)行建筑電能供應(yīng)，最大限度地轉(zhuǎn)化太陽能源。不僅如此，在未來碳循環(huán)和碳達(dá)峰的發(fā)展規(guī)劃下，科技創(chuàng)新驅(qū)動將更多關(guān)注于太陽能等新型清潔能源的轉(zhuǎn)化和使用效率，降低建筑開發(fā)和使用的成本支出，實現(xiàn)建筑的近零能耗。

總結(jié)

綜上所述，為實現(xiàn)建筑的近零能耗，應(yīng)當(dāng)做到根據(jù)建筑環(huán)境進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，根據(jù)建筑墻體機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，建筑系統(tǒng)節(jié)能設(shè)備的升級創(chuàng)新，建筑系統(tǒng)設(shè)備可再生能源的使用。

上一篇： 南京大學(xué)蘇州校區(qū)圖書館項目

下一篇： 第16屆“激辯被動房”項目交流會舉辦