建筑業(yè)歷來是碳排放的隱形“大戶”之一笑撞。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù),建筑貢獻了全球碳排放總量的三分之一钓觉,與交通業(yè)茴肥、工業(yè)相當。
2021年底荡灾,中國建筑節(jié)能協(xié)會能耗專委會公布了《中國建筑能耗研究報告》瓤狐,統(tǒng)計了2019年中國“建筑全過程”的碳排放總量,為49.97億噸础锐,占當年全國碳排放總量的50.6%嗓节。
“建筑全過程”中,許多環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生碳排放皆警,從鋼筋水泥混凝土等建材的生產(chǎn)和運輸拦宣,施工,再到竣工后的運營維護信姓,直至多年以后的廢棄和拆除鸵隧。
一棟建筑的全生命周期漫長财破,涉及的環(huán)節(jié)和流程眾多掰派。那么,讓建筑實現(xiàn)“零碳”左痢,可能嗎靡羡?
零碳建筑的“加減法”
20世紀開頭,玻璃幕墻迅速成為整個世紀的寵兒俊性,但早期玻璃幕墻的締造者們或許沒能預料到略步,這些玻璃盒子逐漸成為能耗“黑洞”定页。
光污染趟薄、保溫性能差,許多高層玻璃幕墻無法打開典徊,通風和溫度調(diào)節(jié)完全依賴空調(diào)等機電設備杭煎。許多城市都開始反思,如何改造一批玻璃幕墻公共建筑卒落,以降低能耗羡铲。
如今,越來越多的設計者開始在建筑孕育的早期階段儡毕,思考如何節(jié)能減排。
最近腰湾,成都天府新區(qū)出現(xiàn)了一個“近零碳建筑”——中建濱湖設計總部雷恃。它的建造者來自中建西南設計研究院。
通過“加減法”费坊,建造者在成都打造了一座“近零碳建筑”倒槐。本文圖片均為中建西南設計研究院 提供
要達到“近零碳”,一棟建筑首先得做點減法附井。
在成都唱凯,中建西南院的建造者們研究起了風。他們利用“計算流體動力學CFD”模擬室外風環(huán)境谎痢,希望能充分利用自然通風磕昼,減少對空調(diào)等機電的依賴。大樓采用“氣象跟蹤技術自控天窗”节猿,能通過感應器自動開啟票从。建造者們還在中庭安裝了可開啟的電動天窗,配合風機滨嘱,利用熱壓和風壓誘導建筑內(nèi)的自然通風峰鄙。
除了研究風太雨,中建西南院的建造者們還研究起了光吟榴。他們對大空間采光進行模擬,在合適的位置設計了采光天井囊扳,這使得87%的功能房間達到了自然采光標準吩翻。
同時,中建濱湖設計總部的幕墻采用了一種特殊材質(zhì)玻璃——三銀雙中空Low-E玻璃锥咸。兩層空腔具有更好的保溫性能狭瞎,節(jié)省能耗。
三銀雙中空Low-E玻璃示意圖
經(jīng)過種種低能耗設計的中建濱湖設計總部熊锭,年平均能耗降低至40-80千瓦時/平方米,每年可以節(jié)省用電186萬度雪侥,減少二氧化碳排放約1027噸碗殷。
減少能耗只是第一步,要讓一棟建筑做到“近零碳”速缨,還需要做點加法——發(fā)電和儲能亿扁。
中建濱湖設計總部擁有8000多平方米的屋頂花園,像是給建筑戴上了“防曬帽”鸟廓,大樓還設計了540平方米的分布式光伏面板,裝機容量86.4千瓦襟己,年發(fā)電量約為6.9萬度。
設計總部的地下室是大型儲能機房擎浴,機房中的運維系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控發(fā)電量及用電量员咽。
高原上的“零碳實驗”
在青藏高原東北邊緣的四川省阿壩州若爾蓋縣下熱爾村,高寒高海拔下贮预,中建西南院的建造者為160個孩子打造了一棟新校舍贝室,它的首要目標就是抵御嚴寒契讲。
在高原,建造者們面對的是一連串的限制條件滑频。匱乏的資源捡偏,薄弱的生態(tài)環(huán)境,有限的經(jīng)費峡迷。不能大拆大建银伟,也無法選擇空調(diào)绘搞、暖氣片等常見的取暖設備彤避。更不能盲目堆砌一些高技術卻容易故障、難以維護的新奇設備夯辖。
中建西南院利用當?shù)氐奶柲苜Y源琉预,建造了一棟充滿陽光的校舍,這棟校舍被命名為“暖巢一號”蒿褂。
建造者們先是重新設置了建筑朝向圆米,以提高太陽能的利用效率。
為提高太陽能的利用效率贮缅,調(diào)整建筑朝向
接著榨咐,他們在建筑內(nèi)部劃分不同區(qū)域,把建筑布局為“暖區(qū)”和“次暖區(qū)”块茁,解決了室內(nèi)供暖問題。宿舍等“暖區(qū)”位于建筑南面桂肌,北面較冷的“次暖區(qū)”留給衛(wèi)生間等附屬用房数焊,樓梯間則作為緩沖區(qū)域。
坡頂還開設了斜天窗崎场,直接陽光集熱佩耳。
這一切都是為了最大程度地減少熱量損失。建造者們還利用了建筑能耗模擬軟件谭跨,模擬當?shù)氐娜照蘸蜌饬鞲珊瘢瑢ㄖ季诌M一步優(yōu)化。確定門螃宙、窗的朝向和開口面積蛮瞄,模擬室內(nèi)外冷暖氣流交換,并在建筑南側(cè)設計了雙層墻體谆扎。加強外圍結(jié)構的隔熱性能,使其節(jié)能率達到65%以上堂湖。
經(jīng)過一個冬天的實驗測試闲先,暖巢一號的御寒能力有些驚人状土,沒有輔助采暖,在室外-20°C的寒夜伺糠,孩子們的宿舍室溫能維持在10°C蒙谓。
這項高原上的零碳實驗,或許是多重限制條件下“不得已”的選擇退盯。但暖巢一號的成功彼乌,證明了高寒高海拔地區(qū),仍能因地制宜渊迁,設計出可持續(xù)的近零碳排建筑慰照。而眼下,進一步優(yōu)化設計的“暖巢二號”也即將誕生琉朽。
為實現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共生毒租,中國的建造者們?nèi)栽诓粩嗵剿餍碌奶魬?zhàn)箱叁。(素材來源:澎湃新聞)