碳中和視角下綠色建筑關鍵性技術應用與研究

劉慧慧 ，陳啟新 ，張高鋒 ，黃 云， 朱一銘，龐乃杰 ，曲 勝（.中節能綠建環保科技有限公司，浙江 杭州 300；.中節能實業發展有限公司， 浙江 杭州 300）

綠色建筑是推進生態文明建設和落實住建領域碳達峰和碳中和的重要舉措，是實現城鄉建設綠色發展和建筑業轉型升級的必然途徑，為城市碳中和提供基礎性貢獻。在考慮碳中和目標的基礎上，除了考慮綠色建筑技術外，還要兼顧比如熱舒適度、通風、噪聲等各方面的人員使用要求，以及適宜性應用可再生能源、全直流電建筑、綠化固碳等內容。

1 項目概況

衢州智慧旅游管理中心（睿銀集團區域性總部辦公大樓）位于浙江省衢州市衢江區雙橋鄉，銅山源水庫西側，緊鄰塔太線。項目總用地面積 10 527 m2，容積率 1.7，總建筑面積 17 895 m2，綠地率 10%。作為睿銀集團區域性總部辦公大樓，集成國內先進的綠色節能環保技術，打造舒適健康的辦公空間，作為當地綠建展示窗口，積極推動綠色建筑的發展。

2 綠建關鍵性技術

本項目將打造衢州首個集節能、智慧、健康 3 大主題的國際化園區：在綠色建筑的基礎上提高建筑節能率，通過能源綜合利用、智慧管理系統、室內外環境提升、綠色建材、被動技術 5 大系統數 10 項綠建技術，滿足綠色示范項目的要求，通過提升的環境品質至生態舒適，使企業員工的工作效率、投入程度顯著提高。

本項目建議在設計階段以綠色建筑為載體，在建筑的選址、設計、建設、使用、維護、拆除及廢棄物處理的全壽命周期內，通過合理運用綠色建筑技術，從建筑選址到單體設計，從圍護結構到通風、采光、可再生能源利用等方面都切實貫徹節能理念，最大限度地做到“四節一環保”，提供節能、環保和高效的居住環境，使建筑與自然和諧共生。結合本項目功能特點，通過被動式為主、主動式為輔的技術手段來實現項目的高效、節能、智慧和健康。

2.1 海綿設計系統

本項目通過應用低影響開發建設模式，優先利用自然排水系統，建設生態排水設施，采用了綠地和場地雨水收集、綠地入滲的綠色雨水基礎設施，充分發揮園區綠地、道路等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使園區開發建設后的水文特征接近開發前，有效緩解城市內澇、削減城市徑流污染負荷。

項目總用地面積 10 527 m2，具體各墊層面積及各下墊面的徑流系數如表 1。項目按照 75% 的年徑流總量控制率的目標，場地內設計控制徑流容積W為 133 m3。本項目采用末端控制措施，設置下凹式綠地和雨水池來集蓄利用雨水和控制徑流總量。其中：雨水池容積W1為 55 m3；下凹式綠地設置面積為 698 m2，下凹 17 cm，有效蓄水深度為12 cm，可調蓄雨水量W2為 84 m3。W1＋W2＞W，從而達到年徑流總量控制率 75% 的目標。

表 1 各墊層匯水面積與徑流系數

2.1.1 雨水回用系統

衢州屬北亞熱帶季風氣候區，四季分明，熱量充足，降水豐沛，雨熱同季，無霜期長。年平均氣溫 16 ℃ 左右，年平均降水量 1 100 mm，雨季較長，降水日年均 158.3 d。降雨量豐富，可充分利用當地雨水資源，可減少暴雨環境徑流量和減輕市政排水管網壓力?？紤]到少設計修改和低成本投入原則，本項目收集雨水管網中的雨水，進入到蓄水池后經過處理達到 GB/T 18921-2002《城市污水再生利用 景觀環境用水水質》景觀用水水質標準后應用于綠化灌溉、市政道路澆灑和洗車，多余的雨水通過綠地自然入滲。

項目非傳統水源收集對象為雨水，按照多年逐月規律性的降雨量作為水量平衡設計依據。逐月水量變化趨勢詳見圖 1。本項目各月雨水使用量總和為 3 200.7 m3，各月雨水收集量為 5 913.6 m3，收集的水量滿足本項目綠化和道路沖洗要求。

圖 1 項目逐月水量變化趨勢

通過雨水回收水量平衡分析可知：項目內每個月通過收集場地雨水已可以滿足綠化澆灑、道路澆灑、洗車用水和景觀水體補水的需求，而且在降雨量大的 5、6 月份，回用水量最大，即降雨集中期與回用水量最大期基本吻合；多余雨水經過雨水入滲、滲透等措施排至雨水管井中。

2.1.2 透水鋪裝

硬質鋪裝與道路宜采用透水瀝青、透水混凝土、透水地磚等材料鋪裝，暴雨季節可顯著減少地表徑流，可吸聲降噪、減輕熱島效應現象，減少城市污染和負擔減少管網布設，防治內澇。同時，也可補充地下水資源，還原場地原始水文環境。透水地面具有高透水性，擁有 15%～25% 孔隙蓄水能力強，1 m2 可蓄水 0.6 m3 防洪排水，洪水消減率高達 93%；且抗污染、易維護、抗凍融、價格便宜，本項目人行道、庭院、花園廣場采用透水地面，共計 897 m2。

2.1.3 屋頂綠化

項目周邊景觀綠化物種采用喬灌草復層綠化，并采用屋頂綠化，屋頂可綠化面積為 1 710.77 m2，占屋頂可綠化面積比例達 84.04%。屋頂綠化可有效截留雨水，緩解城市雨洪壓力和熱島效應，通過室溫降低 1.3～1.9 K，可節約空調能耗 70% 左右，還能保溫隔熱，有效保護建筑建材，延長屋頂使用壽命 2～3 倍。作為天然的減碳屏障，屋頂綠植釋氧、吸碳、滯塵、納天然降水的碳匯總量達到了 13.38元/(m2·a)。

2.2 節水灌溉系統

對于室外綠化，項目采用的節水綠化灌溉方式是噴灌，其每次噴灑水量少，一般不產生地面徑流和深層滲漏，灌溉比地面灌溉可省水 30%～50%。

本項目綠地區域主要采用 HUNTER 的地埋彈出噴頭（微噴灌），根據喬木和灌木的栽植疏密或組合類型等情況設計有地埋轉射線型噴頭和滴灌，針對不同的植物高度設計不同的噴頭彈伸高度。采用有線自動控制系統，系統由美國 Hunter ACC990 解碼器控制器、交流電磁閥、ET氣象傳感器、RAIN-CLIK 雨量傳感器和 ROAM-XL 遙控器組成，在控制面板上編寫日常的灌水程序，實現每天的自動噴灌，還可直接通過 ROAM-XL 遙控器在無障礙 3 000 m 范圍內遙控開啟電磁閥，進行臨時灌水。同時，在極端氣象條件下，如降雨、霜凍天氣，系統可自動停止自動灌溉，防止水資源的浪費。

為了更加方便和高效利用水資源，設計系統安裝 ET 氣象傳感器，根據每塊區域的植物和土壤特點制訂出合適的特定灌溉制度，實時監測當天的氣象資料（太陽輻射、溫濕度、降雨等），同時在極端天氣條件下，可自動關閉系統，防止水資源浪費。在控制器上安裝 SOLK-CLIK 土壤濕度傳感器，動態監測土壤濕度水平，當土壤濕度達到設定值時，可自動關閉灌溉系統。

2.3 可調外遮陽系統

因夏熱冬冷地區氣候影響，夏季遮陽隔熱對于提升室內舒適性、減少空調耗能非常重要。結合項目立面，本項目在西立面、南立面和西南立面設置可調節外遮陽，采用電動百葉簾的形式，面積共計 2 007 m2，幕墻透明部分面積為 3 400 m2，可調遮陽設施比例為 64.9%。結合立面玻璃幕墻進行統一設計，并與氣象監測平臺聯動控制。既滿足舒適度要求與綠色建筑評價要求，又保證成本增量可控。

增設建筑外遮陽后，可以阻隔 70% 以上太陽直接輻射熱到達建筑表面，從而降低夏季室內溫度，減少空調能耗。同時，外遮陽還能起到保護室內隱私和防止工作面眩光的作用。配合可調節裝置能根據天氣情況與室內舒適度需要進行收放、調節角度。

2.4 空氣源熱泵熱水系統

本項目所在地太陽能資源屬于三類地區，熱水由區域內自備熱水源采用空氣源熱泵作為熱水熱源，供應生活熱水。本工程廚房熱水空氣源熱泵熱水系統，額定輸入功率 19.30 kW。熱水總用量為 9 m3/d，選用的熱泵產熱水量為 1 892 L/h，可產熱水 15 m3/d，因此空氣源熱泵提供的熱水為 9 m3/d，則可再生能源利用比例為 100%。

2.5 空氣質量監控系統

本項目設有空氣質量監控系統，對室內污染物濃度進行監控，傳感器采用多合一功能的環境傳感器：可檢測PM2.5、CO2、可揮發性氣體 TVOC、環境溫度、相對濕度。在室內人流量集中的區域（如會議室、健身房等）設多合一功能的環境傳感器、傳感器采用 DC 24 V 電源供電，由樓層相應弱電間集中供電。室內的環境傳感器安裝高度與室內開關面板統一。本系統一體化空氣環境監測器實現與建筑設備監控系統聯動控制，室內空氣中的氨、甲醛、苯、總揮發性有機物、氡等污染物濃度應符合現行國家標準 GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》的有關規定。

2.6 新風 PM2.5 過濾系統

現有設計空調形式為風冷式冷水機組，在空氣品質要求較高的區域加設新風凈化系統。新風系統具備過濾 PM2.5、PM10等空氣污染物的能力，室內通過空氣凈化與環保建材，免除 CO2、CO、氨、甲醛、苯、揮發性有機物等污染。

空氣凈化器采用 H13（歐盟標準 EN1822）玻璃纖維的HEPA 濾膜，PM0.3的去除效率高達 99.97%。相比傳統的空氣凈化器，由于其能形成室內正壓阻止污染物進入，因此具有更快的凈化速度，更大的覆蓋面積，并能達到更高的潔凈度。同時與智慧空氣監控設備進行聯動，智慧啟停。

2.7 能耗監測系統

按照《民用建筑項目節能評估技術導則》要求，本系統對冷熱源、輸配系統和照明等各部分能耗進行獨立分項計量，對空調機組的能量進行計量。計量管理主機設在地下一層監控中心機房，系統具有向當地主管部門監管平臺傳輸數據的功能。耗能設備進行分類或獨立計量，對計量數據自動采集，用戶對耗能設備可自行定義計量范圍、監測區域。對各計量點、區域實現能源在線動態監測、能源匯總分析、能耗指標綜合考評、故障自動報警、歷史數據查詢、能耗報表自動生成。這樣為能源合理調配提供根據，為能源自動化管理提供手段，為系統地節能降耗考評提供科學的依據。

2.8 BIM 技術

本項目采用 BIM 技術，以《浙江省建筑信息模型（BIM）技術應用導則》為標準，以二維施工圖為依據，進行全專業建模，建模深度達到 LOD300，提取梁板柱墻體的工程量，在模型基礎上進行碰撞檢查和優化，凈高檢查、管線綜合優化，并出具相應的成果。完成 7 個應用點：各專業建模；建筑、結構專業模型的整合檢查；沖突檢測與三維管線綜合；豎向凈空優化；輔助施工圖設計；工程量統計；漫游渲染。

3 碳排放計算

本項目僅計算建筑因電力消耗造成的碳排放，采用由國家發展和改革委員會（以下簡稱國家發改委）公布的區域電網平均碳排放因子，如表 2 所示。

表 2 2012年中國區域電網平均 CO2 排放因子單位：kg/kWh

通過計算項目圍護結構、空調、照明用電、智能化等節電量來計算排碳量，項目基礎能耗指標按 GB/T 51161-2016《民用建筑能耗標準》中表 5.2.1 辦公建筑非供暖能耗指標的約束值和引導值取值，夏熱冬冷地區辦公建筑約束值為 85 kWh/ (m2·a)，按外圍護結構傳熱所導致的能耗占50%，供暖空調全年計算負荷降低幅度達到 10%，空調用電占總用電量 50%，照明用電占總用電量 15%，智能化按總能耗 8%，本項目總計節約用電 339 200 kWh/a，按照華東區域電網排放因子 0.703 5，直接通過碳排放因子計算項目碳排放為 238.6 t；綠地面積 1 052.7 m2，參考王敏等人[1]街旁綠地平均碳匯 18.93 t/萬 m2 計算項目綠化年碳匯貢獻為7.3 t。這樣通過節電和綠化固碳，本項目碳排放為 245.9 t。

4 結 語

“雙碳目標”是我國生態文明建設和高質量可持續發展的重要戰略安排，將推動全社會加速向綠色低碳轉型。與碳排放直接相關的評價指標有降低建筑采暖空調負荷、降低建筑運行能耗、采用節能電氣、采取能耗監測并進行優化改進、采用可再生能源等；與碳排放間接相關的評價指標有提升建筑適變性、建材部品的耐久性以延長建筑使用壽命，采用全裝修減少裝修材料的浪費，采用天然采光、優化自然通風、設置可調節遮陽、降低熱島強度等措施以降低建筑運行能耗。這些評價內容多集中在供暖制冷、電氣照明、可再生能源以及生活熱水的 GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》，因此綠色建筑將成為建筑部門雙碳目標達成的最優路徑之一。本項目在綠色建筑三星級基礎上，通過可再生能源利用、天然采光、優化自然通風、設置可調節遮陽、降低熱島強度、綠化固碳等來實現項目低碳目標，建設雙碳態勢下綠色低碳建筑。