基于“雙碳”視角對我國建筑降能減排的研究

黎燦煒，王子煊，宋璇

（中南林業科技大學，長沙 410004）

1 引言

“雙碳”即為碳達峰與碳中和的簡稱。從國際形勢上看，為了應對因全球氣候變化而帶來的持續增加的節能減排的壓力，各國普遍將發展綠色建筑和提升建筑的能效作為其建筑領域未來發展的價值導向[1]。我國也已經于2020 年的9 月，鄭重向國際社會做出力爭在2030 年使二氧化碳的排放量到達峰值，并于2060 年前爭取實現碳中和的承諾。

在具體建筑工程項目的全壽命周期中，特別是在項目的施工階段到應用階段，不可避免地會消耗大量的資源和能源。自20 世紀90 年代至今，全球范圍內的能源消耗年增長率已達30%之多，其中，建筑領域的能耗占比在不斷急劇上升。通過對建筑材料在生產過程消耗的能源進行統計可知，國內的建筑能耗占比仍然達到了總能耗的27%之多[2]。由此看來，開展持續性和發展性的建筑節能工作以降低能源的消費總量和強度已迫在眉睫[3]。

2 我國建筑節能減排體系的建設現狀

真正具有現代意義的建筑首先出現于19 世紀的歐洲，在近兩個世紀的發展中，西方發達國家已經在建筑工程的管理實踐和低碳發展中有了相當成熟的經驗。而我國對建筑節能減排的推動建設相對國外而言起步較晚，我國從歐美的建筑節能技術和相關政策中得到了很多的啟示，但這也導致我國在實踐發展中容易陷入“言必提歐美”的困境。歐美國家的低碳建筑雖然已經走出了一條較為成熟且為國際認可的技術路線，但是考慮到我國同歐美發達國家的實際情況有著很大的差別，如氣候條件、人口密度及城鎮化程度等，盲目照搬歐美路線只會造成國內低碳建筑發展生態的“水土不服”。因此，在借鑒歐美經驗時，要保證相關技術和推廣思路在具體應用過程中的實用性和適用性[4]。

我國現今的綠色建筑發展屬于 “政策推動企業普及，觀念推動技術革新”的雙向帶動模式。同歐美國家的節能減排觀念側重于對既有建筑的節能改造不同的是，我國對建筑的節能減排理念覆蓋更廣、縱深更深，貫穿于從規劃到運營階段的全壽命周期。對此，需對以下方面進行考慮：在規劃階段，通過對節地、節能和能源利用的統籌，降低對能源和資源的消耗；在設計階段，通過對建筑方案采光、采暖、結構形體與自然生態的設計，并充分考慮建筑單元結構、內部布局及功能分區的隔斷情況對建設環境承荷和室內能源效用的影響，實現后期能源利用最大化的目標；在施工階段，通過科學的組織管理，實現施工現場資源利用的最大化和污染、浪費的最小化；在施工技術方面，將綠色、可再生材料的可替代方案充分運用到各分部分項工程中，從減浪費、降污染和綠色材料的運用3 個方面完成降能耗和減排的目標[5]；在運營階段，可以通對既有建筑的節能改造并合理延長相關建筑的使用壽命，來最大限度地將建筑的能源消耗和污染排放維持在一個相對較低的水平[6]。

3 強化組織管理，減少施工浪費

部分施工單位在編制預算階段，由于各方面的原因，往往容易出現預算工程量失真，使得材料預算的數量偏大的現象。在分部分項工程結束后，如果剩余的建筑材料沒辦法及時退庫，便會造成極大的浪費，并且會增加建筑材料在制造、運輸和裝配階段的碳排放。此外，在施工中，大型施工機械設備的進場和使用也會不可避免地造成能源消耗和污染排放，需要結合實際施工狀況和施工規模，以及設備運送的具體線路進行精細的統籌和計算，以精準確定需用施工設備的實際數量、耗時最短或里程最短的運送路線以及在施工現場的合理布置和施工規劃，在合理壓縮財力物力的同時，將施工實際的能耗和排放控制在相對較低的水平。在避免施工浪費的同時，也要考慮施工現場可以循環利用和周轉使用的構部件和材料的組織管理，如對腳手架和梁柱模板的管理，確保在工程結束拆除后，各構部件能夠有序回收并妥善存放，以確保后續的周轉使用，減少丟棄和再投入的現象。總而言之，企業應該在日常的組織管理中樹立綠色建筑工程的價值取向，并且完善企業內部的評估和監督體系，在規范化的審核標準中加強工程運營的管理質量，提升對施工資源的運籌水平，踐行節能減排理念，減少浪費和污染。

4 采用綠色材料

在對建筑全壽命周期進行碳排放的敏感性分析中，可以得到各種建筑材料在物化階段對建筑全壽命周期碳排放的影響程度大小依次為：鋼材＞混凝土＞水泥＞鋼筋＞涂料＞石材＞玻璃。其中，對混凝土綠色材料的等效替換在實際應用中有著較大的實用性。混凝土是由水、骨料和水泥組成的，其中，水泥在生產過程中不僅會釋放大量的粉塵和污染氣體，還會消耗大量的能源；骨料在開采和后處理的過程中除了會釋放粉塵和污染氣體之外，還會對當地的生態造成不可逆轉的破壞。由此看來，要真正達到建筑節能減排的目標，在滿足工程實際需要的前提下減少對水泥和天然骨料的使用量很有必要[7]。

經過相關研究和近來建筑實際應用認證，證明硅灰、礦渣、粉煤灰等工業廢料對水泥都有很好的替代作用，而且在不同的使用環境中摻加的不同工業廢料也能很好地起到相應的效果。人造骨料和再生骨料通常是以固體廢棄物為原材料，經特殊設備打碎后作為骨料使用，對天然骨料有很好的等同替代效果。在對舊建筑和廢棄建筑進行拆除的過程中，會不可避免地產生大量的建筑垃圾和廢棄混凝土，若將這些廢棄混凝土經過處理轉化成再生骨料，并直接將其投入新建工程中，不僅可以減少建筑工程對天然骨料的依賴，還可以充分節約資源能源，實現建筑領域資源的循環[8]。

5 結構設計與施工技術

建筑的降能減排策略在狹義上可以直接理解為建筑節能技術的應用，其主要有以下3 個指向：第一，基于節能的目標對建筑結構進行設計；第二，應用節能技術提高建筑在使用過程中的能源轉換率，以降低能源消耗；第三，引入新技術、新理念，最大限度地彌補傳統施工技術在節能上的不足。

5.1 建筑形體與內部構造對建筑節能的影響

建筑形體和內部隔斷對高層建筑，特別是對寒區高層建筑環境承荷和能源消耗的影響非常明顯。在高層建筑中，風壓系數一般是隨著建筑高度的增加而增加的，若此時建筑的迎風面為平面或者凹面，其所承受的風荷載往往要比曲面筒體結構大得多。

除了氣候條件對結構外部直接產生的作用，空氣滲透對建筑內部耗能有極大的影響。在夏季，建筑內部的流暢通風可以有效降低室溫，采用自然通風和間歇空調制冷的方式可以在保證人體舒適的前提下很好地降低建筑內部的能源消耗。在冬季，建筑滲風會使室內的溫度迅速下降，對室內的采暖耗能產生消極的影響。建筑內部的空間隔斷系數和滲風系數一般呈反比關系，這就意味著建筑內部隔斷門對外部空氣的滲透有明顯的抑制作用。在多層和高層建筑中，樓梯間的隔斷門對空氣滲透的抑制作用尤為顯著，若在建筑中采用封閉樓梯間的構造，并且將所有房門關閉，此時測得的滲風耗能僅為開敞型建筑的5.2%，節能高達94.8%[9]。

5.2 被動式超低能耗建筑

在20 世紀的70 年代，德國的沃爾夫岡·菲斯特首次提出了被動式超低能耗建筑的概念，歷經數十年的發展，被動式房屋在節能減排中的效果得到了充分的驗證，并在世界范圍內成為低能耗建筑的主要推廣技術。這種被動式房屋摒棄了傳統的供暖和空調降溫的方式，用保溫和隔熱性能更為良好的圍護結構替代建筑外墻，并利用特殊的空間構造使建筑通過高效率的采光、采暖和通風，將室內溫度恒定在20 ℃以上的效果，從技術上實現了房屋使用的零能耗。被動式超級能耗建筑整體的保溫性能、隔熱性能和氣密性能都高于傳統建筑結構，其還能通過高效的新風熱回收系統對可再生資源進行充分利用，使建筑全年的采暖供冷需求遠小于一般水平，達到顯著的節能效果。

5.3 裝配式建筑

近年來，在國家政策的推動和硬性指標的控制下，我國的裝配式建筑得到了很好的發展。裝配式結構建筑天然具有綠色裝配的特點，并且可以部分化解現今鋼鐵產業過剩的產能，就目前而言，裝配式建筑是最理想、最適合我國國情的住宅節能減排建筑。裝配式建筑的基礎元件為鋼筋混凝土預制板，一般由建筑企業按規格和需用量在工廠集中預制，再統一運送到施工現場，通過起吊設備吊裝拼接，建成完全具備生產和使用功能的裝配式建筑。裝配式建筑的構件通過工廠預制不僅可以確保其質量和強度，而且極大地減少了傳統現澆混凝土施工現場的排放和噪聲污染；其輕型便捷、空間布置靈活的特點不僅提升了建筑施工冬雨期等不良氣候環境的適應性，也在保證施工質量的前提下極大地縮短了施工工期。裝配式建筑在我國擁有極大的發展優勢，其不僅節約了資源和能源，降低了污染排放，部分構件還能進行循環利用，在很大程度上契合了我國綠色環保及雙碳的發展理念，具有良好的應用前景[10]。

6 健全規范標準，實施多元化補貼

為了推動綠色建筑的深入發展，健全相關的評價標準和審核規范，并實施多元化的補貼政策很有必要。在后續的發展與建設中，應將碳排放指標逐步落實到每一個建筑企業當中，將節能減排理念貫穿到建筑物從物化階段對低碳建材到低碳施工再到低碳運營的整個過程，既要守住建筑節能減排的底線，又要提高建筑自身低碳性能的上限。可以通過直接和間接的形式對一般低碳建筑進行補貼。對一般的低碳建筑材料和節能減排設備等可以直接給予資金資助，也可以針對當地的實際情況和發展現狀，為企業和消費者提供一定的稅收優惠、貸款優惠和容積率優惠，以此來形成消費者有所求、企業有所應的良性局面，打造覆蓋面更廣、縱深更長的低碳建筑布局，以確保雙碳政策在后續的穩步實施。

7 結語

建筑領域的耗能量在我國總能耗中占比較大，因而急需將綠色觀念和節能理念融入建筑的全壽命周期中，并引起一定的示范效應和帶動效應，使各行各業直至全體國民都為此行動起來。