“雙碳”目標下綠色技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用探究

陳永耐

建筑行業(yè)是全球能源消耗的主要領(lǐng)域之一，也是碳排放的重要來源。隨著氣候變化和環(huán)境問題日益引起全球關(guān)注，建筑業(yè)在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對氣候變化方面面臨著新挑戰(zhàn)與機遇。2020 年9 月，中國明確提出具有里程碑意義的“雙碳”目標，即在2030 年前實現(xiàn)碳達峰，2060 年前實現(xiàn)碳中和。這一目標對建筑行業(yè)提出了更高的要求，促使建筑行業(yè)加速朝著綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型。

1 綠色建筑的重要性

綠色建筑旨在最大限度提高能源利用效率，降低能源消耗。加強綠色建筑建設(shè)，有助于全面減少碳排放和溫室氣體排放，促進可持續(xù)材料和技術(shù)的使用，減少廢物產(chǎn)生，促進資源回收和再利用，從而降低業(yè)主的運營成本。通過提供更好的室內(nèi)空氣質(zhì)量、自然照明和熱舒適性，優(yōu)先考慮居住者的健康和福祉，可以為居住者提供更健康和更舒適的室內(nèi)環(huán)境。雖然綠色建筑實踐初始投資可能略高于傳統(tǒng)建筑方法，但綠色建筑的長期成本節(jié)約和運營效率往往超過前期成本，節(jié)約能源、降低維護成本以及潛在的激勵和回扣可抵扣初始投資，并在建筑的使用周期內(nèi)大量節(jié)省成本。同時，綠色建筑對于減少對環(huán)境的負面影響，減少碳排放，實現(xiàn)“雙碳”目標至關(guān)重要。通過優(yōu)先考慮能源效率、資源節(jié)約和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，綠色建筑不僅有利于環(huán)境保護，還有利于保持建筑使用者和業(yè)主的健康[1]。

如今，綠色建筑在全球范圍內(nèi)得到廣泛的關(guān)注和推廣，越來越多的政府、企業(yè)和個人開始認識到綠色建筑的重要性，并將其納入其建筑計劃和項目中。綠色建筑已經(jīng)成為建筑行業(yè)的一種新趨勢，從設(shè)計到施工再到運營和維護，綠色建筑都強調(diào)對環(huán)境的尊重和保護。例如，設(shè)計師開始注重建筑與自然環(huán)境的和諧共生，采用創(chuàng)新的建筑技術(shù)和材料，以提高建筑的能源效率和資源利用效率；施工人員在施工過程中更加注重環(huán)保和節(jié)能，減少對環(huán)境的破壞和污染。隨著綠色建筑的需求不斷增加，越來越多的企業(yè)開始投入研發(fā)和生產(chǎn)綠色建筑所需的材料、設(shè)備與技術(shù)，這不僅促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新，還為社會創(chuàng)造了更多的就業(yè)機會和經(jīng)濟價值。

綜上所述，綠色建筑對于推動可持續(xù)發(fā)展、保護環(huán)境和提高人類生活質(zhì)量具有重要意義。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視日益加深，綠色建筑將在未來發(fā)揮更加重要的作用，成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。

2 綠色技術(shù)的種類和作用

2.1 節(jié)能建筑技術(shù)

節(jié)能建筑技術(shù)在降低建筑業(yè)能耗和促進建筑業(yè)可持續(xù)性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：第1，外墻保溫系統(tǒng)包括在建筑外墻上增加一層保溫層，以減少熱損失，提高熱性能，有助于保持舒適室內(nèi)溫度，減少加熱和冷卻的需要，從而降低能源消耗和相關(guān)成本。第2，節(jié)能門窗設(shè)計旨在盡量減少建筑內(nèi)外之間的熱量傳遞，雙層或三層玻璃窗、低發(fā)射率涂層和隔熱框架有助于改善隔熱效果，減少能量損失，提高室內(nèi)舒適度。第3，節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)使用先進技術(shù)，如可變制冷劑流量（Variable Refrigerant Flow，VRF）、熱泵和能量回收通風(fēng)，在優(yōu)化能源使用的同時提供冷卻和加熱。與傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)相比，這些系統(tǒng)有助于保持建筑室內(nèi)溫度一致，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，并減少能源消耗。第4，發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）照明裝置是高度節(jié)能和持久的，與傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比，其消耗的能源更少。用LED 照明裝置取代傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)，建筑可減少電力消耗，降低能源成本，并提高居住空間的照明質(zhì)量。第5，建筑自動化系統(tǒng)集成各種建筑系統(tǒng)（如照明、暖通空調(diào)和安全），以優(yōu)化能源使用，提高操作效率。自動化控制、傳感器等使居住者可以根據(jù)居住模式、環(huán)境條件和能源需求調(diào)整照明、溫度與通風(fēng)，從而節(jié)省能源和改善建筑性能[2]。第6，綠色屋頂和垂直花園不僅為城市環(huán)境增添了綠色，還為建筑物提供了天然的隔熱層。這些綠色空間通過吸收和存儲太陽能，減少熱島效應(yīng)，改善空氣質(zhì)量，同時降低建筑物的冷卻需求，從而減少能源消耗。

2.2 可再生能源利用技術(shù)

可再生能源利用技術(shù)在減少對化石燃料依賴、降低碳排放和促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：第1，太陽能光伏系統(tǒng)利用光伏電池將太陽光直接轉(zhuǎn)化為電能，從而減少電力照明、家用電器和暖通空調(diào)系統(tǒng)對電網(wǎng)電力的依賴，并降低能源成本。第2，太陽能熱水系統(tǒng)利用太陽能集熱器采集太陽熱量，在陽光的照射下使太陽的光能充分轉(zhuǎn)化為熱能，然后將熱能傳遞給水箱中的水，從而達到加熱水的目的。利用太陽能加熱水，有利于減少建筑能源消耗，降低水電費，并減少對傳統(tǒng)熱水系統(tǒng)的依賴。第3，與傳統(tǒng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)相比，地源熱泵（Ground Source Heat Pump，GSHP）系統(tǒng)利用可再生地?zé)崮苓M行高效和可持續(xù)的供暖與制冷，能夠減少建筑能源消耗和溫室氣體排放量。第4，風(fēng)力渦輪機安裝在建筑物上或建筑物附近，可利用風(fēng)能進行發(fā)電以供現(xiàn)場使用，或?qū)⒍嘤嗟碾娏λ突仉娋W(wǎng)。同時，風(fēng)力渦輪機可作為太陽能光伏系統(tǒng)的補充，為多風(fēng)地區(qū)的建筑提供可再生能源解決方案。第5，生物質(zhì)能系統(tǒng)利用有機材料，如農(nóng)業(yè)殘留物或沼氣，為建筑提供熱量、電力或生物燃料。生物質(zhì)能系統(tǒng)可以提供可再生的能源，減少對化石燃料的依賴，減少溫室氣體排放。

綜上所述，將太陽能光伏系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、風(fēng)力渦輪機和生物質(zhì)能系統(tǒng)等可再生能源技術(shù)集成到建筑工程項目中，可以減少建筑碳排放，降低能源成本，并促進建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3]。

2.3 雨水收集與利用技術(shù)

雨水收集和利用技術(shù)能夠幫助更好地建筑物收集和利用雨水，減少水資源的消耗。雨水收集系統(tǒng)通常由雨水花園、雨水集水池、雨水溢流井、雨水回用系統(tǒng)、城市排水管網(wǎng)、管網(wǎng)系統(tǒng)等組成，從屋頂收集雨水，并將其引導(dǎo)至蓄水池。從屋頂收集的雨水可能含有碎片、污染物與細菌等，在使用前需要使用過濾器、紫外線消毒器和氯化劑等進行處理。同時，蓄水池的大小和容量根據(jù)建筑的用水需求與空間可用性來確定，還需要定期清洗蓄水池，確保水質(zhì)和防止污染。收集和儲存的雨水可用于非飲用水用途，如沖水廁所、洗車、灌溉花園等，這可以減少對市政供水的依賴，并節(jié)約淡水資源。在實際應(yīng)用中，雨水收集和利用技術(shù)需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和氣候條件，選擇合適的方案，還需考慮雨水收集和利用的成本和效益，以確保技術(shù)的可持續(xù)性與可行性。

2.4 綠色建材

綠色建筑材料同樣在減少建筑對環(huán)境的影響和促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過利用環(huán)保、低碳和可回收的綠色建材，建筑工程項目可減少資源消耗，盡量減少廢物的產(chǎn)生，并在整個建筑生命周期中降低碳排放：第1，竹子是一種可持續(xù)發(fā)展和快速可再生的材料，可用于制作地板、櫥柜等。第2，木材復(fù)合材料是一種新型的環(huán)保材料，由真實木材和人造木材膠合而成的一種新型木材制品，具備真實木材的美觀性和人造木材的耐用性，可代替實木應(yīng)用于建筑中。第3，再生混凝土是指將廢棄混凝土或建筑物的碎片利用再生技術(shù)加以處理后再次利用的一種建筑材料。在建筑施工中使用再生混凝土有助于減少對自然資源的消耗，減少對環(huán)境的污染，提高材料的耐久性和穩(wěn)定性，降低建筑成本。第4，可回收金屬，如鋼和鋁，可用于建筑物的結(jié)構(gòu)框架、屋頂和立面系統(tǒng)。生產(chǎn)可回收金屬產(chǎn)品消耗的能源較少，壽命較長，成為建筑項目的可持續(xù)選擇。第5，在建筑物中使用低揮發(fā)性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的油漆可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少居住者潛在的健康風(fēng)險，打造健康的室內(nèi)環(huán)境。

通過利用綠色建筑材料，如竹子、木材復(fù)合材料、再生混凝土、可回收金屬和低揮發(fā)性有機化合物涂料，可減少對環(huán)境的負面影響，提高建筑居住者的居住體驗，并為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻[4]。

3 應(yīng)用案例分析

為深入掌握綠色技術(shù)在建筑工程中的實際應(yīng)用效果，本文選取國家體育場、上海中心大廈兩個典型的綠色建筑案例進行分析。

3.1 國家體育場

國家體育場在設(shè)計和施工過程中充分運用綠色技術(shù)，如外墻保溫系統(tǒng)和高效空調(diào)系統(tǒng)，有效降低建筑能耗，還利用可再生能源，如太陽能光伏和地源熱泵，為建筑提供清潔能源（表1）。

表1 國家體育場綠色技術(shù)節(jié)能效果

如表1 所示，這些綠色技術(shù)的應(yīng)用，使得國家體育場的能源成本和碳排放降低25%，成為綠色建筑的典范。例如，通過外墻保溫系統(tǒng)和高效空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化，國家體育場在保持舒適環(huán)境的同時，也實現(xiàn)了能耗的顯著降低，外墻保溫系統(tǒng)和高效空調(diào)系統(tǒng)能耗都降低了20%；太陽能光伏板為國家體育場提供了清潔能源，減少了其對傳統(tǒng)能源的依賴，還對改善環(huán)境質(zhì)量起到了積極的作用，安裝在國家體育場屋頂上的太陽能光伏板每年可以產(chǎn)生大約100 萬kW·h 的電力，滿足體育場20%能源需求；地面源熱泵的應(yīng)用，進一步提升了國家體育場的能源利用效率，從而減少對傳統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng)的依賴，地面源熱泵將國家體育場對傳統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng)的依賴減少30%。

另外，國家體育場獲得能源與環(huán)境設(shè)計先鋒建筑評級體系（Leadership in Energy & Environmental Design，LEED）白金認證，表彰其在能源效率、節(jié)水和可持續(xù)設(shè)計方面的模范表現(xiàn)。國家體育場獲得LEED 白金認證，無疑是對其在綠色建筑領(lǐng)域所取得成就的肯定。這一認證不僅證明了國家體育場在能源效率、節(jié)水和可持續(xù)設(shè)計方面的卓越表現(xiàn)，還為其他建設(shè)項目樹立了榜樣，鼓勵更多的建筑項目優(yōu)先考慮環(huán)境的可持續(xù)性。

3.2 上海中心大廈

上海中心大廈作為全球最高的綠色建筑之一，其在設(shè)計和施工過程中同樣了采用多種綠色技術(shù)。上海中心大廈的外墻采用的是雙層玻璃幕墻系統(tǒng)，提高了建筑的保溫隔熱性能；安裝了大規(guī)模的太陽能光伏系統(tǒng)，利用太陽能為建筑提供電力；采用雨水收集與利用技術(shù)，將雨水用于沖廁和澆灌等。這些綠色技術(shù)的應(yīng)用，使得上海中心大廈在節(jié)能、減排、環(huán)保等方面取得顯著成效（表2）。綠色技術(shù)的實施不僅使上海中心大廈成為一座環(huán)保的綠色建筑，還為其他建筑提供了可借鑒的范例。

表2 上海中心大廈綠色技術(shù)節(jié)能效果

上海中心大廈雙層玻璃幕墻系統(tǒng)能夠增強建筑的保溫性能，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，可降低能耗25%。安裝在上海中心大廈屋頂上的大型太陽能光伏系統(tǒng)可年產(chǎn)約350 萬kW·h 的電力，滿足該建筑15%的能源需求，太陽能光伏系統(tǒng)不僅可以減少建筑對電網(wǎng)電力的依賴，還可以降低20%的碳排放。

上海中心大廈雨水收集系統(tǒng)收集和儲存的雨水用于沖洗廁所和灌溉景觀等非飲用水用途，可以保護淡水資源，并減少30%用水量，有助于實現(xiàn)可持續(xù)的水資源管理實踐和環(huán)境管理。上海中心大廈應(yīng)用綠色技術(shù)后，總體能源消耗減少30%，每年的碳排放減少25%。上海中心大廈的節(jié)能設(shè)計和可再生能源戰(zhàn)略顯著降低了其運營成本，因其可持續(xù)發(fā)展的成就而獲得許多贊譽，包括LEED 白金認證等[5]。

上海中心大廈的成功實踐，不僅展示了綠色技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，還為全球范圍內(nèi)的城市規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供了有益的參考。這座摩天大樓通過雙層玻璃幕墻系統(tǒng)、太陽能光伏系統(tǒng)和雨水收集系統(tǒng)等綠色技術(shù)的運用，減少了能源消耗和碳排放量，為建筑內(nèi)部的辦公環(huán)境創(chuàng)造了更加舒適和節(jié)能的條件。相信隨著科技的不斷進步和環(huán)保意識的日益增強，會有越來越多的建筑采用綠色技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，為地球的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。同時，期待更多的建筑能夠像上海中心大廈一樣，將環(huán)保理念融入設(shè)計之中，創(chuàng)造出更多既美觀又環(huán)保的綠色建筑。

4 結(jié)語

綠色技術(shù)在建筑工程中扮演著關(guān)鍵的角色，為實現(xiàn)“雙碳”目標和可持續(xù)發(fā)展提供了重要支持。通過節(jié)能建筑技術(shù)、可再生能源利用、雨水收集與利用技術(shù)以及綠色建材的應(yīng)用，建筑行業(yè)可以減少能源消耗，降低碳排放，提升資源利用效率，并促進環(huán)境保護，更好應(yīng)對氣候變化。