“雙碳”目標下建筑節能設計的問題及對策分析

裴芳歌

摘 要：本文分析了建筑節能設計的當前狀況，包括現有節能技術、國內外建筑節能標準和政策，識別了“雙碳”目標下建筑節能設計面臨的主要問題，如設計理念的局限性、細節處理不足、材料選用不當和政策及管理的不足。針對這些問題，本文提出了具體對策：加強專業化培訓和強化政策執行與管理協調。最后，本文通過分析國內外成功的建筑節能案例，如江森自控亞太總部大樓和John J. Sbrega健康科學大樓，總結了可借鑒的成功經驗，為實現“雙碳”目標提供了寶貴的參考和指導。研究發現，盡管建筑行業是能源消耗和碳排放的主要來源，但通過實施有效的節能設計和建設，可以顯著降低能耗和溫室氣體排放。

關鍵詞： 雙碳目標；建筑節能設計；節能技術；政策和管理；專業化培訓

1 引言

在應對全球氣候變化的挑戰中，實現碳達峰和碳中和已成為國際社會的共同目標，國內稱之為“雙碳”目標。實現這一目標對于減緩氣候變化、保護生態環境具有深遠的意義。我國計劃2030年前實現碳達峰，2060年實現碳中和。

據調查，建筑行業都是碳排放大戶?！吨袊ㄖ芎难芯繄蟾妫?020）》顯示（圖1），2018年全國建筑全過程碳排放總量為49.3億噸，占全國碳排放比重的51.3%，其中：建材生產階段占28%、建筑施工階段占1%、建筑運行階段占22%[1]。建筑行業作為能源消耗和碳排放的主要來源，推行節能設計和建設方式的改革可以為實現“雙碳”目標提供強大推力。

本論文旨在深入分析在“雙碳”目標背景下，建筑節能設計面臨的主要問題，并提出相應的對策。研究范圍將覆蓋當前建筑節能設計的現狀，“雙碳”目標下建筑節能設計的問題以及相關對策。最后吸取國內外成功案例的相關經驗，為建筑行業在實現“雙碳”目標的過程中提供實用的參考和指導。

2建筑節能設計的當前狀況

2.1現有建筑節能技術和措施概述

建筑節能設計是在建筑設計、施工、運維等過程中采用有效的技術和方法，以降低建筑能源消耗、減少溫室氣體排放。盡管技術一直在更新換代，建筑節能設計的應用已經廣泛而深入。如表1所示，當前主要的節能技術和措施包括被動式建筑設計，側重利用自然資源（如陽光、風力）以減少能源消耗，如通過合理的建筑方位、窗戶布置和遮陽措施最大化自然采光和通風，減少對人工照明和空調的依賴；高效建筑材料的使用，如低輻射涂層玻璃、高效保溫材料、綠色屋頂系統等，顯著提高建筑的能效；能源管理系統，包括智能建筑管理系統（BMS）和能源管理系統（EMS），通過實時監控和調節建筑的能源消耗來提高能源效率；以及可再生能源的應用，例如太陽能、風能、地熱能等，在建筑節能中扮演著越來越重要的角色[2]。此外，綠色建筑標準和認證，如LEED、BREEAM和中國的綠色建筑評價標準，為建筑節能設計和施工提供了指導和評價體系。這些技術和措施不僅體現在新建筑的設計中，也廣泛應用于既有建筑的改造和升級。隨著技術的發展和政策推動，建筑節能設計正在成為建筑行業必須要遵循的要求。

2.2國內建筑節能標準和政策

建筑節能標準和政策旨在引導和規范建筑行業的節能減排工作。這些標準和政策主要包括建筑節能設計標準、能效標簽制度、綠色建筑評價體系以及各種政府激勵措施。中國的建筑節能設計標準發展較歐美晚，但是發展迅速。近年來制定的這些措施包括住房和城鄉建設部（住建部）完善的建筑節能技術標準體系，如發布《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》和《近零能耗建筑技術標準》等，提升建筑節能水平[3]?！丁笆奈濉苯ㄖ澞芘c綠色建筑發展規劃》設定具體目標，至2025年完成既有建筑節能改造3.5億平方米，建設超低能耗建筑0.5億平方米。2021年4月起實施的《建筑節能與可再生能源利用通用規范》提出新建居住和公共建筑碳排放強度應較2016年標準降低40%?！毒G色建筑評價標準》和《綠色建筑創建行動方案》推廣綠色建筑，至2020年底已有609個項目獲得綠色建筑標識。修訂《民用建筑節能管理規定》，探索市場化方式改造高能耗公共建筑。此外，能效標簽制度和政府財政補貼、減稅優惠等激勵措施也促進了綠色節能建筑的發展。這些舉措共同構成了中國建筑節能的基礎框架，對推動行業綠色轉型和實現“雙碳”目標具有重要意義。

3“雙碳”目標下建筑節能設計的問題

3.1設計理念的問題

設計理念在建筑節能中扮演著關鍵角色，決定了能耗能否合理降低，但當前的設計理念上存在一些根本性的問題。許多建筑設計還是以傳統的美學和功能為主導，對節能和環境影響的考慮并不足夠，導致了很多新建筑在設計上缺乏對能源效率的重視。例如，忽視建筑方位、自然采光和通風等被動式節能措施的重要性。其次，節能設計往往被視為一種附加成本而非長期投資。這種短期的經濟考量影響了建筑師和開發商對節能技術和方法的采用。部分設計師和施工團隊缺乏對最新節能材料、技術和設計策略的深入了解和實踐經驗。建筑節能設計的多學科整合不足也是阻礙有效設計的一點。有效的節能設計需要建筑、環境工程、能源管理等多個領域的專家共同參與，但目前這種跨學科合作在實踐中并不普遍。

總的來說，設計理念的問題涉及到對建筑節能重要性的認識不足、經濟考量的偏頗、專業知識和技能的缺乏，以及跨學科合作的不足等。要實現“雙碳”目標，就必須從根本上改變建筑設計的思維方式，將節能和可持續性融入設計的每一個方面。

3.2細節處理不夠

在實現“雙碳”目標的過程中，建筑節能設計中細節處理影響著建筑的整體能效和性能[4]。細節不足的表現方面較多，譬如在隔熱和密封性能處理上的不足常常是因為門窗密封和墻體絕緣處理不當，導致熱能損失和能源浪費。在建筑材料的選擇和使用方面，如材料選擇不當、安裝不精確，降低了材料的預期節能效果。而供暖、通風、空調系統（HVAC）及其他機械系統的集成和調試處理不到位會導致系統運行效率低下。自然光照和通風的優化不足導致自然資源未能充分利用，這一點常常表現為窗戶的尺寸、位置和朝向設計不合理。此外，高效節能設備由于缺乏適當的維護和正確的運行管理，未能發揮其最佳效能而導致能源浪費等等。

3.3材料選用不當

正確的材料選擇對于提高建筑的能效至關重要，但實際情況中，由于成本、可獲得性或對新材料性能了解不足，常常導致選用不符合節能要求的材料。一些建筑可能使用了傳統的、隔熱性能較差的建筑材料，而沒有考慮更先進、更高效的節能材料。此外，即使選擇了節能材料，由于缺乏對這些材料特性的充分理解，可能會在安裝和使用過程中出現不當操作，影響其節能效果。例如，高效隔熱材料如果安裝不當，其節能性能會大大降低。還有的情況是，為了降低成本，一些建筑項目可能選用了質量較低的材料，這些材料可能在短期內看似節省了成本，但從長遠來看，它們的低能效和高維護成本會導致整體能耗增加。

3.4政策和管理不到位

盡管國內已經制定了一系列建筑節能標準和政策，但在實際執行過程中，由于缺乏有效的監督和執行機制，這些標準往往未能得到充分實施。另外，資金支持也是一個關鍵問題，特別是對于節能技術的研發和應用，由于缺乏足夠的財政激勵和投資，很多節能項目難以獲得必要的資金支持。不同省市在建筑節能標準和政策方面存在差異，缺乏統一的規劃和協調，這導致了執行標準的不一致性，影響了整體的節能效果。一些發達地區可能有較為嚴格的節能要求，而地欠發達地區則較為寬松，這種不均衡會導致資源和技術的不均衡分配。

4對策分析

4.1 專業化的培訓

專業化培訓的重點在于提高建筑設計和施工領域專業人員的節能意識和技術能力。這不僅包括基礎的建筑節能設計理念，還涉及最新節能材料的選擇和應用、細節處理技術、以及高效建筑系統的整合等方面。例如，培訓可以包括被動式設計原則、節能建筑材料的性能比較、以及如何在設計和施工中綜合考慮建筑的熱舒適性和能源需求[5]。此外，培訓應當強調實踐操作的重要性，例如通過模擬項目或現場實習，使學員能夠直接應用所學知識于實際項目中。同時，強調持續教育的重要性，鼓勵專業人員定期更新其節能知識和技能，以跟上技術和材料的最新發展。通過全面且持續的專業培訓，設計師、工程師和施工人員將更能理解和實現建筑節能設計的目標。

4.2 加強政策執行與管理協調

在加強政策執行和管理協調方面，關鍵在于建立一個高效且透明的監督機制，確保各級政府和相關部門不僅遵守節能標準和政策，而且有效執行[6]。例如，可以通過定期審查和評估政策執行情況，確保政策目標得到實現。同時，加強國家和地方之間政策的協調和一致性，以解決不同地區在節能標準和政策執行中存在的差異。此外，建立合適的財政和政策激勵機制對于鼓勵私營部門和公眾參與節能建筑項目至關重要。這可能包括提供稅收減免、補貼、低利率貸款等措施，以降低節能項目的初始成本和風險。還可以考慮建立公私伙伴關系（PPP）模式，促進政府與私營部門在節能建筑項目中的合作。通過這些措施，可以有效推動建筑行業的綠色轉型，為實現“雙碳”目標貢獻力量。

5案例研究

5.1國內外成功的建筑節能案例分析

5.1.1江森自控亞太總部大樓

江森自控亞太總部大樓，坐落于上海市長寧區虹橋臨空經濟園區。這座大樓是中國首個獲得LEED新建建筑鉑金級認證、中國綠色建筑設計標識三星級認證和IFC-世界銀行EDGE認證的建筑，在節能方面可達44%，節水率可達42%，并在材料的物化能源使用上節約達21%。這些成就得益于一系列創新的節能技術和策略的應用，包括高效能源管理系統以優化能源使用，智能化建筑控制系統來管理照明、供暖、通風和空調，以及綠色建筑材料的廣泛應用，如高效保溫材料和低輻射玻璃。此外，大樓還積極利用可再生能源，如太陽能系統，減少對傳統能源的依賴，同時采用雨水回收和節水技術以降低水資源的消耗，并通過優化室內環境質量，如使用低揮發性有機化合物材料，保證室內空氣質量，共同推動了建筑的節能和可持續發展。

5.1.2 John J. Sbrega健康科學大樓

John J. Sbrega健康科學大樓是美國的一個典型高效節能建筑案例。其能源消耗強度（EUI）為51 kbtu/sf-yr，所有電力均來源于太陽能光伏。該建筑屋頂光伏發電量達65，000 千瓦時，校園光伏發電量為720，000 千瓦時，校園光伏使用率約為20%。此外，大樓的生活熱水全部來自太陽能熱水系統，共計265 千卡，實現了生活熱水使用的100%自給。可再生能源碳足跡抵消量為745，000 磅二氧化碳/年。年度能源成本強度（ECI）為1.6 美元/SF，基于90.1-2007基線節余為100%（可再生能源）和70%（非可再生能源）。采暖日（65℉）為5，884，冷卻日（50℉）為2，743，每周運營小時數為72小時。

5.2案例中借鑒之處

江森自控亞太總部大樓和John J. Sbrega健康科學大樓的案例展示了建筑節能設計的創新與成效，強調了綜合應用節能技術的重要性。這些技術包括高效的能源管理系統、智能化建筑控制、優質節能材料，以及可再生能源的利用。這兩個案例同時揭示了節能建筑在減少能源消耗和降低運營成本方面的長期經濟效益，表明即便面臨較大的初始投資，其長期節能效果仍能顯著降低綜合成本。這些成功經驗不僅指導了節能目標的實現，也提升了建筑的總體價值和用戶體驗，為未來的建筑節能設計提供了寶貴的參考。

6結論

本研究發現，實現建筑節能設計的關鍵在于整合創新技術、加強跨學科合作、提升專業人員的技能和知識、以及執行有效的政策和管理。雖然面臨設計理念、細節處理、材料選用和政策執行等多方面挑戰，但通過專業化培訓和政策管理的協調，可以有效促進建筑節能設計的發展。國內外成功案例的分析進一步證明了這些對策的有效性，并為未來的建筑節能設計提供了實用的參考。

參考文獻

[1]劉任歡.“雙碳”目標下湖南省綠色建筑發展問題與對策研究[J].建筑經濟，2023，44 （S1）：354-358.

[2]陳瑜.雙碳目標背景下公共建筑低碳節能改造影響因素研究[D].北京建筑大學，2023.

[3]王軍超.雙碳目標下公共建筑綠色運營驅動力研究[D].吉林建筑大學， 2023.

[4]黃春燕.“雙碳”目標背景下建筑企業人員碳減排意愿的影響因素研究[D].西南科技大學， 2023.

[5]呂明旭.雙碳目標下河南既有建筑碳排放影響因素與路徑研究[D].中原工學院，2023.

[6]張盼.“雙碳”目標下EPC裝配式建筑項目成本管理研究[D].河北地質大學，2022.