基于綠色建筑技術的公共建筑節能改造

1前言

隨著全球氣候變化和能源危機的日益加劇，建筑領域的節能減排已成為各國政府和社會各界關注的焦點。綠色建筑是一種動態發展的理念，力求建筑從規劃、設計、建造、運營、維護乃至最終的拆除回收的全生命周期內，最大限度地節約資源，降低負面影響。我國既有公共建筑數量龐大，其中相當一部分建于20世紀80、90年代甚至更早，由于當時的設計標準較低，建筑圍護結構保溫隔熱性能差，設備系統陳舊落后，導致能源利用效率低下，運行能耗居高不下。在“雙碳\"目標（碳達峰、碳中和）的背景下，降低公共建筑能耗、實現綠色低碳轉型已成為我國建筑領域可持續發展的必然選擇。因此，開展基于綠色建筑技術的公共建筑節能改造研究，具有重要的理論意義和現實意義。

2綠色建筑技術概述

2.1綠色建筑理念的發展歷程

回溯綠色建筑理念的發展歷程，萌芽階段為20世紀60年代，隨著西方社會對工業化帶來的環境污染問題日益關注，保羅·索萊里提出的“生態建筑學\"理論首次將建筑視為動態能量交換系統，為該理念的后續發展奠定基礎；彼時，人們開始嘗試在建筑設計中融入節能、環保的理念，但這些嘗試大多較為零散、不成體系。直到1990年，英國建筑研究所（BRE）推出了世界上第一個綠色建筑評估體系BREEAM，標志著綠色建筑從技術實驗邁向量化評估的新階段。我國綠色建筑理念的發展可追溯到20世紀80年代，建筑節能概念開始逐漸得到推廣。直至2006年，國家標準《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2006）發布實施，經多次修訂，形成了現行的《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2019）。

2.2主要綠色建筑技術

2.2.1高效隔熱材料設計及應用

高效隔熱材料的設計及應用可通過優化建筑外墻、屋頂、門窗等圍護結構的構造與材料選擇，來最大限度地減少室內外熱量交換，從而降低建筑的采暖和制冷負荷。具體到實踐層面，主要包括采用真空絕熱板、氣凝膠氈、聚氨酯泡沫、巖棉、玻璃棉等低導熱系數的保溫材料，結合斷熱橋設計、多層復合墻體、外保溫系統等構造設計，阻斷熱量的傳導、對流和輻射，降低建筑的傳熱系數（U值）和熱橋效應，從而提升建筑的整體保溫隔熱性能。

2.2.2可再生能源利用

在化石能源日益枯竭、環境污染問題日益嚴重的今天，積極開發利用可再生能源，已成為建筑節能減排的必然選擇。建筑中應用的可再生能源主要有太陽能、地熱能、風能等清潔能源。當前，太陽能是當前利用技術發展最為成熟且廣泛應用的可再生能源，常見應用形式有：太陽能光伏發電系統、太陽能熱水系統、被動式太陽房設計（通過建筑朝向、窗戶設計等利用太陽輻射進行采暖）等。地熱能也是建筑領域常用的可再生能源之一，主要通過地源熱泵系統，利用地下淺層地熱資源為建筑供暖、制冷和提供生活熱水。在風資源豐富的地區，可通過小型風力發電機為建筑提供部分電力。

2.2.3智能控制系統

如果說高效隔熱材料和可再生能源利用是建筑節能的“硬件”，那么智能控制系統就是建筑節能的“大腦”。智能控制系統通過集成傳感器、控制器、執行器和通信網絡，可對建筑內的照明、空調、通風、遮陽等設備進行實時監測、智能調節和優化控制，實現建筑能源的精細化管理，從而最大限度地提高能源利用效率，降低建筑能耗。具體而言，智能照明控制系統可根據室內外照度、人員活動情況等自動調節燈光亮度或開關，避免“人走燈不滅\"的浪費現象。智能空調控制系統可根據室內溫度、濕度、人員數量等自動調節空調的運行模式和參數，實現舒適節能。智能通風控制系統可根據室內空氣質量、二氧化碳濃度等自動調節新風量，保證室內空氣質量的同時，減少不必要的能量損失。

2.2.4雨水收集與再利用系統

雨水是一種清潔、可再生的淡水資源，收集、再利用雨水對于緩解水資源壓力、改善城市生態環境具有重要意義。雨水收集與再利用系統通過收集建筑屋面、地面等區域的雨水，經過簡單的過濾、沉淀、消毒等處理后，用于建筑的沖廁、綠化灌溉、景觀補水、道路清洗等非飲用水用途，從而減少自來水的使用量，降低水費支出，并減輕城市排水系統的壓力，減少雨水徑流污染。雨水的收集和處理過程相對簡單，技術成熟，運行成本低，在當前的建筑領域（尤其是公共建筑）應用較為廣泛，是節約水資源、建設海綿城市、改善城市水環境的重要手段。

2.2.5屋頂、垂直綠化

屋頂綠化通過在建筑屋頂種植各種植物，可形成一個具有一定厚度的種植層和排水層，進而有效隔絕太陽輻射，降低屋頂表面溫度，減少夏季空調負荷，并起到一定的保溫作用，減少冬季熱量損失。同時，屋頂綠化還能吸收二氧化碳，釋放氧氣，凈化空氣，滯留雨水，緩解城市熱島效應，改善城市生態環境。垂直綠化則通過在建筑外墻或室內墻面種植攀緣植物，形成垂直的綠化面，可以有效遮擋陽光，降低墻體溫度，減少空調負荷，并起到美化建筑、凈化空氣、降低噪音等作用。

3公共建筑節能改造的必要性分析

3.1當前公共建筑能耗現狀問題

當前我國大量建筑的總體能耗水平相較于發達國家仍存在較大差距，呈“高能耗、低效率、高排放”的“三高\"特征。一方面，大量既有公共建筑由于建設年代較早，設計標準較低，圍護結構保溫隔熱性能差，采暖、空調、照明等系統設備陳舊落后，運行效率低下，導致能源浪費嚴重。另一方面，部分新建公共建筑雖然采用了某些節能技術，但由于設計不合理、施工質量不過關、運營管理不到位等原因，實際運行能耗往往高于設計預期，節能效果大打折扣。加上我國城鎮化進程的不斷加速，公共建筑的數量和規模仍在持續增長，對能源的需求也隨之不斷攀升，使得公共建筑的節能減排形勢愈發嚴峻。

3.2節能改造的必要性與緊迫性

鑒于公共建筑能耗現狀的嚴峻性，開展節能改造已不僅僅是一種選擇，更是一種刻不容緩的責任和義務，其必要性和緊迫性體現在多個層面，相互交織、相互影響。從宏觀層面來看，公共建筑節能改造是實現我國“雙碳”目標的重要抓手，是推動經濟社會綠色低碳轉型、實現高質量發展的必然要求。從經濟層面來看，公共建筑節能改造能夠有效降低建筑運行成本，減少能源支出，提高能源利用效率，帶來實實在在的經濟效益。從社會層面來看，公共建筑節能改造能夠改善室內環境質量，提高使用者的舒適度和健康水平，提升公共建筑的服務功能和品質，營造更加宜居、宜業的城市環境

3.3政策、市場驅動因素

公共建筑節能改造的推進，離不開政策的引導和市場的驅動，二者形成“雙引擎”，共同推動著公共建筑節能改造的進程。近年來，我國政府高度重視建筑節能工作，相繼出臺了《中華人民共和國節約能源法》《民用建筑節能條例》《綠色建筑行動方案》《公共建筑節能設計標準》《既有建筑綠色改造評價標準》等一系列政策法規和標準規范，為公共建筑節能改造提供了依據。從地方層面來看，各省市也紛紛出臺了地方性的建筑節能法規和標準，并制定了相應的激勵政策和補貼措施，鼓勵和支持公共建筑節能改造。與此同時，市場機制也在公共建筑節能改造中發揮著越來越重要的作用。隨著能源價格的不斷上漲和環保意識的日益增強，越來越多的業主和使用者開始認識到節能改造的經濟效益和社會效益，主動尋求節能改造的解決方案。

4基于綠色建筑技術的節能改造案例分析4.1南沙科技創新中心綠色改造案例

南沙科技創新中心位于廣州市南沙灣區域，總用地面積 19999.67m² ，總建筑面積 59244.64m^2[3] 。改造項目以“雙碳”目標為導向，通過綠色改造實現節能減排，構建了涵蓋圍護結構、設備系統、可再生能源、雨水利用及噪聲控制的綜合技術體系（表1），實現了綜合節能率 45% 、節水率 30% 、碳排放減少 40% ，為公共建筑綠色改造提供了可復制的技術措施。

4.2徐州某高校科技樓改造案例

徐州某高校科技樓位于江蘇省徐州市，原建筑占地5782.51m² ，總高度 21.9m ，含1層架空層及5層主體結構。因建設初期未融入綠色設計理念，存在通風不暢、采光不足、保溫性能差、公共空間缺失等問題，導致能耗高且使用效率低下。項目以“雙碳”目標為導向，通過綜合改造提升建筑能效，優化空間功能，構建綠色生態體系（表1）。改造后，年能耗由 85kWh/m³ 降至 51kWh/m³ CO₂ 排放量由 320t/AA 年降至 年，空間利用率由 60% 提升至 90% ，運維成本由50萬元/年降至38萬元/年。

5結論

綜上所述，綠色建筑技術是實現公共建筑節能改造的有效途徑。高效隔熱材料、可再生能源利用、智能控制系統、雨水收集與再利用以及屋頂、垂直綠化等技術，能夠從建筑圍護結構、設備系統、能源利用等多個方面降低建筑能耗，提高能源利用效率。未來，相關學者可從以下領域展開研究：（1）探索更加高效、經濟、適用的綠色建筑技術；（2）研究不同類型、不同氣候區公共建筑節能改造的差異化策略；（3）建立完善的公共建筑節能改造效果評估體系。

參考文獻

[1]周萍，陳松林，羅燕.談“雙碳”目標與地理教學的融合一以“全球氣候變化與國家安全\"為例[J].中學地理教學參考，2023（22 2）：45-47+50

[2]孫耀龍.綠色建筑理念下的既有建筑節能改造探究[J].工程抗震與加固改造，2024，46（6）：201-202.

[3]周偉杰.產業園區綠色改造設計研究——以南沙科技創新中心為例[J].中國建筑裝飾裝修，2024（21）：56-59.

[4]孫曉蕊，賈寧.雙碳背景下建筑節能改造技術研究——以徐州某高校科技樓項目為例[J].城市建筑，2024，21（16）：183-186.