低碳性评价指标对建筑设计的影响

曹泰然

摘要：本文探讨了建筑设计低碳性评价指标的方法和分析，为建筑设计低碳性评价体系的完善提供理论依据和基础资料。对建筑设计低碳性评价指标选取原则进行分析，以建筑物全寿命周期碳排量预算值作为总指标，根据碳排放系数法的基本原理和碳排量的分类构成，结合建筑设计对碳排量的可控性研究。

关键词：建筑设计；低碳性；影响

中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）13-216-02

引言

随着绿色建筑、低碳经济以及低碳建筑研究的发展，国内外学者已对低碳建筑评价体系做了相关研究，低碳建筑是绿色建筑的深化。在建筑物的生命周期内，建筑设计基本决定了建筑的各项指标，施工依据图纸，使用阶段能耗由建筑特性决定，因此必须根据项目策划阶段的目标，在设计阶段提供合理的设计方案。为满足设计的低碳性评估、分析及确定设计优化的方向和技术，需要结合建筑设计各专业的构成内容，构建建筑设计低碳性评估体系。

在项目设计阶段，建筑物全寿命周期碳排量预算值从整体概念上反映建筑低碳性。已有的绿色建筑评价体系对低碳建筑设计缺乏具体指标因素，本文从建筑物碳排量的构成及设计可控性两方面进行分析，确定评价指标，作为评估体系构建的基础。

1.建筑设计低碳性评价指标选取原则

人类活动所产生的碳排放，归根结底是对化石能源的使用，建筑物在其生命过程产生碳排放的活动类型主要可分为两大类：一是来自于能源的直接使用，另一类是建筑物所消耗的建筑材料及其他物质资源在生产过程中所产生的碳由于建筑物生命活动的多样性、复杂性、大量性及进程的不可逆，设计中的许多因素都会影响其后续各阶段的相关活动，且不同专业设计内容有所不同，建筑设计低碳性评价指标的选取应当遵循科学性、全面性、重要性等原则。

依据科学性原则，建筑设计低碳性评价指标体系应反映各专业的设计情况，并能反映建筑物各部分对碳排量的影响，以定量注的评价指标为主，辅以部分定性评价指标，有利于不同的设计方法得到科学的比较。此外，在总指标的涵盖范围内分析系统的详细构成，不仅要有反映总体效应的“总”指标，还要考虑各专业构成数啪“分”指标，为各专业提供相对独立的评价指标：同时还应考虑设计内容对建筑物全寿命周期碳排量影响的重要性，做到主次有别，取舍得当，重点选取突出反映建筑设计控制因素的指标。

2.建筑设计低碳性评价体系结构层次及指标设定

指标体系是反映建筑设计控制和影响建筑物全寿命周碳排量的状况，在建筑设计阶段通过对设计成果的分析，对建筑物全寿命周期碳排量进行预算，判定设计成果在低碳性方面的优劣。建筑物全寿命周期碳排量是一个总体目标值，由多个分项构成，从建筑物全寿命周期碳排放构成基本原理出发，从目标及层次的构建到指标设定的顺序，按照总体目标——分系统层——子系统层的层次体系构建建筑设计低碳性评价体系。

2.1建筑设计低碳性评价总目标设置

建筑物全寿命周期各阶段的碳排量具有相关性，减少排放，是人类对地球的一个长期承诺，建筑物低碳性的评价应当是对其全寿命周期的研究，将减少建筑物整个生命过程中的碳排量设定总体目标，根据建筑设计图纸预算，将建筑物全寿命周期碳排麵算值作为建筑设计低碳性评价的总指标。关于碳排量的计算方法，按照碳排放与建筑活动对应的基本原理，已有较多研究采用碳排放系数法计算碳排量，计算公式如下：

式中，A代表产生碳排放的活动量，可称为建筑活动数据：K为碳扫[*系数，也称为碳排放因子，表示单位活动所产生的碳排量。采用碳排放系数法计算建筑各项活动的碳排量并求和，按照设计分析的需要计算出某阶段或某类别的碳排量，归总后可得到建筑物全寿命周期碳排量。

2.2建筑设计低碳性评价体系分系统层次确定

评价体系中分系统层次的构建，是在总指标的领域内基于对评价对象的分类研究，应当与碳排放总量的构成类别相对应。结合建筑物全寿命周期碳排量计算与设计分析，可采用三种分类方法：（1）按照生命周期发展阶段进行分类，（2）按照碳排放的产生过程进行分类，（3）按照碳排放系数计算法中的建筑活动数据的获取方法进行分类。结合建筑物生命周期碳排量分类方法的研究成果，寻找各分类数据的相关性，以确定建筑设计低碳性评价体系的分系统层次，三种分类方法所确定的碳排放类型及数据相关性如图1所示。

从图1所列活动数据类型和碳排量类别可以看出，设计阶段碳排量由建筑规模估算而得，不受各专业设计内容的影响：计算材料运输碳排量的两个活动数据中的运输距离也不受设计内容影响，但材料数量由设计决定，因此可将材料运输碳排量也可归类到材料使用部分，主要受到材料消耗量的影响。综上所述，建筑设计低碳性评价体系的分系统层次及相关指标如表1所示。

3.建筑设计低碳性评价分析系统层次构成指标因素分析

3.1建筑材料使用部分碳排量指标

建筑材料在生产过程中消耗能源及发生化学反应所产生的碳排量在总量中占有较大比例，在建造阶段、运行阶段中的维护和构件更新都有材料的投入，拆除阶段部分材料可以回收进入到另一个建筑物的生命周期，回收材料中蕴含的碳排量应当从建筑物生命周期碳排放总量中扣除，材料碳排量与建筑活动的对应贯穿于建造、运行和拆除3个阶段。减少材料的用量是减少建筑物材料内含碳排量的首要途径，建造阶段材料酬量是传统建筑工程概况的个重要内容，作为建筑成本藤的一项重要数据评价建筑经济性，该数值也可用于建筑物碳排量的预算。其次，建筑物构件的使用年限也会影响到材料部分的碳排放，提高材料耐久性，延长使用寿命，减少在运行阶段的维修和材料更换，可以减少全寿命周期的材料用量及其内含碳排量。此外，使用回收系数较大的建筑材料，增加回收量，可以增加建筑拆除后乘除的材料内含碳排量，从全寿命周期的角度减少建筑物碳扫酿总量中的材料内含碳排量。

3.2建筑施工能耗碳排量

建筑物生命周期中的施工活动以建造阶段为主，拆除阶段为辅，运行阶段相关施工活动一般以小型机械设备为，消耗的能量较少。在目前的项目管理过程中，施工图预算包括施工机械设备的消耗量，我国也已有较成熟的定额对各种机械设备单位台班的能耗加以限定。

各阶段涉及到施工机械设备种类和数量繁多，根据能量种类的不同，又分为电力消耗量、燃油消耗量、汽油消耗量，设计阶段可根据我国已有的预算体系，得到施工机械设备的台班消耗量和能耗，再乘以相应的碳排放系数计算出施工过程机械设备能耗部分碳排量作为评价指标。

3.3建筑物运行阶段使用能耗碳排量及设计评价指标

建筑物运行阶段消耗能量所产生的碳排量是其生命周期碳排量的主要部分，消耗能源的类型以电力、燃气为主，集中采暖地区直接消耗热力资源。从建筑内部能耗的使用主体和服务目的来看，可以分为建筑能耗和生产能耗两大类型，其中生产能耗即建筑内的生产设备能耗由生产工艺决定，与建筑形式无关，而建筑使用能耗则包括满足室内空间环境需要所消耗的能量，包括照明、空调、来暖和通风能耗，与建筑设计关系密切。合理的建筑体型，良好的围护结构性能设计，都可以减少建筑使用能耗。根据碳排放系数法的计算原理，能源消耗的数量和种类是决定碳排量的两个基本因素，采用日常使用能耗碳排量作为评价指标，主要包括照明、采暖、空调活动的能耗碳排量。

3.4场地处理碳排量相关数据及指标

植物在生长过程中对CO₂的吸收量大刊敞量，总体上形成与消减碳排放的碳汇。建筑物场地处理碳排量计算包括建造阶段对绿化破坏而减少的碳汇和运行阶段场地绿化形成的碳汇，施工阶段在建筑物生命周期内所占的时间远远少于运行阶段，分系统层次保留运行阶段场地处理碳汇量这一指标。影响场地处理中绿化部分碳汇量的主要有场地栽植类型、场地栽植面积两个。

3.5水资源消耗的碳排量指标与给排水设计

自来水的生产和污水处理过程直接产生碳排放，与材料使用相类似，建筑物在生命周期中消耗水资源也是产生碳排放的一项活动，考虑水资源的回收利用，根据建筑用水量计算水资源消耗碳排量及回用减碳量作为评价指标。

建造阶段水资源主要用于混凝土、水泥砂浆的拌和及养护，主要由施工组织管理决定；建筑设计低碳性设计主要考虑运行阶段建筑物的用水量设计，通过节水管道及节水终端设计减少用水量，设计雨水回收及中水回用系统，充分利用水资源。

4.建筑设计低碳性评估体系指标权重研究

根据前文对建筑设计低碳性评价体系分系统层次的设计，在分系统层次下，依据建筑设计各专业对相关碳排量的影响及控制，调查评价指标设计可控性。笔者采用了问卷调查的方式，进一步分析碳排放来源和设计的相关性，确定子系统构成中的指标因素的影响力。

考虑设计对碳排量的控制性，按照建筑物全寿命周期5炭构成分类及设计内容的研究，采用专家咨询和问卷进行调研，对各项调查结果取平均值后按照满分100分采用层析分析法求权重。生命周期中各种活动所产生的碳排量差别较大，评价指标权重的确定，还应考虑该类碳排量所占的比例。本文根据已有研究得到全寿命周期碌排放的构成比例计算影响系数，与设计可控性权重相加，再求取权重，主要数据计算结果见表2所示。

5.结语

与建巩相关的活动所产生的碳排放构成了人类活动碳排放要部分，必须对建筑设计进行评价、分析、选择和优化，从源头上控制建筑物的低碳性。建筑设计低碳性的评价指标只是评价体系构成的一个部分，在此基础上，还需要结合建筑的地方性和建筑类别等，从评价标准、评价制度等方面进一步研究，全面保证建筑设计低碳性的实现。