基于“双碳”视角对我国建筑降能减排的研究

黎灿炜，王子煊，宋璇

（中南林业科技大学，长沙 410004）

1 引言

“双碳”即为碳达峰与碳中和的简称。从国际形势上看，为了应对因全球气候变化而带来的持续增加的节能减排的压力，各国普遍将发展绿色建筑和提升建筑的能效作为其建筑领域未来发展的价值导向[1]。我国也已经于2020 年的9 月，郑重向国际社会做出力争在2030 年使二氧化碳的排放量到达峰值，并于2060 年前争取实现碳中和的承诺。

在具体建筑工程项目的全寿命周期中，特别是在项目的施工阶段到应用阶段，不可避免地会消耗大量的资源和能源。自20 世纪90 年代至今，全球范围内的能源消耗年增长率已达30%之多，其中，建筑领域的能耗占比在不断急剧上升。通过对建筑材料在生产过程消耗的能源进行统计可知，国内的建筑能耗占比仍然达到了总能耗的27%之多[2]。由此看来，开展持续性和发展性的建筑节能工作以降低能源的消费总量和强度已迫在眉睫[3]。

2 我国建筑节能减排体系的建设现状

真正具有现代意义的建筑首先出现于19 世纪的欧洲，在近两个世纪的发展中，西方发达国家已经在建筑工程的管理实践和低碳发展中有了相当成熟的经验。而我国对建筑节能减排的推动建设相对国外而言起步较晚，我国从欧美的建筑节能技术和相关政策中得到了很多的启示，但这也导致我国在实践发展中容易陷入“言必提欧美”的困境。欧美国家的低碳建筑虽然已经走出了一条较为成熟且为国际认可的技术路线，但是考虑到我国同欧美发达国家的实际情况有着很大的差别，如气候条件、人口密度及城镇化程度等，盲目照搬欧美路线只会造成国内低碳建筑发展生态的“水土不服”。因此，在借鉴欧美经验时，要保证相关技术和推广思路在具体应用过程中的实用性和适用性[4]。

我国现今的绿色建筑发展属于 “政策推动企业普及，观念推动技术革新”的双向带动模式。同欧美国家的节能减排观念侧重于对既有建筑的节能改造不同的是，我国对建筑的节能减排理念覆盖更广、纵深更深，贯穿于从规划到运营阶段的全寿命周期。对此，需对以下方面进行考虑：在规划阶段，通过对节地、节能和能源利用的统筹，降低对能源和资源的消耗；在设计阶段，通过对建筑方案采光、采暖、结构形体与自然生态的设计，并充分考虑建筑单元结构、内部布局及功能分区的隔断情况对建设环境承荷和室内能源效用的影响，实现后期能源利用最大化的目标；在施工阶段，通过科学的组织管理，实现施工现场资源利用的最大化和污染、浪费的最小化；在施工技术方面，将绿色、可再生材料的可替代方案充分运用到各分部分项工程中，从减浪费、降污染和绿色材料的运用3 个方面完成降能耗和减排的目标[5]；在运营阶段，可以通对既有建筑的节能改造并合理延长相关建筑的使用寿命，来最大限度地将建筑的能源消耗和污染排放维持在一个相对较低的水平[6]。

3 强化组织管理，减少施工浪费

部分施工单位在编制预算阶段，由于各方面的原因，往往容易出现预算工程量失真，使得材料预算的数量偏大的现象。在分部分项工程结束后，如果剩余的建筑材料没办法及时退库，便会造成极大的浪费，并且会增加建筑材料在制造、运输和装配阶段的碳排放。此外，在施工中，大型施工机械设备的进场和使用也会不可避免地造成能源消耗和污染排放，需要结合实际施工状况和施工规模，以及设备运送的具体线路进行精细的统筹和计算，以精准确定需用施工设备的实际数量、耗时最短或里程最短的运送路线以及在施工现场的合理布置和施工规划，在合理压缩财力物力的同时，将施工实际的能耗和排放控制在相对较低的水平。在避免施工浪费的同时，也要考虑施工现场可以循环利用和周转使用的构部件和材料的组织管理，如对脚手架和梁柱模板的管理，确保在工程结束拆除后，各构部件能够有序回收并妥善存放，以确保后续的周转使用，减少丢弃和再投入的现象。总而言之，企业应该在日常的组织管理中树立绿色建筑工程的价值取向，并且完善企业内部的评估和监督体系，在规范化的审核标准中加强工程运营的管理质量，提升对施工资源的运筹水平，践行节能减排理念，减少浪费和污染。

4 采用绿色材料

在对建筑全寿命周期进行碳排放的敏感性分析中，可以得到各种建筑材料在物化阶段对建筑全寿命周期碳排放的影响程度大小依次为：钢材＞混凝土＞水泥＞钢筋＞涂料＞石材＞玻璃。其中，对混凝土绿色材料的等效替换在实际应用中有着较大的实用性。混凝土是由水、骨料和水泥组成的，其中，水泥在生产过程中不仅会释放大量的粉尘和污染气体，还会消耗大量的能源；骨料在开采和后处理的过程中除了会释放粉尘和污染气体之外，还会对当地的生态造成不可逆转的破坏。由此看来，要真正达到建筑节能减排的目标，在满足工程实际需要的前提下减少对水泥和天然骨料的使用量很有必要[7]。

经过相关研究和近来建筑实际应用认证，证明硅灰、矿渣、粉煤灰等工业废料对水泥都有很好的替代作用，而且在不同的使用环境中掺加的不同工业废料也能很好地起到相应的效果。人造骨料和再生骨料通常是以固体废弃物为原材料，经特殊设备打碎后作为骨料使用，对天然骨料有很好的等同替代效果。在对旧建筑和废弃建筑进行拆除的过程中，会不可避免地产生大量的建筑垃圾和废弃混凝土，若将这些废弃混凝土经过处理转化成再生骨料，并直接将其投入新建工程中，不仅可以减少建筑工程对天然骨料的依赖，还可以充分节约资源能源，实现建筑领域资源的循环[8]。

5 结构设计与施工技术

建筑的降能减排策略在狭义上可以直接理解为建筑节能技术的应用，其主要有以下3 个指向：第一，基于节能的目标对建筑结构进行设计；第二，应用节能技术提高建筑在使用过程中的能源转换率，以降低能源消耗；第三，引入新技术、新理念，最大限度地弥补传统施工技术在节能上的不足。

5.1 建筑形体与内部构造对建筑节能的影响

建筑形体和内部隔断对高层建筑，特别是对寒区高层建筑环境承荷和能源消耗的影响非常明显。在高层建筑中，风压系数一般是随着建筑高度的增加而增加的，若此时建筑的迎风面为平面或者凹面，其所承受的风荷载往往要比曲面筒体结构大得多。

除了气候条件对结构外部直接产生的作用，空气渗透对建筑内部耗能有极大的影响。在夏季，建筑内部的流畅通风可以有效降低室温，采用自然通风和间歇空调制冷的方式可以在保证人体舒适的前提下很好地降低建筑内部的能源消耗。在冬季，建筑渗风会使室内的温度迅速下降，对室内的采暖耗能产生消极的影响。建筑内部的空间隔断系数和渗风系数一般呈反比关系，这就意味着建筑内部隔断门对外部空气的渗透有明显的抑制作用。在多层和高层建筑中，楼梯间的隔断门对空气渗透的抑制作用尤为显著，若在建筑中采用封闭楼梯间的构造，并且将所有房门关闭，此时测得的渗风耗能仅为开敞型建筑的5.2%，节能高达94.8%[9]。

5.2 被动式超低能耗建筑

在20 世纪的70 年代，德国的沃尔夫冈·菲斯特首次提出了被动式超低能耗建筑的概念，历经数十年的发展，被动式房屋在节能减排中的效果得到了充分的验证，并在世界范围内成为低能耗建筑的主要推广技术。这种被动式房屋摒弃了传统的供暖和空调降温的方式，用保温和隔热性能更为良好的围护结构替代建筑外墙，并利用特殊的空间构造使建筑通过高效率的采光、采暖和通风，将室内温度恒定在20 ℃以上的效果，从技术上实现了房屋使用的零能耗。被动式超级能耗建筑整体的保温性能、隔热性能和气密性能都高于传统建筑结构，其还能通过高效的新风热回收系统对可再生资源进行充分利用，使建筑全年的采暖供冷需求远小于一般水平，达到显著的节能效果。

5.3 装配式建筑

近年来，在国家政策的推动和硬性指标的控制下，我国的装配式建筑得到了很好的发展。装配式结构建筑天然具有绿色装配的特点，并且可以部分化解现今钢铁产业过剩的产能，就目前而言，装配式建筑是最理想、最适合我国国情的住宅节能减排建筑。装配式建筑的基础元件为钢筋混凝土预制板，一般由建筑企业按规格和需用量在工厂集中预制，再统一运送到施工现场，通过起吊设备吊装拼接，建成完全具备生产和使用功能的装配式建筑。装配式建筑的构件通过工厂预制不仅可以确保其质量和强度，而且极大地减少了传统现浇混凝土施工现场的排放和噪声污染；其轻型便捷、空间布置灵活的特点不仅提升了建筑施工冬雨期等不良气候环境的适应性，也在保证施工质量的前提下极大地缩短了施工工期。装配式建筑在我国拥有极大的发展优势，其不仅节约了资源和能源，降低了污染排放，部分构件还能进行循环利用，在很大程度上契合了我国绿色环保及双碳的发展理念，具有良好的应用前景[10]。

6 健全规范标准，实施多元化补贴

为了推动绿色建筑的深入发展，健全相关的评价标准和审核规范，并实施多元化的补贴政策很有必要。在后续的发展与建设中，应将碳排放指标逐步落实到每一个建筑企业当中，将节能减排理念贯穿到建筑物从物化阶段对低碳建材到低碳施工再到低碳运营的整个过程，既要守住建筑节能减排的底线，又要提高建筑自身低碳性能的上限。可以通过直接和间接的形式对一般低碳建筑进行补贴。对一般的低碳建筑材料和节能减排设备等可以直接给予资金资助，也可以针对当地的实际情况和发展现状，为企业和消费者提供一定的税收优惠、贷款优惠和容积率优惠，以此来形成消费者有所求、企业有所应的良性局面，打造覆盖面更广、纵深更长的低碳建筑布局，以确保双碳政策在后续的稳步实施。

7 结语

建筑领域的耗能量在我国总能耗中占比较大，因而急需将绿色观念和节能理念融入建筑的全寿命周期中，并引起一定的示范效应和带动效应，使各行各业直至全体国民都为此行动起来。