“双碳”目标下建筑节能设计的问题及对策分析

裴芳歌

摘 要：本文分析了建筑节能设计的当前状况，包括现有节能技术、国内外建筑节能标准和政策，识别了“双碳”目标下建筑节能设计面临的主要问题，如设计理念的局限性、细节处理不足、材料选用不当和政策及管理的不足。针对这些问题，本文提出了具体对策：加强专业化培训和強化政策执行与管理协调。最后，本文通过分析国内外成功的建筑节能案例，如江森自控亚太总部大楼和John J. Sbrega健康科学大楼，总结了可借鉴的成功经验，为实现“双碳”目标提供了宝贵的参考和指导。研究发现，尽管建筑行业是能源消耗和碳排放的主要来源，但通过实施有效的节能设计和建设，可以显著降低能耗和温室气体排放。

关键词： 双碳目标；建筑节能设计；节能技术；政策和管理；专业化培训

1 引言

在应对全球气候变化的挑战中，实现碳达峰和碳中和已成为国际社会的共同目标，国内称之为“双碳”目标。实现这一目标对于减缓气候变化、保护生态环境具有深远的意义。我国计划2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和。

据调查，建筑行业都是碳排放大户。《中国建筑能耗研究报告（2020）》显示（图1），2018年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿吨，占全国碳排放比重的51.3%，其中：建材生产阶段占28%、建筑施工阶段占1%、建筑运行阶段占22%[1]。建筑行业作为能源消耗和碳排放的主要来源，推行节能设计和建设方式的改革可以为实现“双碳”目标提供强大推力。

本论文旨在深入分析在“双碳”目标背景下，建筑节能设计面临的主要问题，并提出相应的对策。研究范围将覆盖当前建筑节能设计的现状，“双碳”目标下建筑节能设计的问题以及相关对策。最后吸取国内外成功案例的相关经验，为建筑行业在实现“双碳”目标的过程中提供实用的参考和指导。

2建筑节能设计的当前状况

2.1现有建筑节能技术和措施概述

建筑节能设计是在建筑设计、施工、运维等过程中采用有效的技术和方法，以降低建筑能源消耗、减少温室气体排放。尽管技术一直在更新换代，建筑节能设计的应用已经广泛而深入。如表1所示，当前主要的节能技术和措施包括被动式建筑设计，侧重利用自然资源（如阳光、风力）以减少能源消耗，如通过合理的建筑方位、窗户布置和遮阳措施最大化自然采光和通风，减少对人工照明和空调的依赖；高效建筑材料的使用，如低辐射涂层玻璃、高效保温材料、绿色屋顶系统等，显著提高建筑的能效；能源管理系统，包括智能建筑管理系统（BMS）和能源管理系统（EMS），通过实时监控和调节建筑的能源消耗来提高能源效率；以及可再生能源的应用，例如太阳能、风能、地热能等，在建筑节能中扮演着越来越重要的角色[2]。此外，绿色建筑标准和认证，如LEED、BREEAM和中国的绿色建筑评价标准，为建筑节能设计和施工提供了指导和评价体系。这些技术和措施不仅体现在新建筑的设计中，也广泛应用于既有建筑的改造和升级。随着技术的发展和政策推动，建筑节能设计正在成为建筑行业必须要遵循的要求。

2.2国内建筑节能标准和政策

建筑节能标准和政策旨在引导和规范建筑行业的节能减排工作。这些标准和政策主要包括建筑节能设计标准、能效标签制度、绿色建筑评价体系以及各种政府激励措施。中国的建筑节能设计标准发展较欧美晚，但是发展迅速。近年来制定的这些措施包括住房和城乡建设部（住建部）完善的建筑节能技术标准体系，如发布《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》和《近零能耗建筑技术标准》等，提升建筑节能水平[3]。《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》设定具体目标，至2025年完成既有建筑节能改造3.5亿平方米，建设超低能耗建筑0.5亿平方米。2021年4月起实施的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》提出新建居住和公共建筑碳排放强度应较2016年标准降低40%。《绿色建筑评价标准》和《绿色建筑创建行动方案》推广绿色建筑，至2020年底已有609个项目获得绿色建筑标识。修订《民用建筑节能管理规定》，探索市场化方式改造高能耗公共建筑。此外，能效标签制度和政府财政补贴、减税优惠等激励措施也促进了绿色节能建筑的发展。这些举措共同构成了中国建筑节能的基础框架，对推动行业绿色转型和实现“双碳”目标具有重要意义。

3“双碳”目标下建筑节能设计的问题

3.1设计理念的问题

设计理念在建筑节能中扮演着关键角色，决定了能耗能否合理降低，但当前的设计理念上存在一些根本性的问题。许多建筑设计还是以传统的美学和功能为主导，对节能和环境影响的考虑并不足够，导致了很多新建筑在设计上缺乏对能源效率的重视。例如，忽视建筑方位、自然采光和通风等被动式节能措施的重要性。其次，节能设计往往被视为一种附加成本而非长期投资。这种短期的经济考量影响了建筑师和开发商对节能技术和方法的采用。部分设计师和施工团队缺乏对最新节能材料、技术和设计策略的深入了解和实践经验。建筑节能设计的多学科整合不足也是阻碍有效设计的一点。有效的节能设计需要建筑、环境工程、能源管理等多个领域的专家共同参与，但目前这种跨学科合作在实践中并不普遍。

总的来说，设计理念的问题涉及到对建筑节能重要性的认识不足、经济考量的偏颇、专业知识和技能的缺乏，以及跨学科合作的不足等。要实现“双碳”目标，就必须从根本上改变建筑设计的思维方式，将节能和可持续性融入设计的每一个方面。

3.2细节处理不够

在实现“双碳”目标的过程中，建筑节能设计中细节处理影响着建筑的整体能效和性能[4]。细节不足的表现方面较多，譬如在隔热和密封性能处理上的不足常常是因为门窗密封和墙体绝缘处理不当，导致热能损失和能源浪费。在建筑材料的选择和使用方面，如材料选择不当、安装不精确，降低了材料的预期节能效果。而供暖、通风、空调系统（HVAC）及其他机械系统的集成和调试处理不到位会导致系统运行效率低下。自然光照和通风的优化不足导致自然资源未能充分利用，这一点常常表现为窗户的尺寸、位置和朝向设计不合理。此外，高效节能设备由于缺乏适当的维护和正确的运行管理，未能发挥其最佳效能而导致能源浪费等等。

3.3材料选用不当

正确的材料选择对于提高建筑的能效至关重要，但实际情况中，由于成本、可获得性或对新材料性能了解不足，常常导致选用不符合节能要求的材料。一些建筑可能使用了传统的、隔热性能较差的建筑材料，而没有考虑更先进、更高效的节能材料。此外，即使选择了节能材料，由于缺乏对这些材料特性的充分理解，可能会在安装和使用过程中出现不当操作，影响其节能效果。例如，高效隔热材料如果安装不当，其节能性能会大大降低。还有的情况是，为了降低成本，一些建筑项目可能选用了质量较低的材料，这些材料可能在短期内看似节省了成本，但从长远来看，它们的低能效和高维护成本会导致整体能耗增加。

3.4政策和管理不到位

尽管国内已经制定了一系列建筑节能标准和政策，但在实际执行过程中，由于缺乏有效的监督和执行机制，这些标准往往未能得到充分实施。另外，资金支持也是一个关键问题，特别是对于节能技术的研发和应用，由于缺乏足够的财政激励和投资，很多节能项目难以获得必要的资金支持。不同省市在建筑节能标准和政策方面存在差异，缺乏统一的规划和协调，这导致了执行标准的不一致性，影响了整体的节能效果。一些发达地区可能有较为严格的节能要求，而地欠发达地区则较为宽松，这种不均衡会导致资源和技术的不均衡分配。

4对策分析

4.1 专业化的培训

专业化培训的重点在于提高建筑设计和施工领域专业人员的节能意识和技术能力。这不仅包括基础的建筑节能设计理念，还涉及最新节能材料的选择和应用、细节处理技术、以及高效建筑系统的整合等方面。例如，培训可以包括被动式设计原则、节能建筑材料的性能比较、以及如何在设计和施工中综合考虑建筑的热舒适性和能源需求[5]。此外，培训应当强调实践操作的重要性，例如通过模拟项目或现场实习，使学员能够直接应用所学知识于实际项目中。同时，强调持续教育的重要性，鼓励专业人员定期更新其节能知识和技能，以跟上技术和材料的最新发展。通过全面且持续的专业培训，设计师、工程师和施工人员将更能理解和实现建筑节能设计的目标。

4.2 加强政策执行与管理协调

在加强政策执行和管理协调方面，关键在于建立一个高效且透明的监督机制，确保各级政府和相关部门不仅遵守节能标准和政策，而且有效执行[6]。例如，可以通过定期审查和评估政策执行情况，确保政策目标得到实现。同时，加强国家和地方之间政策的协调和一致性，以解决不同地区在节能标准和政策执行中存在的差异。此外，建立合适的财政和政策激励机制对于鼓励私营部门和公众参与节能建筑项目至关重要。这可能包括提供税收减免、补贴、低利率贷款等措施，以降低节能项目的初始成本和风险。还可以考虑建立公私伙伴关系（PPP）模式，促进政府与私营部门在节能建筑项目中的合作。通过这些措施，可以有效推动建筑行业的绿色转型，为实现“双碳”目标贡献力量。

5案例研究

5.1国内外成功的建筑节能案例分析

5.1.1江森自控亚太总部大楼

江森自控亚太总部大楼，坐落于上海市长宁区虹桥临空经济园区。这座大楼是中国首个获得LEED新建建筑铂金级认证、中国绿色建筑设计标识三星级认证和IFC-世界银行EDGE认证的建筑，在节能方面可达44%，节水率可达42%，并在材料的物化能源使用上节约达21%。这些成就得益于一系列创新的节能技术和策略的应用，包括高效能源管理系统以优化能源使用，智能化建筑控制系统来管理照明、供暖、通风和空调，以及绿色建筑材料的广泛应用，如高效保温材料和低辐射玻璃。此外，大楼还积极利用可再生能源，如太阳能系统，减少对传统能源的依赖，同时采用雨水回收和节水技术以降低水资源的消耗，并通过优化室内环境质量，如使用低挥发性有机化合物材料，保证室内空气质量，共同推动了建筑的节能和可持续发展。

5.1.2 John J. Sbrega健康科学大楼

John J. Sbrega健康科学大楼是美国的一个典型高效节能建筑案例。其能源消耗强度（EUI）为51 kbtu/sf-yr，所有电力均来源于太阳能光伏。该建筑屋顶光伏发电量达65，000 千瓦时，校园光伏发电量为720，000 千瓦时，校园光伏使用率约为20%。此外，大楼的生活热水全部来自太阳能热水系统，共计265 千卡，实现了生活热水使用的100%自给。可再生能源碳足迹抵消量为745，000 磅二氧化碳/年。年度能源成本强度（ECI）为1.6 美元/SF，基于90.1-2007基线节余为100%（可再生能源）和70%（非可再生能源）。采暖日（65℉）为5，884，冷却日（50℉）为2，743，每周运营小时数为72小时。

5.2案例中借鉴之处

江森自控亚太总部大楼和John J. Sbrega健康科学大楼的案例展示了建筑节能设计的创新与成效，强调了综合应用节能技术的重要性。这些技术包括高效的能源管理系统、智能化建筑控制、优质节能材料，以及可再生能源的利用。这两个案例同时揭示了节能建筑在减少能源消耗和降低运营成本方面的长期经济效益，表明即便面临较大的初始投资，其长期节能效果仍能显著降低综合成本。这些成功经验不仅指导了节能目标的实现，也提升了建筑的总体价值和用户体验，为未来的建筑节能设计提供了宝贵的参考。

6结论

本研究发现，实现建筑节能设计的关键在于整合创新技术、加强跨学科合作、提升专业人员的技能和知识、以及执行有效的政策和管理。虽然面临设计理念、细节处理、材料选用和政策执行等多方面挑战，但通过专业化培训和政策管理的协调，可以有效促进建筑节能设计的发展。国内外成功案例的分析进一步证明了这些对策的有效性，并为未来的建筑节能设计提供了实用的参考。

参考文献

[1]刘任欢.“双碳”目标下湖南省綠色建筑发展问题与对策研究[J].建筑经济，2023，44 （S1）：354-358.

[2]陈瑜.双碳目标背景下公共建筑低碳节能改造影响因素研究[D].北京建筑大学，2023.

[3]王军超.双碳目标下公共建筑绿色运营驱动力研究[D].吉林建筑大学， 2023.

[4]黄春燕.“双碳”目标背景下建筑企业人员碳减排意愿的影响因素研究[D].西南科技大学， 2023.

[5]吕明旭.双碳目标下河南既有建筑碳排放影响因素与路径研究[D].中原工学院，2023.

[6]张盼.“双碳”目标下EPC装配式建筑项目成本管理研究[D].河北地质大学，2022.