高层建筑中的低碳设计

高层建筑中的低碳设计（共9篇）

高层建筑中的低碳设计 篇1

0 引言

在如今这个提倡低碳环保、节能减排的社会,就要将低碳设计考虑到生活中的方方面面,高层建筑设计中的低碳设计是一个很好的方向。

1 高层建筑的特点与低碳节能设计的必要性

高层建筑体形庞大,容积率过高,相邻建筑互相遮挡,不通透,形成大面积阴影区,从而使城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略了对于生态环境的保护。建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响建筑使用效率,浪费巨大。所以,高层建筑的低碳节能设计是当代建筑设计的重要问题。

2 建筑低碳设计理念的重要意义

(1)建筑能耗约占社会总能耗的1/3,我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%,上升到近年的27.45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,使建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋,急需改良建筑设计来改善这一状态。(2)高耗能建筑比例大,加剧能源危机。目前,我国已建房屋有400亿平方米以上,属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放已经达到了25%。低碳环保的建筑设计可以解决这个问题。(3)我国建筑节能状况落后,亟待改善。在20世纪70年代能源危机后,发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日,我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明,国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5~4.5倍,外窗为2~3倍,屋面为3~6倍,门窗的空气渗透为3~6倍。现在,我国的采暖耗能约为欧洲国家的1.5倍。

因此,与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比,我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上,与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言,全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成,我国却没有那样强有力的能源后盾支持,在这样的国情下,建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。

3 低碳设计理念应用于高层建筑设计的策略分析

(1)优化建筑位置及朝向设计。高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响,容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大的益处,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。不同朝向、不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同。尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。(2)优化围护结构墙体设计。第一,外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重。因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块、黏土空心砖与实心砖复合墙体黏土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同,所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更好些。第二,高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。轻质的外保温复合墙体存在以下不足之处:抗震能力差、易松散、与结构构件结合不好、整体性能差;不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材、安装装饰构件等;不能承受有振动的凿刨装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥;墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此,应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。另外,高层建筑外围护墙体耗能较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼都是圆型或椭圆形,我们知道,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多,也不宜复杂。(3)高层建筑的风环境是影响建筑耗能因素之一。在冬季,风力对建筑的热损失很大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用以及建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。

摘要：本文通过阐述高层建筑的特点与低碳节能设计的必要性以及建筑低碳设计理念的重要意义,进而对低碳设计理念应用于高层建筑设计的策略进行分析。

关键词：高层建筑,建筑设计,低碳设计

参考文献

[1]王上飞.高层建筑与节能技术设计分析[J].科技资讯,2008(30).

[2]范宏武,卜震,曹毅然,等.高层建筑节能评估方法研究[J].墙材革新与建筑节能,2005(5).

[3]倪红.浅议空中庭园在现代高层建筑中的作用[J].山西建筑,2007(8).

[4]周烨恒,常荣杰.低技术化的节能建筑设计——被动式节能的应用[J].福建建筑,2009(1).

[5]谢仰坤.高层建筑外部空间的设计理念探讨[J].广东科技,2007(3).

[6]武振霞,李鹏.珠三角高层住宅设计与空调能耗问题研究[J].住宅科技,2008(9).

乡村中的低碳智慧 篇2

农事是植物和人之间的关系，也是人与自然之间的关系，以农事为核心生发出来的乡村建筑风格、布局，以及人与人、家庭与家庭之间的关系都是生长在泥土里的，与庄稼和气候有关。可以说，中国几千年的哲学就是一部关于乡土的哲学，也是维系中国千年传承发展的基本。

乡土是民族的气脉，一个民族的乡村毁了，她的气脉也就断了。人类进入工业化时代后，功利和贪欲像癌细胞一样吞噬着乡村原本健康而快乐的躯体。人们终于发现，我们用来交换现代物质文明的，也许是更为珍贵的东西——身体健康的本钱，人类安身立命的文化，还有赖以生存的自然。

敬天惜物是中国乡村运转千年的哲学理念，很多乡村的文化都是在这样的思想模式中逐渐形成的。南方苗族侗族的木质吊脚楼和北方黄土高原的窑洞等，都是因地制宜、就地取材于中国智慧的乡村建筑形式。而这种建筑形式是人类基于长期生活的实践总结而来，具有深刻的现实意义。

“当我们被西方的发展经验所支配，用单一的经济尺度衡量乡村，将乡土文脉和自然环境的价值排斥于计算体系之外，简单地给许多乡村贴上‘贫穷’、‘落后’的标签，其结果是制造了另一种贫困——精神上感觉一无所有。人们关注物质扶贫的时候，却忽视了精神脱贫，由失落和迷惘引起的心理不平衡，也动摇了社会的道德基础和社会和谐。”这是一本叫做《乡村读本》中的一段话，深刻地揭示出当今社会对乡村发展的认识偏颇。

随着社会发展和经济进步，城市作为一种理想的生活方式正在日益影响着乡村人们的思维。如何拥有一套半悬在高空的楼房，如何将小汽车、空调、暖气成为村民的生活物质保障，已经成为许多乡村人向城市看齐的方向和指标。而这种做法不仅使乡村失去了过去因地制宜的本土零能耗建筑，而且使乡村的文化传承出现了断层现象。

“农村原来做的建筑基本上是长出来的建筑，底下是生土，基本上没有能耗，更谈不到二氧化碳排放。现在全变了，乡村盖起了楼房，暖气和空调走进了乡村，而这样的乡村建筑碳的排放量是很高的。”一位从事中国低碳研究的学者说。

在应对气候变化的各种方案中，乡村通常是被忽略的领域。然而对于一个农业人口仍占多数的国家，乡村能否找到低碳发展之路，是实现低碳社会的关键所在。在目前的新型城镇化进程中，如何发挥中国乡村千年的农耕智慧成为走上经济转型、低碳发展之路的重要环节。

中国的希望在乡村。中国的经济转型和低碳发展的动力在乡村。中国的乡村，是中国人的自然家园和精神家园。只有守住乡村这一低碳发展的底线，并从古老的农耕文明中寻找指导现代社会发展的精神核心，我们国家的绿色事业才能真正向前。

高层建筑中的低碳设计 篇3

定量化的系统设计

建筑节能设计是一个系统设计问题, 它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加, 而是需要定量化的。

例如, 人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、太阳能热水器、墙体保温材料等, 但是这些材仫仫料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么, 这就需要通过量化指标整合来完成。

定量化的重要意义就在于, 可以减少重叠投入、资源浪费, 有效地利用项目现有的资源条件。

系统的节能设计要求整体协调平衡, 从分析多方面的影响因素出发, 以最低的投资、最简化的手段完成并达到节能设计目标, 这就是建筑节能设计定量化的思路。

建筑节能设计可以分为被动建筑设计与主动建筑设计两种类型。

被动建筑设计

简单地说, 在满足生活舒适度需求的情况下, 被动建筑设计的目标就是要尽量减小能源设备装机功率。

具体来说, 被动建筑设计主要依靠自然资源来保证和维持建筑内的温度和通风等使用要求。在理想的状态下, 一个成功的被动建筑设计的标志是, 在一年当中的大部分时间里, 建筑内冬暖夏凉、通风良好, 只需要一个小功率的空调和采暖系统, 就可以满足人们的生活或工作需要。这样, 建筑的开发者可以降低投资, 建筑的品质也可以大幅提高;而建筑的使用者能够降低维护和使用费用, 消除人们对节能建筑会大幅增加成本的担心。

许多被动建筑设计的成功案例已经说明, 低碳其实只是传统思维方式的简单表达而已。

被动建筑设计的步骤是方案设计与初步设计。在方案设计中, 建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化, 为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。在初步设计中, 建筑材料也必须优化, 外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计, 尤其是窗墙比都需要进行量化与优化。

从方案设计开始到初步设计, 工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况, 计算空调和采暖设备的装机功率, 比对各种影响因素, 最后提供最佳的设计方案。

主动建筑设计

主动建筑设计包含节能建筑系统设计与室内设计两部分内容, 这里主要探讨的是前者。

节能建筑系统设计, 如空调系统、热水系统等, 是在装机功率不变的情况下, 通过提高能源使用效率实现节能目标。例如空调热泵比一般的空调机要节能, 冷凝锅炉比一般的锅炉要节能等。另外, 还可使用可再生能源设备, 如太阳能热水器、风力发电、太阳能伏电、地源热泵等。

在被动建筑设计量化指标的基础上, 建筑节能系统必须得到充分的性价比研究与分析。在空调与采暖设备市场上, 各种品牌、型号使消费者眼花缭乱。例如, 空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷/采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等, 它们的初投资和运行费用大不相同。如能通过模拟量化, 计算出初投资的费用和每年的耗能量、能源费用, 消费者和项目开发者便能作出正确的决定。

然而, 无论是被动建筑设计还是节能建筑系统设计, 为了实现经济性与高效益的平衡, 定量化系统设计都是必由之路。

高层建筑中的低碳设计 篇4

引言

室内环境装饰设计在传统观念里边是一个比较独立的学科，它的主要特征为造型方式、技术条件等等。假若传统设计方法没有运用在室内环境装饰中，室内环境装饰就会单纯地融入环境艺术中来，因而就会导致大众对产生一伙。这主要是由于建筑、设备、工艺美术、结构、自控、园林绿化等多方面的专业都被牵扯进了室内环境设计中。本文介绍了室内环境装饰的现状及存在的问题，同时结合低碳减排设计理念，总结了现阶段低碳理念在室内环境设计中的应用。

我国室内环境装饰的现状及存在的问题

随着我国国民经济整体水平的飞速发展，同时也带动了室内环境装饰行业的发展，与此同时，也给广大人民群众带来了些问题，比如大众室内环境装饰理念与行业发展水平不协调，导致设计师们的设计水平不尽相同；行业内物明确的相关管理规范，导致内部组织混乱；材料供应方由于利益的驱动，导致材料的质量明显下降，以次充好等问题频出；装饰施工过程中，忽视了环境保护，因而对人类赖以生存的生态环境造成极大的污染。将这些问题归类总结，主要以下几个方面：（1）由于人们的虚荣心，大众普遍追求豪华等装饰风格；（2）装饰过程的各个方面广泛地应用对人体健康有害的不材料，不仅导致环境污染，还威胁到了人们的健康；（3）装饰过程中拆装的垃圾随意丢放；（4）大众仅仅将环境装饰当作了种外在的形式，忽略其中的技术内涵。现阶段，人们各个领域都在大力宣扬可持续发展理念，而低碳理念也是其中重要的组成部分，然而却没有引起应有的重视。

低碳减排设计理念

1.低碳减排理念的深远影响

近年来，联合国发布了第四份气候变化的评估报告，认为现代工业中人类大量排放的二氧化碳等众多气体是造成全球升温的主要因素。对未来作出了一定的推测，在2050年时，全球的温度将会上升10℃以上。全球变暖将会带来许多问题，主要有海平面上升、自然灾害频发、冰川融化、生态系统退化等等，这些将直接影响到人类活动的各个领域，威胁人类的健康生存状况。国际社会在此背景下，提出了低碳技术、低能耗等众多绿色理念。目前绿色理念正在整个行业内的发展趋势，而建筑行业是重点行业。低碳减排主要借助科技水平，制定相关政策措施，从而尽可能地少排温室气体的模式，从而放慢全球变暖的速度。

2.室内创新设计的立足点——低碳减排理念

“低碳经济”的主要特点为高效、低碳排放、洁净等，目前它已逐步走向我们。室内环境装饰涉及到了众多领域，不仅与自然生态环境有关，与人类的生活更是密切相关。低碳理念是室内低碳创新设计的新模式，其较好地迎合了可持续发展战略，充分高效利用有限资源，回收可再生资源，积极开发绿色材料，对人类的健康及安全具有重要的意义。

低碳减排在室内创新设计中的应用

室内环境设计已逐步被低碳意识所引导，低碳意识不断丰富室内的装饰内涵，推动室内装饰走向新的的高度。从实际应用来看，主要的低碳减排措施有：

1.科学合理的空间设计

要科学合理地对室内环境空间进行设计，设计时要综合考虑多方面的因素，比如各个结构的安全性能、室内的通风条件等。自然通风有益于净化室内空气，比如甲醛、一氧化碳等有害气体；可以有效抑制真菌及微生物的生长，有效降低室内的环境温度。隔断物不应当设置在门窗附近，避免阻断空气流动，使用空调频率较高时，应当经常开窗换气，促进室内的空气循环。

2.采用绿色环保装饰材料

积极地将绿色环保型材料应用在室内装饰环境中，其能有效地对资源的消耗以及对传统能源的利用。绿色环保型材料有众多优良特征，比如防火、隔热、调温、无害、防臭、轻质、保湿、隔音、无毒、灭菌等优点，还能大幅度降低室内污染物的排放量。清洁生产与产品生态化是绿色环保型材料的主要目标，其对周围环境的危害极小。科学合理地选择绿色环保型材料有益于人类的身体健康，并且同时能够提高周围的环境质量。

3.采用绿色技术改善室内空气

植物对于空气净化具有神奇的作用，因而室内通常摆放植物来达到净化室内空气的目的。有些植物能够吸收室内的有毒气体，比如仙客来、晚香玉、牵牛、茶花、紫罗兰、凤仙、石竹等，他们可以吸收室内大量的二氧化硫，将其转化为无毒的物质；紫茉莉、鸡冠花、虎耳革、水仙、菊花等可以吸收室内空气中的氮氧化物，将其转化为自身所需要的蛋白质；芦荟等可以吸收室内空气中的甲醛污染物质。此外，植物可以通过蒸腾作用将水分散发至空气中，达到湿润空气的作用；植物还能够有效消除噪音等功能。总体的来说，植物不仅能够消除对人体有害的物质，而且起到了美观的作用。

4.室内节能设计

白日光与自然光不仅有益于人体的健康，而且经济美观。室内应广泛应用自然灯光与高效能的电能，它们能够大幅度地节约电能。据有关部门调查，将荧光灯换位盏白炽灯，这将会使电厂减少二氧化碳与二氧化硫的排放量，对全球变暖与酸雨有着显著的抑制作用。低碳设计的要点：（1）广泛应用荧光灯；（2）尽量避免长时间使用白炽灯；（3）针对不同地方所处的环境设计应用灯光；（4）应用定时器等设备节约能源；（5）尽可能多地应用自然光。

5.室内装饰与科技结合

现代高科技应当被引入室内环境装饰设计中，其可以促使室内环境装饰有质的飞跃。有效利用高科技手段，这不但为室内环境装饰注入了新的元素，同时也获得了较好的生态效果。现阶段，太阳能利用技术在室内环境装饰设计中具有潜在的应用前景，它可以有效利用太阳能，再借助依据现代科技研制的新材料，达到采光与保温的双重效果，从而大大地减少了能源。

6.规范施工与绿色监理

以科学合理的设计与绿色环保型材料为基础，在结合有效的施工规范，才能达到低碳减排的目的。假若没有相关的施工规范，即使具备基本条件，也无法达到预期目标。施工的相关人员必须要具有低碳减排意识，同时加强绿色监理，严格遵循相关规定对室内的各项有害物质进行检测，保证室内的各项环境指标达到绿色标准。装饰的质量要通过严格的质量监督，才能够确保室内装饰达到低碳减排的标准。

结语

新奇的低碳建筑 篇5

美国一家建筑公司设计建造出的生态楼,是用回收垃圾盖起来的。房屋的框架主要是从破旧的汽车和桥梁中拣来的钢材制成;外立面是由锯末和碎木加上20% 的聚乙烯制成;墙壁由麦秸秆压制经过高科技加工而成;地板是由废玻璃制成;办公桌是由废旧报纸与黄豆渣制成的。

德国:跟着太阳旋转的办公楼

德国柏林建造了一座能跟着阳光旋转的办公楼。该楼被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮,楼底座在环形轨道上以每分钟3厘米的速度随太阳旋转,当太阳落山后, 楼房便反向转动,回到起点位置。

日本:由风车提供全部电力的住宅楼

日本九洲的一幢生态高层住宅楼,它的电力全是由风车提供,温热水由太阳能供给。同时每户家庭的阳台上都装有垃圾处理机,它可以将生活垃圾处理变成植物所需的肥料。

荷兰:可监测空气污染的环保屋

荷兰推出的环保屋,屋顶铺设草皮,四壁装有太阳能电池板,排水管用陶瓷代替塑胶管,避免混凝土及乙烯基化学材料的过多使用。冲洗厕所靠雨水,室内设置了温度、灰尘、化学品、放射性毒素等测量计,它能够随时监测室内的空气污染。

迪拜:依靠风力旋转的摩天大楼

迪拜建造的这座旋转摩天楼将达80层,高度约为420米,每一层都可以360度旋转,每套公寓的面积从120平方米到1200平方米不等。摩天楼还配有声控风力发电机等多种环保装置。这座大楼的中心轴是设计建造最关键的地方,它必须保证将各层楼牢牢地穿在一起,承受相应的重量,稳固而坚实。同时,它又需要满足各层楼转动的要求,让它们可以单独、自如地转动。

用于驱动楼层的旋转需要很大的能量,然而这幢大厦的建成并不会给当地的能源问题带来压力, 因为它的所有能量都来自于风力。这座高耸的大厦不仅能完全依靠风力旋转,多余的风力制造能源还能提供给大楼的用户。除了风能,大厦的屋顶还装配有大型太阳能板,它的太阳能设备年发电量(在阳光充足的情况下)大约在100万千瓦时,超过了一座普通的小型发电站。

这座大楼在为自己发电的同时,还可以为周围的其他建筑物提供电力。设计师将通过安装在每层旋转楼板之间的风力涡轮机来实现这一目标。据了解,这座大楼将拥有多达79个风力涡轮机,这将让大楼成为真正绿色的发电厂。

英国:环保的空中楼阁

英国“流行建筑”公司正打算在伦敦建造一座史无前例的300层摩天塔楼——它将有1524米高,形如一根高耸入云的雪茄。塔楼中将有数十万套公寓、商业中心、剧院,甚至还将建造多个公共广场、学校和医院,据称可容纳100万人同时居住,堪称一座名副其实的“塔中城市”。 由于经过特殊设计,即便将来居民入住之后, “伦敦通天塔”仍可以像搭建积木一样,继续往高空修建。

建筑空调的低碳节能之路 篇6

建筑空调低品位能源利用

现今节约能源、低碳排放与可持续发展已成为全球必须面对的问题。“种子圣殿”的低碳节能照明方式得到国内观众的青睐, 正说明了建筑的低碳节能越来越为大众所重视。而我们自己的建筑节能专业企业, 早已投身研发、应用相关技术的实战, 在低碳节能之路上前进。

建筑能耗在西方发达国家占社会总能耗的30%以上。随着我国城市建设突飞猛进, 建筑能耗也十分巨大, 达到三分之一以上, 这一比例还将上升。建筑的低碳节能已成为未来安居生活的重要指标。

热能根据其温度的高低可分为低品位能源和高品位能源。高品位的能源是指电力、机械功、燃气和液体燃料等, 是相对于那些不易利用的、易造成浪费的能源而言的。低品位能源包括热能、生物能等。在大自然里, 土壤、太阳能、水、空气中都蕴藏着无穷无尽的低品位热能;在人类生产活动中, 工业废水、废气等也蕴藏着大量的低品位热能。由于这些热能的温度与环境温度相近, 因此无法直接利用。

热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术, 它可以把低品位的可再生能源转化为高品位热能, 不但可以降低对环境的污染, 还可以提高能源利用率。“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能, 经过电力做功, 提供可被人们所用的高品位热能的装置。这些低品位热能的利用不仅不会造成资源的枯竭, 还能减少二氧化碳等有害气体的排放。

作为自然界的现象, 热量总是从高温区流向低温区。热泵实质上是一种热量提升装置, 可以从周围环境中把热量从低温抽吸到高温, 并把它传递给被加热的对象。热泵能够用一份电能作为驱动, 从低品位能源中提取四到五份能量, 将其转化为高品位能源, 为生活提供冷暖空调和热水。相比之下, 传统锅炉的能源利用率只有70%左右, 而热泵技术却可以达到130%的能源利用率, 甚至更高。

热泵应用的巨大优势和潜力

地球是一个巨大的蓄能体, 在地球土壤中储存着取之不尽、用之不竭的地热能。地热能是一种典型的清洁能源, 是可以再生的。据专家测算, 我国浅层地能资源潜力巨大, 百米深度以上的浅层土壤每年可采集低温能量约为1.5×1012千瓦, 相当于目前我国发电装机容量8亿千瓦的1875倍。

土壤热泵利用地下浅层土壤能量, 通过地下埋管内的循环介质与土壤进行闭式热交换, 达到供冷供热的目的。夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下, 对建筑降温;冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位, 对建筑供暖。采用土壤热泵利用地热的系统具有环保、节能、能源可再生、安全可靠的特点, 是一种可持续发展的建筑节能新技术。

空气源热泵作为较早兴起的空调形式, 由于具有结构简单、安装方便、冬天供暖节能等优点, 已广泛应用于南方, 特别是长江中下游地区。由于北方气候寒冷, 冬季环境温度过低, 空气源热泵在北方的冬季节能效果不明显, 而且制热量不足, 因此在寒冷地区的应用一直没有得到推广。以北京为例, 去年冬季连降大雪, 最低气温达到-13℃。与近几年来的冬季相比, 空气温度偏低, 相对湿度偏大。对于空气源热泵而言, 这种运行条件十分恶劣, 使得热泵效率急剧下降。

地源热泵通过吸收大地的能量, 包括土壤、井水、湖泊等天然能源, 冬季从大地吸收热量, 夏季向大地放出热量, 再由热泵机组向建筑物供冷供热。地源热泵供暖 (冷) 系统利用可再生能源, 是高效节能、无污染的新型空调供暖系统, 既可供暖又可制冷, 可以广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物。由于地源热泵具有更高的稳定性和节能性, 现在正处于大力发展的时期。

建筑节能服务立足专业化

际高建业有限公司是专业的节能服务公司, 致力于热泵与蓄能系统、近零能耗建筑系统、温湿度独立调节空调系统、溶液调湿及热回收的研究与开发, 为国内一个又一个健康、舒适的低碳节能建筑做出贡献。际高是国内土壤热泵研发应用的先驱, 拥有多项技术优势。

采用准确的测量、监控系统:利用热响应实验装置, 通过控制软件、数据采集软件、分析评估软件, 获取岩土热工导热系数、初始温度。

采用权威、专业的软件进行设计:引进英国动态负荷计算软件, 精确计算冬夏季设计日负荷, 并对建筑物进行全年能耗分析, 这是确定土壤热泵系统的根本依据。使用专业的地下换热器设计软件, 根据建筑物的全年能耗分析和岩土的热工参数, 计算、确定地下换热器的形式和数量。

采用专业的地下换热器回填技术:回填料的热工性能好坏, 直接影响到地下换热器周围的温度场的分布和局部换热量的大小。需要根据地质情况选择不同配方的回填料, 采用专用的回填装置, 确保无回填空隙, 导热效果好。

际高建业多年致力低品位地热能的自主研发应用, 依靠技术实力, 在土壤热泵领域完成了多项示范项目, 成为“中国建设科技自主创新优势企业”。它坚持科技自主创新和国际化道路, 不但使公司有了长远发展的前景, 也带动了北京地区及国内建筑空调低能耗低碳之路的前进步伐。

热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术, 它可以把低品位的可再生能源转化为高品位热能, 不但可以降低对环境的污染, 还可以提高能源利用率。

应用案例:北京“绿创环保集团B楼环保大厦”

环保大厦位于北京市中关村科技园区昌平园西区, 总建筑面积为30000m2, 建筑高度35m。采用复合式地源热泵系统利用地热, 使用换热器310套。工程承担了“十一五”国家科技支撑计划重点项目“可再生能源与建筑集成示范工程”课题的要求。

应用案例:西安“都市之门”

“都市之门”项目是一组国际化、现代化标准的会议、休闲、商务建筑群。“都市之门”采用了复合式地源热泵技术, 作为国家可再生能源规模化应用示范项目, 被列入国家住房和城乡建设部、财政部认定的“第三批 (2007年) 国家可再生能源建筑应用示范项目”名单, 是陕西省第一批获得该称号的项目之一。

高层建筑中的低碳设计 篇7

伴随环境保护问题和能源危机的日益突出,“低碳”一词已为人们所熟知。2009年哥本哈根会议的召开将全世界的节能减排工作提上议程,温家宝在讲话中进一步承诺到2020年中国单位GDP的碳排放强度(即碳强度)将较2005年减少40%-45%。当前,我国的城市化步伐正在加快,温室气体排放总量已跃居世界第一位,一方面建筑物的规模持续增大,另一方面我国建筑物的碳排放普遍较高。住房和城乡建设部总经济师李秉仁在近日召开的发布会上透露:目前我国建筑运行能耗约占我国全社会总能耗的30%,由此看出,抓好建筑节能是控制温室气体排放的重要举措。本文将全寿命周期理论应用于低碳建筑的建设和发展中,从项目开发的各个阶段分析低碳建筑的实施路径,使得我国低碳建筑的发展走上可持续之路,以推动低碳经济的快速实现。

1 低碳建筑概述

1.1 低碳建筑的概念及研究意义

低碳建筑是哥本哈根气候大会召开之后才流行起来的一个具有“时尚”感的概念,其内涵和绿色建筑、节能建筑是相辅相成的。目前,国内外学术界对于低碳建筑还尚未进行统一的定义,本文结合低碳经济、绿色建筑、节能建筑等相关概念,应用建筑物的全寿命周期理论,由国内外相关文献总结得出:低碳建筑是指在能为当前的建筑需求者提供健康、舒适、安全的居住空间基础上,从建筑物的设计、建设以及使用和拆除、报废的全生命过程中,采用低碳技术,使用低碳材料,最大限度的减少能源消耗和碳排放并利用太阳能、风能、地热等可再生清洁能源,满足建筑物内部资源的封闭循环使用,减少化石能源的使用,最大限度地降低二氧化碳的排放量,提高能效、保护环境、减少污染,与自然和谐共生的建筑[1,2,3]。

建筑项目的开发大致经历了“规划———设计———建造———使用———拆除——处理”的整个生命周期。据有关方面统计,在建设过程中,一平米的房子,将向大气中排放574 kg CO2,成为温室效应的第一帮手[4]。此外,在建筑的运营维护过程中,照明、空调、采暖、通风等能源的使用导致大量CO2气体的排放。当前中国城市既有建筑约430亿m2,并且以每年40亿m2的速度增加[4],这样的严峻形势迫使我们不得不关注并致力于低碳建筑的研究。低碳建筑的研发,会大大缓解温室气体的排放,从而促进低碳经济的发展;低碳建筑属于绿色建筑,能给我们提供一个舒适、安全的生活空间;再者,发展低碳建筑是节约资源、减少全社会能耗的首要因素,对社会的可持续发展有着举足轻重的影响。

1.2 低碳建筑的理念构建

低碳建筑强调的是节能减排,最大限度地节省资源和能源,最大程度地减少碳源,同时增加碳汇,减少总的碳排放量,从而营造健康舒适的人居环境。要发展低碳建筑宅,就必须要在建筑的整个生命周期内构建起满足以上目标的低碳理念。具体到建筑物的建设,可以将这种低碳理念概括为以下几点:利用再生能源,节能减排,资源循环,耐久和结构设计灵活。

1.2.1 利用再生能源

增加再生能源的使用是减轻能源生产和消费负面影响的主要手段[5]。所谓再生能源是指可以再生的能源总称,包括生物质能源、太阳能、光能、沼气等,它们都直接或间接来自太阳或地球内部产生的热能。低碳理念的核心就是要减少碳的排放,节约资源,提高能源的利用效率。为了将低碳理念在建筑中得到实现,充分利用可再生能源是节能减排的一条有效路径。例如各类型的地下或者半地下的覆土建筑都充分利用了地热能,使建筑在不消耗能源的前提下同样具有冬暖夏凉、坚固耐用的优点[6];现今兴起的太阳房就是利用太阳能采暖和降温的房子,它既可取暖发电,又可去湿降温、通风换气,是一种节能环保的新型建筑。付允等指出加速发展天然气,适当发展核电,积极发展水电,深入开发风能、太阳能、水能、地热能和生物质能等可再生能源,减少煤炭在能源消费结构中的比重,将是发展低碳经济的主要方向[5]。

1.2.2 资源循环

建筑物归根结底是由各种材料组成的,其设计、施工、运营和维护的每一步均关系到有限资源的消耗和可持续利用[7]。如果这些材料都完全从自然界中获取,就必然会给环境带来很大的负荷。因此,为了减少环境负荷,首先就应考虑减少所使用的资源。但在实际中为了确保建筑物的各种性能,减少材料的使用往往是很困难的。在这种情况下,考虑资源的循环使用就有了重大意义。

低碳建筑从节约能源和资源的角度出发,希望尽可能实现重复使用和循环使用建筑材料。这既能减少从自然界中对资源的索取,又有助于减少废弃物的产生,对于降低自然生态系统的破坏、减少环境污染都具有重要意义。比如说,一些旧建筑拆卸下来的门窗甚至陶瓷卫生洁具等都还可以再次使用到新建筑中去,这样既避免了产生大量的垃圾,又减少了重新生产这些产品对资源的消耗,在一定程度上也降低了碳的排放。资源循环是低碳建筑的一个主要特点,如图1所示。

1.2.3 节能减排

据统计,目前每年新增的20亿平方米的建筑中,有8成都是高耗能的,建筑耗能约占总耗能的28%,单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍,这种高能耗对社会造成了严峻的能源危机和环境污染问题[8]。因此,打造低碳建筑,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放之任务非常紧急。相关研究显示,每建成1平方米的房屋,约释放出0.8吨碳,建筑用能产生的气体排放占到全国温室气体排放的25%[9]。在这些消耗中,相当一部分是由于建筑设计、建造和使用过程中的不合理造成的,没有充分考虑节能和环保,以至于成为能源消耗和温室气体排放的大户。在这样的大环境下,以及全球资源、环境的约束,尤其是在2009年底举行的哥本哈根气候变化峰会上,中国提出的减排目标,这些都要求我们必须改变传统的建筑模式,因此,节能减排就成为了低碳建筑一个最关键的研究课题。

当前我国在节能减排方面已取得初步成绩,在全国范围内实施实行千家企业节能计划,淘汰高耗能、高污染的落后产能,截至今年上半年,中国单位国内生产总值能耗比2005年降低13%,相当于少排放8亿吨二氧化碳。与发达国家相比,我国的低碳建筑发展仍存在一定差距,通常只能在建筑的某一方面进行低碳设计或改进,不能就建筑的全寿命周期过程形成完善的低碳建筑保障体系[10],而且社会公众的参与度有待提高,政策体制还需进一步完善,这一系列问题都影响了我国低碳建筑的发展。

1.2.4 结构设计灵活

建筑物的使用年限一般较长,尤其针对建筑来说,在这么长的时间里,家庭人数可能有变化、家庭的构成可能有变化、生活方式也可能有变化。伴随着这些变化,对建筑的要求也会有所变化。为了满足要求,如果我们采取重新建设的方法,显然会造成浪费,不利于可持续发展。

低碳建筑的另一个特点就是要考虑把建筑物设计成一个能够灵活适应变化的结构,这样就能够很好的解决这个问题。比如说近年来研究的SI建筑,建筑的结构体和居住体完全分离,建筑的结构体具有很长的耐久性,而建筑的内部空间和设备所组成的居住体则以其灵活性和可变性为主[11]。对应于家庭成员,生活方式和使用方式的变化,住户内部分割可灵活多变,面积可大可小,为居住者持续安心地使用提供了可能性,也提高了建筑的使用价值。

1.2.5 耐久性

耐久性对于实现建筑物的低碳非常重要。对建筑物来说,如果使用寿命很短,在很短的周期内就被拆除,为了满足使用需求,就必须要新建建筑,这样势必会消耗很多的资源。拆毁建筑物又会产生很多垃圾,给环境带来很大的压力。通过提高建筑的耐久性就可以延长重建的循环周期,那么用于新建建筑的材料消耗和能源消耗就能减低,也有益于节省资源和能源。从资源循环的角度来看,建筑的使用寿命对循环速度也有着很大的影响。建筑物使用的时间越长,其所用资源的循环速度就会越慢,所投入资源的利用效率也会更高。再者从节能减排的角度分析,建筑物的耐久性越好,可以避免重建带来的更多的能量的消耗和温室气体的排放。

举例来说,对于能够满足同样功能的建筑,假如在100年的时间内,能够使用100年的建筑,与使用50年之后又拆除重建的建筑相比,无论是能源的消耗还是碳的排放,还是资源的利用效率,显然是能够连续使用100年的建筑更具有可持续性,更可以实现节能减排。

2 基于全生命周期理论的低碳建筑分析

发展低碳建筑,在策划阶段就应该考虑与周围环境和谐;在设计时要考虑建筑的碳排放量,利用低碳技术和低碳材料;在建设时应合理选择施工方案,加强施工管理,降低其对环境的压力;在运行阶段,应使用节能设备以减少能源浪费,同时还要注重维护保养和灵活改造以延长建筑物的使用寿命;拆除建筑时,要分类拆除以提高资源回收利用的效率,减少垃圾的产生,尽可能实现低碳;在处理阶段,要做到材料分离和有效处理,尽量保证使用过的材料还可以用于其它地方或再生利用。因此,低碳的思想可以贯穿于建筑生命周期的每一个过程,在政府的引导下,节能减排的措施会得到高效的实践,如图2所示。

2.1 策划阶段

项目策划是一种具有建设性、逻辑性的思维的过程,在此过程中,总的目的就是把所有可能影响决策的决定总结起来,对未来起到指导和控制作用,最终借以达到方案目标。策划阶段要考虑项目的选址,容积率规划以及建筑物的构造等,这对于建筑的低碳规划有着全局性的影响。

首先选址要得当,项目选址要考虑周围的地质、基础设施的利用、出行便捷等。对于建筑物而言,应尽可能地利用周围的环境,尽量选择有充足的阳光、水源和自然通风的地方,充分利用可再生能源,减少不必要的资源和能源浪费,以降低碳的排放量,为实现建筑物整个生命周期的低碳积极创造条件。比如应尽可能地利用已有的基础设施,避免重复建设带来过多的能源浪费和环境污染;新建项目要仔细考察工程的地质状况,避免建设在岩石层等不良地质以减少施工损耗、资源浪费等。

其次,户型设计科学。人们为了追求舒适性,往往刻意将建筑物空间设计的比较大,远远超出了人们的实际需求,很显然这是一种对资源的极大浪费,不仅加剧了土地资源的紧张局面,还会造成过度的资源和能源需求,这与低碳建筑的理念是相违背的。当然,户型也不宜太小,因为随着人们生活水平的提高,会追求更舒适的生活,户型太小就难以满足使用需求,导致建筑过早的被淘汰,这显然也是不经济的。此外,在户型设计上要南北通透,这样有利于形成贯穿南北的气流,高效通风,且能带走室内过多余热,减少对空调的依赖[12]。科学合理的户型设计,在很大程度上能够减少资源和能源消耗,对建设低碳建筑是一种极大的支持。

第三,设计合理的容积率。过低的容积率会造成土地资源的极大浪费,然而过高的容积率,也会造成建筑的通风、采光不畅以及给基础设施带来压力,而导致居住环境的恶化,能量的过度消耗。我国建筑能耗(包括采暖、通风、空调、照明)一般占社会能耗的25%~30%。其中97%以上的建筑其使用能耗占建筑总能耗的50%~55%[13]。在一定程度上使容积率高一点,能耗低一点,减少单位用户的资源占用和能耗,是实现低碳的一条有效路径。因此,在策划阶段对建筑的容积率就应该有合理的规划。

2.2 设计阶段

设计是否合理,不但影响建筑物使用的便利性和耐久性,对资源及能源消耗等都有相当大的影响。如果在这个阶段充分地考虑低碳思想的话,那么实现建筑物的低碳发展就有了基本的保证,在设计中主要考虑三点:一是节能,在广义上包含了“四节”—————节水、节地、节能、节材,主要是减少各种资源的浪费;二是减排,强调的是减少建筑物排放的固体、气体、液体等环境污染;三是满足人们使用上的要求,为人们提供“健康”、“舒适”、“高效”的使用空间,提高环境质量[14]。针对低碳建筑,本文重点介绍节能减排的设计。

节能减排设计是为了减少对资源的消耗,其本质就是为了降低二氧化碳的排放量。首先在材料使用上要提高再次利用或再生材料的使用比例,把建筑物整个生命周期内的资源消耗控制在最小的程度;其次,通过对建筑绝热、气密性的良好设计,提高自然能源的利用效率等,降低碳的排放量;再次,可根据自然通风的原理设置室内空调系统,有效地利用夏季的主导风向,减少对电能的依赖,降低碳的排放量[14];第三,在节水设计中要充分考虑提高中水的利用率,中水系统可将污水经过处理后再次用在合适的地方,此外容积率要适当,不要造成土地资源的过度浪费;最后在建筑物周围环境设计时,要充分利用空地、建筑物四周、墙面、屋顶、阳台等空间,合理绿化,比如采用种植屋面、垂直绿化,利用植物光合作用增加碳汇,逆向降低碳的排放量[15]。

例如,在建筑物内外表面采用高效热反射材料,如热反射膜,可将大红外射线反射回去,从而对建筑物起到保温隔热作用。建筑物立面上的开窗形式,也应尽量满足自然采光和通风的要求,还要采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局[14]。除此之外,还要根据项目所在地的环境特点和气候状况,选择可利用的自然资源,特别是新能源和可再生能源的开发应用,在日照时间和强度较好的地区,可利用太阳能光电与光热技术,比如光伏发电、太阳能灶、太阳能热水器等,而且还可用太阳能进行冬季采暖和夏季制冷。而对风力资源丰富的地区,可有效利用风力发电或将风能直接转换成热能,代替不可再生能源的使用[15]。

2.3 建设阶段

建设阶段是将建设蓝图和建筑材料转化为建筑产品的过程,亦是减少能耗(如建筑垃圾、噪音、粉尘、资源浪费等)的关键所在。在这一阶段,要实现低碳,应从建筑材料及设备选型和施工工艺以及装饰装修这三方面去实践。

2.3.1 建筑材料及设备选型

目前低碳建材的使用已经有了一定的发展,例如绿色材料的使用、自保温要求的墙体材料产品的推广,功能性材料和复合材料的发展。在常见的建筑材料中,低碳性能最好的是铝合金材料,其次是塑料、钢材、玻璃,低碳性能最差的要属水泥与混凝土[15],因此,应尽量减少水泥和混凝土的用量,避免产生过多的材料垃圾,适当推广钢结构建筑和铝合金构件,从材料循环利用角度考虑,铝合金构件、钢材构件、塑料构件更易于重新利用。针对特定施工项目要采用科学合理的材料预算方案,尽量降低竣工后建筑材料剩余率;加强工程物资和仓库管理,避免优材劣用、长材短用、大材小用等不合理现象;尽量就地取材,减少建筑材料在运输过程中造成的浪费。在设备选型上,要避免大功率施工设备低负荷或小功率施工设备超负荷运行,提高其使用率。

在材料和设备的运输过程中,其能耗也不容忽视,其中,运输能耗的大小主要由运输物品的种类和数量、生产地到施工现场的距离、运输方式和运输工具等决定,对于水路运输,海洋管道运输节能减排效果最好,其次是轮船运输。对于陆路运输,距离较近时可以选择公路卡车运输,距离较远时则铁路火车运输较为节能[15]。

2.3.2 低碳化的施工方法

传统的现场施工方法,不仅要消耗大量的能源,还会产生非常大的资源浪费,引起碳的多度排放。对施工阶段的能耗控制应侧重于施工工艺、技术方案及施工组织设计的安排是否合理,使得减少和避免返工造成的能源浪费,且现场材料和设备的使用于施工进度协调一致,保持较高的工作效率。施工过程中“三废”治理和环境保护方案、现场的能源消耗是否合理,能否达到预期的质量以及建筑物的低碳节能要求,或能否减少施工过程中的人员、材料、机械的浪费等一系列问题都是至关重要的[16]。

项目建设阶段电力的消耗非常之大,在用电节约方面,应依据施工组织设计,确定安全、节约的用电方案,分析施工机械使用次数、进出场时间并进行合理调配,减少施工现场电力资源的浪费。对于汽油或柴油等机械燃料的节约,要合理计算施工机械的使用次数、工作时间,避免重复作业和频繁开启,同时提高操作人员的业务水平,提高工作效率,减少工作时间[15]。

在低碳理念中的耐久性就要求在施工阶段要严格控制好施工质量,它的好坏直接制约着建筑的使用寿命。建筑行业中存在一定偷工减料、以次充好的行为,另外由于建筑监理机制不完善,建筑行业的监管存在一定的不足,这些都导致了一部分建筑质量和技术含量不高,建筑寿命减少[17]。短命的建筑被拆掉重建就意味着新的资源、能源的再一次的投入,这是一种巨大的浪费。因此,保证施工质量对实现低碳化意义重大。

2.3.3 推行一次装修

当前我国市场上销售的商品房大多都是“毛坯房”,交付使用后业主需要就行二次装修才能使用。二次装修不仅浪费建材资源,还会产生粉尘、噪声等污染,增加碳排放,据专家介绍,我国每年因重复装修而浪费掉的材料大概价值在300亿元左右。一些用户甚至擅自改变房屋使用功能、损坏房屋结构,严重影响建筑的使用寿命,因此要大力推行一次装修到位。

2.4 使用阶段

使用阶段是建筑物的整个寿命周期中时间最长的一个阶段,在这个阶段如何降低建筑物对自然环境的影响,将碳排放降到最低,对于实现低碳化至关重要。建筑物使用阶段的减排是指在使用过程中,在保证基本需求的前提下采取各种措施使消耗的能量最低,这里的能耗主要是指电能、热能等非再生能源的消耗,通过能耗的减少来实现减碳的目的。

2.4.1 减少能源消耗

建筑物在其寿命周期过程中消耗的能源绝大多数发生在使用阶段,约占到整个建筑周期消耗能源的80%[18],因此在使用过程中节约能源就变得非常重要。节约能源首先就要减少负荷,比如要减少使用高能耗的设备,尽量使用节能设备等,这是能源节约的根本;其次是要充分利用自然资源,比如通过自然采光减少白炽灯的使用;通过自然通风减少对空调的使用;通过收集雨水用于厕所的冲洗等,这都非常有利于能源的节约。

2.4.2 废弃物再利用

建筑建筑的废弃物主要是生活污水、生活垃圾等,低碳化的建筑应本着节约化、资源化的原则对其处理并进行再应用。城市生活污水资源化途径一般是设置中水工程,把污染程度较低的洗涤污水、雨雪水集中收集处理后,通过中水工程重新利用。而对生活垃圾的资源化处理应采用收集、回收、处理相结合的方法,实行分类收集处理,一般厨余垃圾将用作禽畜饲料,直接实现资源化,旧电器、过期药品等废弃物品可以通过废弃物回收站进行回收处理,煤灰、炉渣、建筑垃圾等其它垃圾,可单独收集,用于建筑砌块生产的原材料等。

2.4.3 生活习惯良好

使用者在使用过程中采取正确的使用方法和保持良好的生活习惯。目前,由于不正确的使用方法而造成大量的能源浪费,从而增加了完全可以避免的碳排放量。在有些高档宾馆和高级写字楼,为显示与众不同,冬季室内温度过高,而夏季温度过低,经常出现“冬天开着暖气吹风扇、夏天开着空调盖棉被”的现象,这不仅是对自然资源的极大浪费,而且也不利于人体健康。

2.5 拆除阶段

在这个阶段,建筑材料和部件成了其他建筑的资源或要回归自然的废弃物,这一阶段如果处理不好,对于环境的影响是巨大的。因此在这个时期,最重要的是减少建筑垃圾,尽可能使拆除的建筑材料和部件能够再生或再利用[19]。

2.5.1 减少垃圾

为了减少垃圾的产生,就要考虑被拆除建筑物资源的再利用,在这种情况下拆除方法的开发很必要,如果采用传统的爆破拆除的方法显然无法实现资源的回收利用。通过采用有效的拆除方法,可以把被拆除建筑有利用价值的东西拆除之后回收起来。

2.5.2 分类拆除

建筑材料如果不加区分的拆除的话,多种种类的材料混合在一起就会产生混合废弃物。而如果分类拆除,区分开的废弃物就容易再利用[18]。比如说把混凝土、玻璃、木材等混合在一起的话,就很难再用于其它用途,资源无法实现有效利用,再利用的效率就会大大降低。而如果能实现分类回收,假如还是混凝土、玻璃、木材这些东西,分类回收之后,混凝土可以作为路基材料,玻璃可以溶化后再度利用,木材压缩后还可以做成新的板材,资源利用的效率就会大大提高,建筑垃圾的数量也会大大地减少。

2.6 处理阶段

处理阶段的任务就是把建筑物拆除下来的建筑材料经过处理,能够再用到其它用途中去。在这一阶段,如何将不同的材料分离出去和再加工成可运用的建筑产品是关键环节。

2.6.1 材料分离

即使将废弃物进行了分类拆除,拆除下来的部分废弃物一般还是难以直接处理利用,因为许多建筑制品是由不同的材料组成在一起的,还需要将它们分离出去才能再次利用。比如说废弃的混凝土,只有将它破碎分离出骨料、钢筋才能经过处理后再次利用。因此,在这一阶段,破碎分离技术和设备的开发至关重要。

2.6.2 加工处理

拆除下来的废弃物一般还需要经过处理才能实现再生利用。建筑废弃物经加工后,大多可以作为再生资源重新利用,如混凝土分离出的骨料可以作为原料再次生产混凝土、砂浆或制备诸如砌块、墙板、地砖等建材制品等;将废砖瓦粉碎成骨料后,也可以生产再生砖、砌块、墙板、地砖等建材制品;废钢材、废钢筋及其他废金属材料回炉加工后可以再制作成为金属制品;废旧玻璃经过处理可开发成为外装饰材料和绝热材料再次利用等。

3 结语

随着我国经济的高速发展,建筑规模持续扩大,在建造过程中将消耗大量的钢铁、水泥、玻璃、有色金属、塑料等建筑材料,而这些建材的生产过程中也消耗着大量的能源,此外在建筑设备和建筑机械的使用、材料运输、能源生产及加工等为建筑服务的相关环节也消耗着大量能源,这些消耗能源的过程都伴随着温室气体的直接或间接的排放。因此,发展低碳建筑是解决人类目前面临的资源能源危机和环境污染问题,实现低碳经济一条重要途径,因此对这个领域的研究有着很强的现实意义。

低碳建筑的开发是个系统工程,建筑物的前期规划设计、项目建设、使用以及拆除处理等各阶段都是紧密联系、相互制约。只有将低碳理论融入到建筑物的整个生命周期,才能真正实现低碳建筑的建设。本文提出了开发低碳建筑的一些思路,为实现低碳建筑的进一步发展提供了一些途径。当然,为了实现建筑低碳化,我们还面临着一系列问题,比如国内低碳技术的研发能力有限、建筑废弃物处理技术有待提高等。除此之外政府还要加强政策的制定以及引导提高低碳生活的宣传力度,增强全民对低碳生活的认同度和责任感,倡导和支持低碳技术的创新,加快低碳技术的研发及成果产业化进程[20]。低碳建筑、低碳经济的实现需要我们共同的智慧、努力和实践,在一系列策略的指导下,我国的低碳建筑必然走上蓬勃发展之路。

摘要：面对环境的压力和能源危机,低碳建筑的发展已成为关注的焦点。本文在总结国内外对低碳建筑的研究现状基础上,将低碳建筑的理念总结为利用再生能源,节能减排,资源循环,耐久和结构设计灵活五个特点,并将低碳建筑的理念融入建筑项目的全生命周期,阐述了每一阶段需采取的节能减排措施,为实现低碳建筑的更好、更快发展提供可行的途径。

高层建筑中的低碳设计 篇8

历届世博会的举办, 或多或少会留下些标志性建筑。如英国伦敦的水晶宫, 法国巴黎的埃菲尔铁塔, 比利时布鲁塞尔的原子球馆……而这座耸立在黄浦江畔的“东方之冠”便是2010年上海世博会留给世人的一份建筑大礼。

伴随这份建筑大礼的还有一条“低碳之路”。

1 有一种颜色叫“中国红”

“红”为君子大德之色, 吉利而祥和、热烈而真诚、高雅而富贵、博大而雍容。红色是中华民族最喜爱的颜色, 特别是艳丽而不失沉着的故宫正色之红, 甚至成为中国人的文化图腾和精神皈依。庄严华美的中国国家馆 (东方之冠) 便是披上与故宫一色的红衣威严耸立在黄埔江岸。

位于世博轴入口不远处的中国馆, 有国家馆与地区馆构成。国家馆居中升起、层叠出挑, 主体建筑高61.6m, 最高点68.8m, 总建筑面积为16万余平方米。国家馆的建筑造型凝聚了中国元素, 从色彩到构架, 都象征着中国的时代精神, 成为城市中的建筑雕塑。

国家馆主体造型雄浑有力, 宛如华冠高耸, 天下粮仓;地区馆平台基座汇聚人流, 寓意社泽神州, 富庶四方。国家馆和地区馆的整体布局, 隐喻天地交泰、万物咸亨。体现了东方哲学对“天”“地”关系的理解。国家馆为“天”, 高耸于上, 地区馆为“地”, 如同基座般延展于国家馆之下, 形成浑厚依托之态;而63米的绝对高度中, 下部33m完全挑空, 这些中心对称空间和地区馆平坦延伸的空间, 为人们的自由交流提供了充分的开放场所。这种开放性、公共性, 是国际建筑设计的重要理念, 亦是以传统造型诠释现代科技, 表现中国古代天人合一、天地交泰的传统哲学思想。

国家馆的每个空间都蕴含着中国传统文化的深邃和美妙。从"匠人营国"中的九经、九纬之道构成的屋顶平台建筑构架的文化基础;从传统建筑中斗拱榫卯穿插, 层层出挑的构造方式;到以园林小品与周围环境巧妙衔接的空间平台;就连建筑外观也镌刻上古代叠篆文字, 无不体现中华智慧的结晶。这些传统元素“古”意“新”解, 透露出时代的新鲜气息。“东方之冠”以一种独特的建筑语言, 寄托着中国人对世博会的憧憬和梦想, 也象征着中国敞开胸怀拥抱世界, 值得每一位参观者细细品味。

2 空中花园生态城市美景

一提到巴比伦文明, 令人津津乐道、浮想联翩的首先是被誉为世界七大奇迹之一的"空中花园"。在那个美丽传说中, 国王为取悦他的爱妃而特意在他的宫殿里, 建造了层层叠叠的阶梯型花园, 上面栽满了奇花异草, 并在园中开辟了幽静的山间小道, 小道旁是潺潺流水。工匠们还在花园中央修建了一座城楼, 矗立在空中。巧夺天工的园林景色终于博得了美人的欢心。本届世博会上, 许多展馆在顶层设置了空中花园, 描绘出一幅低碳、环保的绿色画面--闲庭信步, 闻香识绿, 触摸自然, 每个人都能分享空中绿色生活。

但, 世博园里的空中花园, 如何才能运用到未来的城市建设中, 让人们可以随时能到自家屋顶聊天、散步, 闻花香、听鸟叫。让每个人分享公共休闲绿色空间, 是未来城市为居民营造生态家园的主要方向。建设空中花园不是在屋顶放点土、种点花那么简单。它需要较高的技术含量, 既要达到绿化的目的, 又要保证房屋不受影响。新加坡馆的空中花园就提供了一个好样本。

新加坡馆在顶层种满多种热带花卉, 整个展馆不依靠高能耗空调系统, 而是以空中花园这个“清凉帽”为基础, 再配合自然通风、隔离吸热等设计, 共同营造舒适凉爽的环境。

而法国馆的“空中花园”覆盖在整个建筑顶部, 绿色植物从顶楼向下倾泻, 一直悬垂到底层的大院子中, 在场馆内庭四面形成一道道绿色的瀑布。一根根高达20多米、环绕整个室内空间硕大悬空的绿柱, 让进入馆内的游客为之震撼。这些适应上海气候条件的众多绿色植物植入在立体容器内, 通过复杂的滴水灌溉方式, 将法式凡尔赛园林盛开在黄浦江畔, 展示出法国现代化城市与古典花园相结合的城市风韵, 在追求无限绿色空间理念的同时也体现了高超先进的绿墙技术。

印度馆的外部造型很像泰姬陵, 穹顶是其最特别的地方, 数万根盘口粗的竹子建成了世界最大的竹制穹顶。不仅如此, 穹顶上还种满了绿草。绿色的草皮覆盖在中央穹顶上, 浓浓的绿意中镶嵌着“生命之树”的铜制雕刻。植物与金属的融合, 堪称一绝。

中国馆的屋顶花园设计灵感来源于圆明园的皇家园林‘九州清晏’, 寓意‘河清海晏, 天下升平, 江山永固’, 代表了古代中国山河之广阔。中国馆的屋顶花园被命名为“新九州清晏”, 以中国馆为“核心州”, 在其周围环绕“八大州”——“田”、“泽”、“渔”、“脊”、“林”、“甸”、“壑”、“漠”, 分别代表了田埂、湿地和湖泊、渔乡水岸、山峰、森林、高原平地、山沟和地隙以及沙漠和戈壁。国家馆对称齐整的布局, 表现出严谨含蓄的民族气质, 体现了地道的儒家思想。而屋顶花园布局自由灵活, 变幻无穷, 极力追求自然情调, 更多地带有道家风范。两者互补, 体现了构成中国传统文化结构的主体思想。

3 建筑低碳指引未来之家

在自然界的发展中, 人与自然的交换活动是人类社会最基本的活动。随着现代化的深入, 人类一边无度的索取, 一边大量的制造垃圾。当人们陶醉在对自然界胜利的同时, 也在品尝着盲目行为的恶果。正确处理经济建设与自然的关系, 必须用科学的生态价值观指导人类行动。

世博园E片区特设的“城市最佳实践区”是世博会历史上的首创, 是来自世界各国的城市最佳实践案例的“展区”。这座作为展示、交流和推广城市最佳实践的全球平台, 集新理念、新技术、新材料、新工艺的示范基地, 将成为体现可持续发展的街区改造范例, 对世界城市的未来发展趋势将产生积极影响。

“城市最佳实践区”云集了“汉堡之家”、伦敦“零碳馆”、马德里“竹屋”、上海“沪上生态家”、阿尔萨斯“水幕太阳能墙”、奥登塞的自行车道、麦加的“帐篷城”、四川成都的“活水公园”……步入“城市最佳实践区”参观者在感受视觉冲击和心灵震撼的同时, 更能感受到未来城市社区的环保魅力。

当游客们习惯了排着长队、打着伞、扇着扇子在毒辣的日头下接收高温的考验后, 踏入“汉堡之家”时, 不自觉的会“倒吸一口冷气”。“汉堡之家”平时馆内温度维持在25℃左右, 令人惊叹的是, 整个“汉堡之家”没有一台空调。

“汉堡之家”是中国境内首栋获得认证的“被动房” (即超低能耗房) 。馆内不用依靠外部供电, 通过积蓄太阳能、地热、地冷和人体热能来调节室内温度平衡, 利用带热回收功能的通风系统为室内提供新风。

“汉堡之家”就像是一座“密封”的4层楼, 结构紧凑, 保温效果和气密性良好。平时为了切断与外界的“热交换”, 游客进入参观时, 工作人员先把外面第一道门关上后, 再打开第二道门。暑天隔热, 除了关门, 建筑本身还有不少高科技元素, 建筑屋顶有厚达18厘米的隔热墙, 外墙也非普通墙砖, 中间含20厘米厚的隔热材料聚苯乙烯。这些高隔热隔音, 密封性强的建筑外墙, 能够最大限度降低采暖和制冷的能耗。

而看似普通的窗户更有门道, 每一扇都是特殊材料制成的三层玻璃, 窗外还配有防热辐层和可移动的网状遮阳板。每层楼的靠窗地面都有送风装置, 一边提供除湿新风, 一边还回收屋内热量。

有着中国第一栋“零二氧化碳”公共建筑头衔的“伦敦零碳馆”在建筑理念上与“汉堡之家”有着异曲同工之妙。变废为宝, 利用可再生能源是“伦敦零碳馆”的奥秘所在。正如“伦敦零碳馆”协调人陈硕所说, 现在的建筑能耗很高, 需要输入大量的水、电、物资等, 输出废热、废水以及工作生活垃圾。“伦敦零碳馆”则是要改变这种机制———不从自然界浪费能源, 也不从管网中吸收能量, 而是收集周边的废物垃圾, 以及太阳能、风能等可再生能源, 供给建筑能耗。它的理念是在不牺牲居住舒适度的前提下, 达到低碳的目的。

“伦敦零碳馆”最为独特的是楼顶的“风帽”。这些随风转动的五彩“风帽”利用温压和风压将新鲜空气源源不断送入建筑内部, 并将室内空气排出。在通风过程中, 同时可利用太阳能和“江水源”系统对进入室内的空气进行除湿和降温。在这个有机循环的能源系统中, 60%的能量来自太阳能光伏板, 40%则靠蓄电池储存能量。

建筑节能减排是“伦敦零碳馆”的另一大看点。就连餐具也可以发电, 剩饭剩菜都可以利用起来——内馆所需的部分电能和热能, 就是通过“生物能热电联产系统”对各种有机废弃物、一次性餐具等进行降解而获得的, 降解完成后余下的“产品”, 还能用作生物肥。

“沪上·生态家”是以上海闵行区的一幢生态办公示范楼为原型建造而成。作为国内首座”零能耗“生态示范住宅, 最大优点是高效利用可再生能源。屋顶上巨大的太阳能光热设备可为整幢楼提供能源, 独特的外遮阳系统, 能在炎热的夏天随时阻挡阳光进入, 起到隔热降温的作用。利用地热能调节整幢建筑温度的地源热泵, 可通过管中流动的溶液将地下土壤中的温度带上来, 使室内温度上升, 就像中央空调一样。

“沪上·生态家”可以说是一个“垃圾造的房子”, 一砖一瓦, 都是本已进了垃圾堆的原材料。除了变废为宝的生态技术, 最有趣的要属“三代厨房”、“三代客厅”、“乐龄之家”和“家庭水处理中心”。在“三代厨房”里, 烧天然气所产生的废气70%被转化为电能, 可供厨房里的电磁炉、微波炉等电器所用, 家庭水处理中心把水分为白水、灰水和黑水三类, 通过内部连通的管道和净化器, 实现水在屋内的自身循环。“乐龄之家”即老年人的生活方式, 未来, 老年人可以通过一套系统检查自己的身体状况, 程序很简单:坐在沙发里看电视, 然后按下一个按钮, 电视屏幕上将显示老人的体重、血氧含量等一系列健康指标。

从“城市最佳实践区”展示的未来住宅来看, 建设必须和自然环境融合到一起, 进一步使用新型节能环保建材, 充分利用自然资源, 发展生态建筑、绿色建筑。低碳、环保、生态、智能已经成为未来之家的基本要素。

4 科技世博演绎低碳理念

翻开历史, 不难发现, 城市之所以美好, 科技创新功不可没。如果将目光稍稍拉远, 梳理那些改写人类历史的重大发明时, 会惊奇的发现:在世博会的158年历史中诞生过无数的发明, 电灯、电话、蒸汽机、缝纫机、洗衣机、照相机、电视机、飞机……这些新技术和新产品都给当时的人们留下了憧憬未来的希望, 而这些科技成就最终在如今的日常生活中一一兑现, 对人类的生产生活产生巨大影响。

上海世博会上, “科技世博”的理念贯穿始终, 节能、环保、循环利用、新能源、新材料等技术应用得到集中展示。国家电网馆展示的“绿色”智能电网、上汽·通用馆诠释未来的“车联网”、西门子最大LED照明系统、中国移动披露的4G通讯、芬兰馆的标签纸外墙等等高新技术涉及到方方面面。参观者在面积5.28平方公里的世博园区内体验到无处不在的低碳理念, 同时也将感受低碳技术带来的美好绿色生活。

俯瞰上海世博园区, 世博轴无疑是贯穿世博园的“大动脉”。在这条长约1000m、耗资近30亿的银色“大动脉”上, 错落有致地分布着6个形似大喇叭花的索膜结构建筑, 它们有一个好听的名字, 叫“阳光谷”。这些“盛开的大喇叭花”将阳光采集到地下空间的同时, 也把新鲜空气运送到地下, 既改善了地下空间的压抑感, 还实现了节能。此外, 雨水也能顺着这些广口花瓶状的玻璃幕墙, 流入地下二层的积水沟, 再汇向7000立方米的蓄水池, 经过处理后实现水的再利用。

世博轴的空调系统与目前广泛使用的中央空调不同, 世博轴的空调系统完全采用江水源热泵结合地源热泵的复合系统, 实现空调冷热源100%采用可再生能源, 其中江水源占70%、地源占30%。夏天, 江水源热泵和地源热泵作为空调系统冷热源, 省去了冷却塔补充水;冬天, 江水和地理管散热器作为热泵系统的高温热源或低温热源。也就是说, 夏天, 把热气传导至黄浦江水里, 冬天, 则从江水里吸收热量。这种空调系统既缓解了城市热岛效应, 又可有效解决冷却塔产生的飘水、噪声、产生细菌等环境污染问题。

每天, 在世博园内有上千辆供游客免费乘坐的车不停地穿梭着。如果游客够细心, 便可发现有一种公交车在进入候车亭短短的几十秒时间里, 会在车顶上探出一根“天线”触碰到雨棚外横出的两根不锈钢管从而完成充电过程。这是一种新型的超级电容公交车, 只需在候客间隙充电不到1分钟时间, 就能行驶5公里左右。

还有一种是不喝汽油只喝氢气的燃料电池观光车。这种真正的“零排放”新能源观光车, 采用燃料电池技术, 喝的是氢, 排出的是纯净水, 同时产生电流驱动汽车, 最高时速为40公里/小时, 续驶里程可达80公里。

“科技是世博会永恒魅力的源泉”。百年间, 积聚智慧的世博会已经成为人类文明的时尚风向标。如果说往届世博会是为工业革命展示最新的产品成果, 那么, 本届上海世博会最大的科技亮点就是“环保、低碳”。这是一种生活方式的改变, 也是人们意识的改变, 上海世博会探讨的是城市生活前景, 寻求的是一条可持续发展之路, 因为我们只有一个地球。

世博会是人类科技文明成果荟萃的盛会, 是展示人类科技、经济、文化、艺术等各领域文明进步成果的盛会。当今, 随着城市化的深入推进, 城市人口加速增长, 如何解决好地球、城市、人三个有机系统之间的关联和互动, 值得我们每一个人深刻反思。

高层建筑中的低碳设计 篇9

随着城市化和工业化的加快, 我国正处于高速发展阶段, 对于能源资源的需求量也在迅速上升, 能源资源消耗巨大。

2012年中国一次新能源结构消费比例为煤炭比例占资源消耗比重的65.9%, 天然气占3%, 石油占20%, 核能只占1%, 因此我国仍旧处于一个富煤, 少油, 贫气的境况。13年, 我国全年能源消费总量37.5亿吨标准煤, 比上年增长3.7%。煤炭消费量增长3.7%;原油消费量增长3.4%;天然气消费量增长13.0%;电力消费量增长7.5%。在同时期下, 国外的能源消耗比例却发生了一定的变化, 以美国为例, 《自然-气候变化》 (Nature Climate Change) 和《地球系统科学数据》 (Earth System Science Data) 杂志曾经发表报告称2012年, 美国的碳排放量下降了1.8%, 其煤电比例由08年的50%跌至37%, 新能源例如核电的运用已经达到了20%, 这就使得美国逐步并且快速的走向清洁能源社会。众多的数据充分的证明, 节约能源资源, 发展低能耗产业, 是我国向低碳经济型社会转变的主要途径之一。

建筑行业的低碳环保是我国在发展低碳经济过程中的一个重要环节, 建筑耗能在温室气体排放的比例中占将近38%的比重, 其中居民房屋有占20%, 而商业建筑有18%。我国是建筑大国之一, 《2013年国名经济和社会发展统计报告指出》, 我国全年全社会建筑业增加值38995亿元, 比上年增长9.5%。我国的建筑能耗占全社会总能耗的28%, 每建成一平方米的房屋的碳排放量是0.8t, 2013年的碳排放量比12年增加了近10%。而在新增的10亿m2建筑中, 只有15%符合低碳标准, 规模巨大的建筑群是我国碳排放量只上不下的重要原因之一。因此, 发展建筑行业的低碳经济, 推广低碳建筑的概念也逐步进入人们的视线。

2 低碳建筑的概念界定

气候变化委员会 (IPCC) 指出, 所谓的低碳建筑, 就是能够减少温室气体排放, 从而降低碳排放量的建筑。它相对于普通建筑, 可以更好的实现节能减排, 降低建筑能耗。诸多报告指出低碳建筑应该是与传统建筑相比必须达到至少80%的温室气体减排要求的一类环保经济型建筑。同时, 我国也对于低碳建筑进行了界定, 指出该类建筑是一种能够在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内, 减少化石能源的使用, 提高能效, 降低二氧化碳排放量的新型建筑。

建筑节能具有很强的商品外部性, 在推广低碳建筑改造的过程中必然需要庞大的资金支持, 因此可以说发展低碳建筑是一个动态的, 循序渐进的过程, 有效的政策导向和激励是发展低碳建筑基础。好的激励政策能够正确引导人们客观看待低碳行业, 并给予低碳建筑更大的发展空间, 因此科学构建衡量低碳激励政策的评价方法, 正确选择政策评价工具, 能够有效的保证低碳建筑的经济效益, 为政府实施各类激励政策提供强有力的理论基础。

政策的提出能够对低碳经济有一定的辅助和扶持作用, 但政策能否正常运行, 能否真的带来收益性效果, 我们还需要借助政策工具来评估其绩效。我们可以通过几种视角来对低碳经济政策的绩效进行评价。

3 建筑项目的全生命周期理论

我国也在运用不同的政策评价工具来衡量低碳政策的有效性。例如投入产出模型, 凯恩斯系数等, 希望能够证明低碳建筑与社会经济之间的积极关系。

笔者认为, 建筑的碳排放量表现在建筑全寿命周期的一次性能源消耗中, 因此可以以建筑项目的全生命周期理论为基础计算建筑各阶段的碳排放量, 通过各阶段的碳排放量对比, 使决策者明确低碳建筑。

生命周期理论是指产品从兴起到结束, 即从自然中来再回归自然的一个过程。建筑工程的生命周期是从建筑的起步设计、施工, 再到使用, 最后废弃拆除为止的一个过程。由于建筑项目的技术复杂, 建造周期较长, 并且风险高, 因此, 对建筑进行生命周期划分是至关重要的。本文将建筑划分为4个阶段, 规划设计阶段, 施工阶段, 运营维护, 拆除阶段。如图1所示, 规划设计阶段, 包括了建造前期的图纸设计, 建材选择, 交通运输。施工阶段和拆除阶段可以由不同的施工方式来计算, 运营维护阶段包括了建筑使用过程中对各种类能源的消耗。

近年来, 国内相关领域通过运用生命周期碳排放量的计算方法, 基本对四个周期做出了一定的评估。如图2所示, 大多数学者认为建筑的整个生命周期中运营维护过程中的碳排放量是最高的, 大约在81%左右, 此阶段的碳排放量大多集中于供暖, 照明和燃气等设备的运行。而其他阶段所占的碳排放比例相对较低, 规划和施工阶段, 大约占10%~15%, 而拆除阶段的碳排比率不超过20%。

低碳建筑的核心就在于碳排放量比普通建筑少, 建筑材料也大多运用环保绿色材料。通过该种计算方式可以有效的证明一个建筑是否符合低碳建筑标准, 以及低碳建筑的优势所在。如果一个建筑在建造过程中运用了绿色环保材料, 并且对其运营维护进行合理管理使得它的碳排放量低于其他的普通建筑, 那么就可以有效证明该建筑属于环保低碳建筑。因此以生命周期为理论基础, 可以帮助我们计算出每个环节的碳排放量, 从而针对实际指标来研究相应的技术, 制定相应政策法规。

4 基于全生命周期理论的碳排放量计算

我们可以通过一栋建筑四个阶段的碳排放量之和来计算该栋建筑的二氧化碳的排放总量。假设CO2排放总量是E, 周期内的四个阶段的碳排放量分别为设计规划阶段Em, 建筑施工阶段Ec, 运行维护阶段Eo和拆除阶段Ed, 那么就能得出:

E=Ep+Ec+Eo+Ed

由此可以得出单位面积的年碳排放量, 即CO2排放量评价指标C:

C=E/ (S*Y)

其中, S代表某栋建筑的建筑面积, Y代表使用年限。 (大多数资料表示, 我国普通房屋的使用年限均为50年, 即Y=50)

以上两个等式, 不仅可以让决策者明晰的看出每一阶段的碳排放量, 并且根据此数据制定相关政策, 同时也可以作为衡量普通建筑和低碳建筑差异的标准之一。由于低碳建筑的碳排放量比普通建筑要小, 等式中的总排放量和单一阶段的排放量成正比关系, 所以假如在某一阶段融入了低碳技术使得碳排放量下降, 建筑的总碳排放量也会随之下降。

建筑周期过程中四个阶段均属于变量, 我们可以通过针对每一个阶段的碳排放量进行详细的计算, 来推断出建筑的哪个阶段需要引用低碳技术, 可以得到更多的政策扶持。

首先, 在第一阶段设计规划中, 我们可以将其Ep分为两个部分, 由于设计规划阶段主要包括建筑材料的选择和运输, 因此, 我们可以使:

EP=Em+Et

其中Em代表各种建筑材料在用量选择上的CO2排放量, 例如水泥, 玻璃, 混凝土等。

δmi表示第i种建筑材料的用量, 表示第i中建材单位CO2的排放系数。

由于运输过程中, 与材料的重量, 运输工具类型和运输距离相关。因此Et代表运输过程中运输工具所释放的CO2量。

δmi同样表示第i中建筑材料的用量, Li代表第i种建材的运输距离, 而η则表示建材相对应的运输工具的CO2排放系数。

第二阶段, 是建筑的施工制造阶段, 我们可以通过建筑施工量, 以及建造过程中不同建筑方式的碳排放量来计算第二阶段的碳排放总量, 而此处的不同建筑方式是指在建造过程中所需的不同工种, 例如打地基, 施工地照明, 楼层建设等。由此得出:

表示该工程的建筑施工量, σci相应施工方式的单位CO2排放系数。

第三阶段则是当建筑建设完成之后, 开始正式运营维护的阶段。由于运营过程中, CO2的排放主要取决于建筑运行过程中的能耗, 因此我们可以将能耗划分为两大类, 第一类是电能消耗量, 即针对照明, 电器运行等一系列的消耗。另一类则是化石能源消耗量, 即采暖, 燃气等一系列能源消耗。由此可以得出:

Qe代表年耗电量, fe表示电力所产生的碳排放系数;Qg表示年耗气量, 同样fg代表能源的碳排放系数。

最后一个阶段是拆除阶段, 与上述同理, 也可以通过不同的拆除方式来划分并且计算。

其中, βdi代表拆除建筑所需的施工量, σdi代表不同的拆除方式的单位CO2排放系数。

5 实例计算

(甘肃省太阳能建筑为例, 计算碳排放量, 证明太阳能建筑碳排放量<普通建筑)

6 我国的低碳政策

由于越来越多的人开始关注低碳概念, 我国在低碳建筑和低碳经济领域也出台了相关政策。

2001年推出了我国第一部生态住宅评估手册《中国生态住宅技术评估手册》, 通过对小区在环境规划, 能源环境节约, 室内环境质量, 材料与能源方面对住宅进行评估。2004年清华大学建筑学院等8个单位完成了《绿色奥运建筑评估体系》 (GOBAS) ;2005年北京地方标准《绿色建筑评估标准》及上海、深圳等地方性绿色建筑评估标准相继编制完成;2006年建设部组织多家单位共同编制了《绿色建筑评价标准》。

2004年11月, 中国政府公布的《节能中长期专项规划》中指出, 需要通过全社会的努力, 尽快扭转近些年能源消费弹性系数大于1的趋势, 使2010年中国GDP能源节能绿达到2。2%, 并在随后10年提高至3%, 争取在2020年能源强度下降到1.54t/万元。

2006年国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要年 (2006-2020年) 》, 首次将“城镇化与城市发展”作为十一个重点领域之一。在“城镇化与城市发展”领域中“建筑节能与绿色建筑”是一个优先发展主题。同年3月7日, 原建设部与国家质检总局联合发布了工程建设国家标准《绿色建筑评价标准》, 这是我国第一部从住宅和公共建筑全寿命周期出发, 多目标、多层次对绿色建筑进行综合性评价的国家标准。

2007年6月, 科技部, 国家发改委公布了《中国应对气候变化专项行动》。针对该方案, 中国将致力于进行控制温室气体排放和减缓气候变化的相关技术开发, 其中包括:研究可再生能源和新能源使用, 如何有效节能, 提高能效, 清洁制度和碳交易发展等。同年, 中央财政开始安排必要的扶持资金, 采取“以奖代补”方式对十大重点节能工程给予适当支持和奖励, 奖励金额按项目技术改造完成后实际取得的节能量和规定的标准确定。

2014年度《中国低碳生态城市发展报告》以新型城镇化为主题, 根据我国新型城镇的新模式, 深入研究了其发展历程, 已经取得的相关成果, 并且深度剖析了低碳城市发展过程中所出现的问题。

2014年9月, 国务院批复了《国家应对气候变化规划》, 规划中对于二氧化碳排放的峰值问题作了深入解答, 并且提出到2020年, 实现单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的目标。并且继续开展低碳省区试点, 加大财政投入和政策的支持力度。同年8月, “2014年低碳发展高战略级别研讨会”也对碳排放交易权问题也作出了回答。会上提出全国统一碳排放权交易市场计划于2016年试运行, 2020年将正式建立全国碳市场。

7 结论

总而言之, 低碳建筑是在建筑的全寿命周期内, 最大限度地节约能源资源, 保护环境和减少污染, 为人们提供健康、适用和高效的使用空间, 与自然和谐共生的建筑。所以推广低碳建筑是我国经济模式向低碳经济转变的基础, 同样也是社会向低碳社会转变的重要条件之一。随着各类相关政策的出台, 我国也逐渐将低碳经济发展作为未来几年, 甚至几十年中重要的战略发展目标之一。

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