大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃的創(chuàng)新研究

劉旭峰

（四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610000）

低碳，意指較低（更低）的溫室氣體（二氧化碳為主）排放，低碳規(guī)劃即是以降低碳排放為目標(biāo)進(jìn)行了一系列的規(guī)劃活動(dòng)，包括一次規(guī)劃、長(zhǎng)期規(guī)劃等。大型公共建筑(large-scale_public_building)是指單棟建筑面積20000m2以上且采用中央空調(diào)的公共建筑。包括辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運(yùn)輸用房等，這類建筑能耗大，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上通過區(qū)域性低碳規(guī)劃來降低碳排放，提升公共價(jià)值。

1 當(dāng)前大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃的問題

1.1 規(guī)劃方式滯后

我國(guó)大型公共建筑的數(shù)目較多，但相關(guān)部門將其納入?yún)^(qū)域性低碳規(guī)劃的時(shí)間并不長(zhǎng)，規(guī)劃方式也不夠科學(xué)，人員往往將規(guī)劃重點(diǎn)放在土地使用率以及建設(shè)階段的節(jié)能等方面，對(duì)建筑長(zhǎng)期使用產(chǎn)生能耗的重視程度不足。如建設(shè)辦公大樓，考慮到冬季保暖的問題，大量應(yīng)用復(fù)合材料作為墻體夾層，雖然有效避免了熱量散失，但在夏季通風(fēng)條件并不理想，空調(diào)制冷的能耗依然較大，本質(zhì)上看，體現(xiàn)的仍然是規(guī)劃方式滯后的問題。

1.2 能耗較大

我國(guó)是二氧化碳的排放大國(guó)之一，2017年度統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)碳排放量雖有所降低，但仍然處于全球前5之列，而且我國(guó)每創(chuàng)造100美元財(cái)富，排放的二氧化碳高居全球第一，其中相當(dāng)一部分與建筑行業(yè)有關(guān)。對(duì)我國(guó)大型公共建筑的建設(shè)進(jìn)行分析可見，大部分的碳排放并非不可控制，缺乏有效的規(guī)劃是導(dǎo)致能耗較大的主要原因，如施工方不愿意投入資金來更新低碳設(shè)備、技術(shù)，規(guī)劃也就無從談起。

1.3 缺乏長(zhǎng)期價(jià)值

我國(guó)大型公共建筑的規(guī)劃往往不具備長(zhǎng)期價(jià)值。一方面部分地區(qū)存在重復(fù)建設(shè)的問題，大型公共建筑的使用壽命有限，長(zhǎng)期規(guī)劃似乎并無價(jià)值；另一方面相當(dāng)一部分地區(qū)缺少規(guī)劃意識(shí)，習(xí)慣于按部就班進(jìn)行建設(shè)工作，革新精神不足。如中部、西部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)水平欠發(fā)達(dá)，管理意識(shí)和規(guī)劃意識(shí)也不足，進(jìn)行規(guī)劃時(shí)缺乏經(jīng)驗(yàn)和參考，只能根據(jù)現(xiàn)有的資料進(jìn)行大致處理，長(zhǎng)期價(jià)值也就難以保證了。

2 創(chuàng)新視角下大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃的對(duì)象

2.1 建筑建設(shè)階段的規(guī)劃

大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃可分為3個(gè)對(duì)象，建設(shè)階段規(guī)劃是3個(gè)對(duì)象的基礎(chǔ)。通常來說，建設(shè)階段的能耗占據(jù)建筑總能耗的10～15%（默認(rèn)建筑使用壽命為30年），在該階段，需要進(jìn)行低碳規(guī)劃的內(nèi)容包括施工技術(shù)、施工材料、施工周期、資源利用、資源管理5個(gè)主要方面以及其他附加內(nèi)容。以施工材料為例，現(xiàn)代技術(shù)條件下，很多新式低碳材料進(jìn)入市場(chǎng)，如預(yù)裝配剪力墻，該材料可以反復(fù)使用，降低二次裝修造成的能耗，在使用之初，也無需使用水泥、砂漿，能耗得到了有效控制。創(chuàng)新視角下，建筑建設(shè)階段的規(guī)劃需要做到細(xì)致、全面，杜絕浪費(fèi)和大量的二氧化碳排放。

2.2 建筑使用階段的規(guī)劃

建筑使用階段的碳排放較建設(shè)階段要大許多，但可控性也更強(qiáng)，具備長(zhǎng)期價(jià)值。目前，我國(guó)大型公共建筑包括辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑等多種類型，這些建筑的共同特點(diǎn)是在生命周期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量能耗，包括照明、供暖以及制冷等，以低碳理念為指導(dǎo)，要求在規(guī)劃階段，針對(duì)建筑能耗做好工作，將其使用階段的能耗控制在較低的水平。如建筑制冷方面的能耗，近年來我國(guó)南方地區(qū)應(yīng)用閉路水循環(huán)系統(tǒng)輔助降溫，起到了一定的作用。在大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃中，應(yīng)用該技術(shù)，可以起到長(zhǎng)期的低碳作用。

2.3 建筑的回用價(jià)值

建筑回用價(jià)值是近年來得到重視的低碳理念之一，大部分建筑在使用超過15年后，會(huì)出現(xiàn)老化的情況，如果使用年限超過20、30年，也可能存在安全方面的問題，通常會(huì)進(jìn)行拆毀、重建。目前，部分發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)建筑材料的二次回用給出了一些規(guī)劃，我國(guó)在該方面還沒有進(jìn)行系統(tǒng)工作。以低碳理念為出發(fā)點(diǎn)，在大型公共建筑區(qū)域性規(guī)劃中，也應(yīng)重視回用材料的價(jià)值，比如木料、金屬材料，我國(guó)具備制作人工板材的能力，在規(guī)劃大型公共建筑時(shí)，應(yīng)計(jì)算所用木料的數(shù)目，并預(yù)算可以回用的部分，將廢舊木料制作為人造板材，繼續(xù)用于其他領(lǐng)域。金屬材料同樣具備二次回用價(jià)值，也應(yīng)給予系統(tǒng)的規(guī)劃，通過節(jié)約材料的方式來實(shí)現(xiàn)低碳規(guī)劃。

3 大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃的創(chuàng)新方式

3.1 計(jì)算機(jī)的建模模擬

大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃帶有一定的復(fù)雜性，如果采用傳統(tǒng)的人工計(jì)算方式，整個(gè)規(guī)劃過程必然耗工耗時(shí)，而且難以避免誤差，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤，計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃提供了支持。以上文所說的閉路水循環(huán)降溫系統(tǒng)為例，規(guī)劃過程中，應(yīng)收集建筑參數(shù)，建立1個(gè)立體模型，借助水熱容量大于空氣的特點(diǎn)，在樓層之間、房屋頂部去設(shè)置閉路水管，當(dāng)夏季的溫度較高時(shí)，提供少量動(dòng)力使水管中的水持續(xù)流動(dòng)，吸收室內(nèi)熱量，輔助室內(nèi)降溫。通過模型了解單位面積內(nèi)最佳的用水量、水管內(nèi)徑、重量等，避免建筑負(fù)重大量增加的同時(shí)，也將起到降溫的輔助作用。實(shí)測(cè)表明，以22℃室溫為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用閉路水循環(huán)系統(tǒng)輔助降溫，單位時(shí)間內(nèi)，能耗僅相當(dāng)于常規(guī)空調(diào)（2p）的89%左右。

此外，計(jì)算機(jī)還可以模擬預(yù)裝配剪力墻、整體預(yù)裝配建筑的建成情況，為控制建筑長(zhǎng)期排放二氧化碳提供支持，將創(chuàng)新規(guī)劃落到實(shí)處。

3.2 大數(shù)據(jù)的收集加工

數(shù)據(jù)的收集和加工，可以為大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃提供更科學(xué)的數(shù)據(jù)信息，保證決策工作的正確性。如針對(duì)樓道內(nèi)照明光源的選取，應(yīng)用聲控?zé)艉蛡鹘y(tǒng)手控?zé)舾饔袃?yōu)劣勢(shì)，聲控?zé)艨梢员ＷC在非工作狀態(tài)下處于休眠狀態(tài)，不會(huì)浪費(fèi)電能，但無法甄別“聲音”的來源，如果建筑位于公路兩側(cè)，公路上的汽車?guó)Q笛、行人大聲交談也可能觸發(fā)“聲控?zé)簟钡拈_關(guān)。手控?zé)舻膬?yōu)勢(shì)在于人員可以通過有效的管理來控制其明滅，但即便建筑內(nèi)夜間的工作不繁忙，照明系統(tǒng)也處于工作狀態(tài)，同樣會(huì)導(dǎo)致電能浪費(fèi)。通過大數(shù)據(jù)收集，規(guī)劃部門能夠了解應(yīng)用聲控?zé)艉褪挚責(zé)粼诓煌ㄖ挝粫r(shí)間內(nèi)的電能消耗，結(jié)合自身需求選取合適的照明方式。

又比如大型公共建筑的中央空調(diào)溫度參數(shù)，部分建筑在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，重視美觀度，應(yīng)用玻璃幕墻，導(dǎo)致夏季的熱島效應(yīng)明顯，不得不長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用空調(diào)進(jìn)行降溫，能耗較大。后續(xù)規(guī)劃中，可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)收集不同材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱水平，選取保溫、散熱能力適中的材料，避免產(chǎn)生不必要的能耗，實(shí)現(xiàn)低碳的創(chuàng)新規(guī)劃。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物理網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的線下延伸，該技術(shù)的應(yīng)用能夠保證大型公共建筑區(qū)域內(nèi)能源的平衡利用。在德國(guó)慕尼黑，技術(shù)人員建立了涵蓋若干建筑的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，將太陽能發(fā)電系統(tǒng)、變配電站、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和用電單位連接為一個(gè)整體，并設(shè)置了能量存儲(chǔ)器（蓄電池），物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)存在剩余電能時(shí)，通過人工控制將剩余電能存入存儲(chǔ)器，當(dāng)其他區(qū)域存在用電需求時(shí)，調(diào)用該電能進(jìn)行補(bǔ)充。該方式在我國(guó)同樣擁有實(shí)現(xiàn)的空間，如果當(dāng)?shù)刭Y金條件較為理想，相關(guān)部門可以在制定大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃時(shí)，同步對(duì)能源物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃，將二者融合在一起，提升大型公共建筑的能源利用效率，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃創(chuàng)新和低碳設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語

通過分析大型公共建筑區(qū)域性低碳規(guī)劃的創(chuàng)新，了解了相關(guān)的理論內(nèi)容。當(dāng)前大型公共建筑區(qū)域性規(guī)劃的問題較為突出，規(guī)劃方式落后、能耗未能得到控制，長(zhǎng)期性也略顯不足，以創(chuàng)新視角來看，應(yīng)做好建筑建設(shè)、使用、回用3個(gè)方面的規(guī)劃工作。具體而言，各地可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模模擬，通過大數(shù)據(jù)的收集加工來獲取數(shù)據(jù)支持，并在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于規(guī)劃工作中，有效提升低碳規(guī)劃的科學(xué)性。