從建筑設(shè)計方面來進行碳中和戰(zhàn)略的研究

摘要：加強建筑節(jié)能材料、部品、產(chǎn)品的質(zhì)量管理。開展綠色建筑全過程質(zhì)量提升戰(zhàn)略，全面推動綠色建筑發(fā)展量質(zhì)齊發(fā)。

關(guān)鍵詞：碳中和;低碳建材;可持續(xù)

2021年3月15日，習(xí)近平總書記主持召開中央財經(jīng)委員會第九次會議。會議強調(diào)，實現(xiàn)碳達峰、碳中和是一場硬仗，也是對我們黨治國理政能力的一場大考。

作為世界第二大經(jīng)濟體和最大的發(fā)展中國家，中國當前仍處于工業(yè)化和城市化發(fā)展階段中后期，能源總需求一定時期內(nèi)還會持續(xù)增長。從碳達峰到碳中和，發(fā)達國家有60年到70年的過渡期，而中國只有30年左右的時間。這意味著，中國溫室氣體減排的難度和力度都要比發(fā)達國家大得多。

從現(xiàn)在到2060年，全球建成的建筑面積預(yù)計將翻一番，相當于在未來40年里每月增加一個紐約市。建筑占全球年碳排放量的38%，其中28%來自供暖、制冷和電力的運營排放，10%來自材料和建筑。新建筑和既有建筑物的碳中和應(yīng)立即采取行動。從現(xiàn)在到2060年，全球建成的建筑面積預(yù)計將翻一番，相當于在未來40年里每月增加一個紐約市。建筑占全球年碳排放量的38%，其中28%來自供暖、制冷和電力的運營排放，10%來自材料和建筑。新建筑和既有建筑物的碳中和應(yīng)立即采取行動。

加強建筑節(jié)能材料、部品、產(chǎn)品的質(zhì)量管理。開展綠色建筑全過程質(zhì)量提升戰(zhàn)略，全面推動綠色建筑發(fā)展量質(zhì)齊發(fā)。

一、碳中和設(shè)計策略

將碳的檢測和控制貫穿于建筑物的每一個環(huán)節(jié)。

1、碳中和建筑-從設(shè)計開始

碳中和建筑需要跨架構(gòu)、工程和施工進行協(xié)調(diào)，所有團隊從一開始就共享數(shù)字資源，以消除他們自己的工作和成品中的浪費。需要考慮到建筑壽命的每個階段，包括使用的能源類型和項目建筑壽命結(jié)束后的影響。有了這些信息，團隊就可以用正確的可持續(xù)材料和施工實踐來制定一個全面的藍圖。

2、選址。

在開工建設(shè)之前，項目適當?shù)倪x位可以為減少碳排放提供一個重要的開端。

根據(jù)《洛斯阿拉莫斯國家實驗室可持續(xù)設(shè)計指南》，適當?shù)倪x位做法包括：

利用場地的地形、陽光、樹蔭和風能促進節(jié)能。

3、保護現(xiàn)有植被，將建筑融入周圍景觀

選擇好的位置有助于最大限度地減少干擾，減少碳足跡，并美化當?shù)刂脖?。這些措施可以有效減少碳排放。在便利設(shè)施和公共交通附近選址也可以減少交通排放。而對風力和日光分析和反饋，對于規(guī)劃可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施（如風力發(fā)電場和太陽能設(shè)施）尤為重要。預(yù)計在未來五年內(nèi)，清潔能源發(fā)電的投資將增加一倍。

全球的業(yè)主們正在重新思考如何最好地利用他們的建筑資產(chǎn)組合來提高整體投資組合績效，同時減少對環(huán)境的影響。通過對現(xiàn)有資產(chǎn)組合進行翻新和再利用，業(yè)主可以更快地適應(yīng)不斷變化的居住需求，甚至隨著房地產(chǎn)市場的轉(zhuǎn)型而擴展到新的市場。

4、創(chuàng)意、可持續(xù)建筑設(shè)計與工程

將創(chuàng)造性的愿景和布局與材料選擇融為一體非常重要。碳中和規(guī)劃也需要重視生產(chǎn)加工方法，例如，利用當?shù)毓?yīng)鏈消除運輸成本有助于減少碳排放。零碳排放的建設(shè)階段取決于正確采購和實施正確的程序。

采購應(yīng)減少續(xù)訂，減少制造、運輸和使用材料所帶來的碳。在某些情況下，大規(guī)模木材建筑可以通過在建筑結(jié)構(gòu)中儲存碳來幫助減少建筑物的碳足跡。確保所使用的鋼材來自低碳供應(yīng)鏈，并且具有高度可回收性，這在建筑的使用壽命內(nèi)會獲得回報。建筑師和工程師還應(yīng)在設(shè)計提案中具體說明如何減少水、能源、有毒化學(xué)品和清潔劑的材料消耗。

5、低碳建材

因為建筑中80%的碳來自結(jié)構(gòu)材料，所以碳中和建筑必須選擇低碳建材。低碳建筑材料的選擇也可能包括重新利用的材料，如再生木材和再生鋼含量。僅傳統(tǒng)混凝土每年就產(chǎn)生了全球近8%的二氧化碳。新材料可以是更環(huán)保的替代品，包括：（1）由回收的建筑材料制成的磚（2）再生混凝土（3）減少碳影響的混凝土混合物。

使用新的技術(shù)和極簡主義的方法來設(shè)計光滑的線條、裸露的天花板和拋光的混凝土地板也可以減少材料的使用總量。

6、精心材料組裝

準備好合適的材料，就應(yīng)該精心組裝它們。更好的BIM管理和工作現(xiàn)場的數(shù)字協(xié)作可以節(jié)省資金、能源、所需時間和材料。采用更有效的方法，如精益施工，通過更好的項目管理，消除浪費，減少碳排放。

7、運營與維護

當建筑工人拆除他們的建設(shè)工地時，碳中和建筑還沒有完成。建筑運營和維護是終身追求，提供減少能源開支和最終污染的方法。聯(lián)合國研究人員發(fā)現(xiàn)，建筑運營產(chǎn)生的碳排放量在2019年達到峰值;更好的建筑和更智能的運營技術(shù)正在成為新的標準。為了實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標，建筑運維的碳排放量需要迅速減少。

占據(jù)公共建筑物能耗60%的暖通空調(diào)或中央空調(diào)系統(tǒng)，已經(jīng)成為影響我國碳中和目標實現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一。在2021中國制冷展上，住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心建筑節(jié)能數(shù)據(jù)監(jiān)測處處長丁洪濤透露，當前中國建筑面積規(guī)模位居世界第一，每年僅使用過程中的“運營碳排放”就達到21億噸，約占中國碳排放量的20%。

建筑業(yè)主可以最大限度地提高供暖、制冷和暖通空調(diào)系統(tǒng)的效率，使用技術(shù)和數(shù)據(jù)進行建筑運營。這些可以通過先進的傳感器和數(shù)字孿生完成，構(gòu)建不斷更新的數(shù)字模擬模型，利用人工智能和機器學(xué)習(xí)，監(jiān)測，維護和優(yōu)化物理模型的性能。這些技術(shù)還引入了預(yù)測性維護，傳感器和實時監(jiān)控可以檢測到某個設(shè)備何時將超過某個閾值，并在發(fā)生之前實施節(jié)能、省時和省錢的修復(fù)，從而使資產(chǎn)盡可能接近峰值效率。

8.建筑拆除和材料再利用

即使是即將被拆除的建筑，對于聰明的開發(fā)商來說，也具有可持續(xù)的價值。通過Autodesk Tandem和material passports（用于項目的所有材料的數(shù)據(jù)庫）等程序利用數(shù)字孿生技術(shù)，舊建筑可以成為材料庫。鋼梁或磚塊，在安裝后就被跟蹤，可以被回收，并在另一個建筑里面獲得第二次生命。在建筑物被拆開之前，人們對它了解得越多，那么再利用這些材料就越容易，也越便宜。如果沒有一個清晰的路線圖，很多舊建筑最終都只能被導(dǎo)向垃圾填埋場，造成資源浪費。

在悉尼，全新的brand-new Quay Quarter Tower利用了70年代舊建筑的68%，節(jié)省了相當于10000次從悉尼到墨爾本的航班能源。

3月15日，武漢光谷職業(yè)學(xué)院校區(qū)南部10棟群樓成功爆破拆除，爆破產(chǎn)生的鋼筋、混凝土等建筑垃圾將分門別類進行分類回收，進行循環(huán)再生利用。

南京南部新城開發(fā)建設(shè)中，揚棄建筑廢棄物“外運、填埋”老路，開創(chuàng)出一條“綠色回收—綠色生產(chǎn)—綠色施工”的固廢利用全新產(chǎn)業(yè)鏈，兩條生產(chǎn)線能把100萬立方米固體廢棄物就地轉(zhuǎn)化成建筑材料，用于道路路基下路床鋪設(shè)等市政工程。

二、實施碳中和的好處

事實證明，拯救地球也能省錢，碳中和發(fā)展戰(zhàn)略往往會加快許多階段的建設(shè)，從而大大降低項目成本。高能效建筑可顯著降低項目使用壽命內(nèi)的能源成本。根據(jù)Three Percent Club的數(shù)據(jù)，通過脫碳、電氣化、效率和數(shù)字化來提高能源效率，每花費1美元，就會獲得3美元的回報。全球許多學(xué)院和辦公樓都通過先進的、可持續(xù)的設(shè)計節(jié)省了數(shù)百萬美元：斯坦福大學(xué)發(fā)現(xiàn)，激進的整棟建筑節(jié)能改造甚至平均每年可節(jié)省24%運營費用。

還有廣泛的研究表明，碳中和的可持續(xù)建筑使用更好的材料、增加通風和日光、消除化石燃料和有害化學(xué)品，都為辦公樓業(yè)主進行了有力的銷售宣傳、減少能源費用，提高生產(chǎn)率。美國綠色建筑委員會發(fā)現(xiàn)，員工在可持續(xù)的辦公樓中“更快樂、更健康、更有生產(chǎn)力”。

三、碳中和發(fā)展的未來是什么？

碳中和發(fā)展的道路應(yīng)該是循環(huán)的。研究了循環(huán)經(jīng)濟，并估計在全球范圍內(nèi)，通過重復(fù)使用通常被拋棄和浪費的東西，可以節(jié)省4.5萬億美元。城市產(chǎn)生了50%的廢物，它們可以成為有效回收利用廢棄物的試驗場。

碳中和的可持續(xù)建筑道路上的每一步都需要使用數(shù)據(jù)和技術(shù)連接建筑師、工程師和建筑工人，并管理材料流動：如何采購、組裝;以及最終拆除和回收利用。隨著它變得越來越容易和便宜并重復(fù)使用，舊建筑的磚塊和橫梁將變成更加寶貴的資產(chǎn)。隨著全球城市化進程的不斷加快，可持續(xù)的碳中和發(fā)展將確保它們能夠真正經(jīng)受住時間的考驗。

作者簡介： 趙靜（1986-），女，碩士研究生，講師