淺談修規(guī)與建筑設(shè)計階段如何助力碳達(dá)峰碳中和

曾筠

（廣州市番禺城市建筑設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 511400）

1 建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和背景

加快形成綠色發(fā)展方式和生活方式，建設(shè)生態(tài)文明和美麗地球。中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

根據(jù)《2021全球建筑現(xiàn)狀報告》，從國際上來看，建筑領(lǐng)域的碳排放占全球各行業(yè)碳排放比超過三分之一，2020年建筑業(yè)占全球能源消耗量的36%，占與能源相關(guān)的二氧化碳排放總量的37%，遠(yuǎn)超其他領(lǐng)域，數(shù)據(jù)顯示建筑領(lǐng)域是全球降碳的主要領(lǐng)域，見圖1。

圖1 2020年建筑領(lǐng)域在全球能源和二氧化碳排放中所占的份額

2021年10月24日，中共中央國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》（中發(fā)〔2021〕36號）。該《意見》的第七點(diǎn)“提升城鄉(xiāng)建設(shè)綠色低碳發(fā)展質(zhì)量”對建筑領(lǐng)域提出了城鄉(xiāng)建設(shè)綠色低碳發(fā)展的頂層要求，要求“推進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)和管理模式低碳轉(zhuǎn)型、大力發(fā)展節(jié)能低碳建筑、加快優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)”。

2021年10月21日中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》，提出到2025年城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展體制機(jī)制和政策體系基本建立，到2035年城鄉(xiāng)建設(shè)全面實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，城市和鄉(xiāng)村品質(zhì)全面提升，美麗中國建設(shè)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)等目標(biāo)。《意見》提及要建設(shè)高品質(zhì)綠色建筑，大力推廣超低能耗、近零能耗建筑，發(fā)展零碳建筑；實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全過程綠色建造。

2 中國建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀

我國建筑領(lǐng)域碳排放的總量龐大，建筑碳排放涉及建材生產(chǎn)運(yùn)輸、建筑施工、建筑運(yùn)行和建筑拆除處置四個階段的建筑全生命周期，根據(jù)《中國建筑能耗與碳排放研究報告（2021）》，2019年全國建筑全過程碳排放總量為49.97億tC0，占全國碳排放比重的50.6%。這樣的數(shù)據(jù)顯示在當(dāng)前碳達(dá)峰、碳中和的背景下，建筑領(lǐng)域的碳減排是實(shí)現(xiàn)整體碳達(dá)峰的關(guān)鍵一環(huán)。

近年來我國建筑領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn)，國家和各地區(qū)陸續(xù)制定出臺了多部關(guān)于綠色建筑低碳發(fā)展的法律法規(guī)，以期對碳減排做有效控制，基于我國建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀及綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀，本文從項(xiàng)目設(shè)計階段探討可操作的碳減排措施，為建筑全生命周期碳減排未雨綢繆，見圖2。

圖2 2019年中國建筑全過程碳排放（單位：億tC02）

3 修規(guī)與建筑設(shè)計階段如何助力碳達(dá)峰碳中和

項(xiàng)目從設(shè)計早期階段制定碳減排方針，優(yōu)先采用設(shè)計技術(shù)及策略實(shí)現(xiàn)主動式建筑性能指標(biāo)，以盡可能低的額外成本將綠色節(jié)能低碳理念實(shí)際貫徹到所有設(shè)計階段，并影響建筑建成后的運(yùn)行，達(dá)到有效碳減排，見圖3。

圖3 低碳建筑設(shè)計案例

3.1 規(guī)劃設(shè)計

3.1.1 規(guī)劃布局

現(xiàn)在的項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計，大家都有意識的采用低影響環(huán)境開發(fā)的設(shè)計方式，遵循統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、節(jié)約土地、因地制宜、低碳環(huán)保、安全防災(zāi)的原則，根據(jù)場地主要日照朝向、常年主導(dǎo)風(fēng)向、周邊自然景觀、場地溫度濕度等客觀條件，合理規(guī)劃建筑布局。

規(guī)劃建筑布局主要通過營造良好的風(fēng)環(huán)境與日照條件，以減低能耗，減少碳排放。利用項(xiàng)目周邊帶狀的植被區(qū)和水域、市政交通走廊，將街道和室外空間的現(xiàn)成通風(fēng)廊道引入項(xiàng)目，對基地內(nèi)的建筑布局方式、地形因素加以組織利用，塑造良好的內(nèi)部通風(fēng)條件，利用通風(fēng)廊道降溫并把污染物排走，高層建筑區(qū)域避免大范圍圍合布局，破壞通風(fēng)廊道，另外需避開冬季不利風(fēng)向，利用建筑組團(tuán)阻斷冷風(fēng)，設(shè)置風(fēng)障，減少冷空氣對建筑的滲透。

滿足規(guī)范要求的建筑間距、北高南低的建筑布局及順應(yīng)太陽日照的規(guī)律布局方式，能讓建筑獲得良好采光日照。

建筑朝向一般選擇項(xiàng)目所在地最佳日照朝向，但應(yīng)滿足冬季獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向侵襲，夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽輻射。

3.1.2 綠地與景觀設(shè)計

項(xiàng)目成本可控前提下，應(yīng)盡量增加項(xiàng)目綠化面積，提高固碳、碳匯能力，綠化可以起到調(diào)節(jié)建筑周邊濕氣和溫度的效果，在改善城市熱島效應(yīng)、降低雨水排放負(fù)荷和建筑節(jié)能保溫等方面有著非常好的作用，同時還能有效的吸收C0，達(dá)到真正的碳中和。

現(xiàn)今越來越多的項(xiàng)目，除滿足地面綠化指標(biāo)外，還在建筑上采用立體多層次綠化設(shè)計增加綠地面積，具體的措施有花園式屋頂綠化與立體垂直綠化，南昌、九江、廈門等地區(qū)甚至將墻體垂直綠化納入可折算綠地面積中，有效推廣垂直綠化的應(yīng)用，屋頂綠化、垂直綠化在節(jié)約能源消耗、減少C0排放方面具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會效益，是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要途徑之一。

3.1.3 海綿城市設(shè)計

海綿城市設(shè)計提供碳匯空間，具體措施主要在場地里設(shè)置雨水花園、下沉綠地、屋頂花園、景觀生態(tài)水體等吸收儲存雨水，機(jī)動車停車位做植草磚，人行道和小廣場做透水鋪裝，減少地表雨水徑流增強(qiáng)土壤保濕性，最終達(dá)到控制雨水徑流、源頭減排，又節(jié)省水資源的作用。雨水花園、下沉綠地等設(shè)施存蓄的雨水，可用于場地綠化澆灑、道路保潔、場地清洗、控塵降溫等，大幅減少了對自來水資源的索取，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益顯著。據(jù)統(tǒng)計，每節(jié)約1t自來水可減少二氧化碳排放約0.91kg。

3.2 建筑設(shè)計

3.2.1 合理布置建筑平面

建筑平面布置應(yīng)根據(jù)建筑功能合理排布，提高空間的靈活性、可變性，提高建筑生命周期質(zhì)量，建筑物主要房間宜設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽的部位，以減少冷風(fēng)滲透和圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量，增加舒適感。

3.2.2 優(yōu)化建筑外形，提升建筑節(jié)能水平

建筑形體盡量簡約，減少建筑形體凹凸變化，裝飾構(gòu)件要素盡量減少，控制建筑體形系數(shù)，減少建筑熱交換面積，從而降低建筑運(yùn)行階段占比最大的空調(diào)和供暖能耗。

合理控制建筑窗墻比，在確保充分利用自然采光的前提下，盡量減小建筑窗戶面積，區(qū)別不同朝向控制窗墻比，盡量避免東西向開大窗，提高窗戶遮陽性能。此外，外窗可開啟面積應(yīng)適當(dāng)增大，加強(qiáng)自然通風(fēng)效果。

選擇合適的材料、合適的工藝技術(shù)提升建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，給建筑提供高質(zhì)量的節(jié)能運(yùn)行條件。

3.2.3 嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能規(guī)范

近年來，我國的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)步提高，對于規(guī)范的嚴(yán)格執(zhí)行，有利于節(jié)能減排目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。2022年4月1日起實(shí)施的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015—2021，將建筑碳排放計算作為強(qiáng)制要求執(zhí)行，新建的居住和公共建筑碳排放強(qiáng)度在2016年的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上平均降低40%，碳排放強(qiáng)度平均降低7kgC0/（m·a）以上，能耗水平要求再升級，新建居住建筑和公共建筑平均設(shè)計能耗水平在2016年的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上分別降低30%和20%。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑平均節(jié)能率應(yīng)為75%；其他氣候區(qū)居住建筑平均節(jié)能率應(yīng)為65%；公共建筑平均節(jié)能率應(yīng)為72%。

3.2.4 數(shù)字化信息與計算的應(yīng)用

建筑信息模型（BIM）技術(shù)的發(fā)展為節(jié)能減排提供了技術(shù)支持，通過建筑信息模型的建立和碳排放計算分析軟件的運(yùn)用，可以快速、直觀地模擬出建筑運(yùn)營期間的碳排放情況，同時請專業(yè)的能源顧問進(jìn)行分析調(diào)整，最終優(yōu)選出在項(xiàng)目全生命周期內(nèi)綜合效益最優(yōu)的方案。

3.2.5 采用綠色低碳建材

建材生產(chǎn)階段的碳排放不容小覷，2020年，中國水泥產(chǎn)量23.77億t，約占全球55%，排放C0約12.30億t，約占全國碳排放總量12.1%。2020年鋼材產(chǎn)量13.24億t，鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量的15%左右。建筑物中大量的混凝土或水泥、鋼材和鋁材，是建筑隱含碳最大的排放源，值得在建材上尋找替代解決方案。

目前來看，我國綠色建材在發(fā)展的過程中存在著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型較慢、從事企業(yè)很少、整體發(fā)展較差、客觀評價缺乏以及產(chǎn)品價格偏高等問題，使得綠色建材發(fā)展受到很大制約。

在成本可控的情況下，設(shè)計應(yīng)優(yōu)先選擇綠色環(huán)保的新型材料、可再生材料、可重復(fù)利用材料、本土材料，以減少對環(huán)境的破壞和污染，降低遠(yuǎn)途運(yùn)輸帶來的交通污染。此外還需采取現(xiàn)代化技術(shù)手段提高材料利用效率，盡可能減少建筑垃圾的產(chǎn)生，建筑設(shè)計與室內(nèi)空間設(shè)計盡可能實(shí)現(xiàn)一體化，以節(jié)約材料用量。

3.2.6 裝配式建筑設(shè)計

現(xiàn)在全國大部分地區(qū)都推行裝配式建筑發(fā)展，要求在設(shè)計階段劃定一定范圍與比例的裝配式建筑，近幾年，雖然我國建筑施工能耗總體呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，但是單位建造面積碳排放量則表現(xiàn)出逐年下降的特征，這是由于我國不斷優(yōu)化改善建筑施工流程，更新升級技術(shù)設(shè)備，從而在一定程度上減少了建筑施工環(huán)節(jié)碳排放。

與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑的碳排放優(yōu)勢主要體現(xiàn)在建材生產(chǎn)階段與建筑施工階段。裝配式建筑采用規(guī)模化的集約式生產(chǎn)能夠一定程度上節(jié)約耗材、降低能耗并減少建筑廢棄物；其在建筑施工過程中采取機(jī)械化安裝的方式，能夠減少空氣、噪聲、廢物廢水排放等污染，降低整個建筑生命周期內(nèi)的碳排放。裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件還能夠重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)資源再生，亦或原材料的再生，有利于建筑拆除階段的碳減排。

3.2.7 建筑用能電氣化與電氣節(jié)能

設(shè)計階段通過合理低能耗的電氣化設(shè)計實(shí)現(xiàn)碳減排。

建筑用能電氣化可大幅降低直接碳排放，電氣化供暖、生活熱水及空調(diào)的電氣化與使用化石燃料提供同樣服務(wù)相比，能有效為用戶在電器的壽命周期內(nèi)節(jié)約成本并減少碳排放量。隨著電力系統(tǒng)中可再生能源占比的提高，電力需求彈性的價值也很有可能會提高。用戶通過智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)電力需求彈性的能力還能夠進(jìn)一步降低電氣化的全生命周期成本。

提高新能源的利用率，大部分地區(qū)均可利用采用太陽能光伏發(fā)電，利用地?zé)豳Y源進(jìn)行制冷制熱等，從而減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳排放。

建筑設(shè)備的智能化控制，具體措施有公共區(qū)域的照明系統(tǒng)采用分區(qū)、定時、感應(yīng)等智能化節(jié)能方式控制；采光良好區(qū)域的照明控制與其他區(qū)域的照明控制分別設(shè)置；空調(diào)采取分區(qū)控制溫度等節(jié)能措施；綠化灌溉及空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用節(jié)水設(shè)備或技術(shù)；結(jié)合雨水綜合利用設(shè)施營造室外景觀水體等。

3.3 從規(guī)劃設(shè)計建筑到設(shè)計使用者的行為

合理規(guī)劃設(shè)計一個項(xiàng)目或一棟建筑還只是建筑碳減排的一個初始階段，一棟建筑碳排放量最多的是發(fā)生在建筑使用運(yùn)行階段，因此在設(shè)計上還要考慮培養(yǎng)使用者健康低碳環(huán)保的行為習(xí)慣，通過人的主動行為影響建筑的健康舒適和節(jié)能環(huán)保性能。在建筑設(shè)計及運(yùn)營階段，充分考慮用戶的健康舒適感受及其對建筑節(jié)能環(huán)保的影響，形成一套有效的用戶行為管理策略和措施，從而有效減碳。

4 結(jié)語

在規(guī)劃和建筑設(shè)計階段做出合理的節(jié)能減排方針是最大限度地減少建筑碳排放的第一重要步驟。實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域的碳中和，還需要建筑全生命周期的各個階段共同發(fā)力，以及完善的政策支持和引導(dǎo)促進(jìn)建筑領(lǐng)域綠色低碳工作開展，更全面的技術(shù)指南制定綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)體系，嚴(yán)苛的規(guī)范執(zhí)行力度，綠色低碳新技術(shù)新材料的研發(fā)與集成，以及我們?nèi)绾谓】岛侠淼氖褂媒ㄖ?/p>