零碳建筑，看得見的綠色未來

吳景山

“碳排放”是溫室氣體排放的總稱。隨著全球氣溫的升高、自然災(zāi)害的發(fā)生和氣候變化的加劇，降低碳排放已成為全球共同的責任和挑戰(zhàn)。

我們?nèi)粘Ｉ钪械娜魏位顒佣伎赡茉斐商寂欧?，小到打開電燈，大到工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，建筑全過程的碳排放總量占全國碳排放的一半以上。

2022年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家發(fā)展改革委印發(fā)了《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達峰實施方案》，要求全面提高綠色低碳建筑水平，推動低碳建筑規(guī)?；l(fā)展，鼓勵建設(shè)零碳建筑和近零能耗建筑。

什么是零碳建筑？

中國建筑節(jié)能協(xié)會聯(lián)合中國建筑科學研究院正在組織編制的《零碳建筑技術(shù)標準》中，這樣為“零碳建筑”下定義：適應(yīng)氣候特征與場地條件，在滿足室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化建筑設(shè)計，降低建筑用能需求，提高能源設(shè)備與系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源和建筑蓄能，在實現(xiàn)近零碳建筑基礎(chǔ)上，可結(jié)合碳排放權(quán)交易和綠色電力交易等碳抵消方式，符合國家標準規(guī)定指標的建筑。

概念聽起來比較抽象，但是如果說起最近的“網(wǎng)紅”——中建低碳智慧示范辦公大樓（中建濱湖設(shè)計總部），你可能就不陌生了。它是成都第一座“近零碳建筑”。

這個近8萬平方米的建筑群，建在成都鹿溪河流域的滯洪洼地，結(jié)合原始的北高南低的地形，采用雙首層入口和南向退臺的布局，構(gòu)建了貼地生長、向湖面延展的形態(tài)，最大限度地適用場地條件，讓建筑順應(yīng)自然、融入自然，實現(xiàn)了與自然和諧共生。

成都市一般辦公樓年均能耗120千瓦時/平方米，而這座大樓年均能耗只有40-80千瓦時/平方米，每年可節(jié)省用電約186萬千瓦時，減少碳排放約1027噸，經(jīng)過專業(yè)測評獲得了“近零能耗建筑” 標識。

零碳有秘訣

成都夏熱冬冷，冬季基本不用采暖，夏季需要空調(diào)制冷。這個建筑群以“近零能耗”為目標，構(gòu)想了“建筑物被動穿衣戴帽”和“用能系統(tǒng)主動式節(jié)能降碳”相結(jié)合的方式，配以“充分利用可再生能源的能源系統(tǒng)”，實現(xiàn)了室內(nèi)舒適環(huán)境和最優(yōu)能源資源消耗，成為夏熱冬冷地區(qū)建筑碳中和新標桿。

秘訣1：“穿衣戴帽”

從空中俯瞰，大約8000平方米的屋頂花園和屋面植被層疊，宛如湖邊的綠色山丘，形成了城市中心的綠色小生態(tài)。

從垂直立面看，建筑外墻的第一道屏障是雙中空隔熱三銀玻璃幕墻，最大化獲取光照并阻隔太陽長波輻射熱；第二道屏障是幕墻外側(cè)的垂直綠化系統(tǒng)，種植槽與攀爬拉索形成了隨季節(jié)生長變化的動態(tài)植物界面。

通過這些措施，為建筑戴上“防曬帽”，穿上“防護外套”，能為大樓降溫，消減大樓的城市熱島效應(yīng)，每年能節(jié)省約35%的空調(diào)耗電。

秘訣2：充分利用可再生能源

建筑群層層退臺、堆疊錯落的布局設(shè)計，通過貫穿南北的平面風道與立面風洞，沿湖岸主導風向，讓自然空氣流通更順暢。

通過中庭拔風，采用氣象跟蹤技術(shù)自控天窗，根據(jù)感應(yīng)器聯(lián)動自動開啟，熱空氣經(jīng)由三處天窗排出，實現(xiàn)春夏、夏秋過渡季節(jié)的自然通風。

動線設(shè)計、景觀樓梯等步行系統(tǒng)覆蓋了辦公面積的87%，人穿行于風景之中，會愿意多步行，少用電梯。

屋頂，1000平方米的太陽能板年發(fā)電量約12.9萬千瓦時。

地下，大型儲能設(shè)施調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的光伏發(fā)電，應(yīng)用太陽能光伏、直流供電、儲能等技術(shù)，抵消建筑從外網(wǎng)消耗的能源，實現(xiàn)自然能源的最大化利用，使建筑最大程度符合近零甚至零能耗的標準。

秘訣3：主動式節(jié)能降碳

基于溫度、濕度獨立控制思路，辦公空間因個性化需求而設(shè)置了可分時段、分區(qū)域控制的高顯熱多聯(lián)機+深度除濕新風機，公共空間及部分展示區(qū)采用集中空調(diào)系統(tǒng)。

照明系統(tǒng)可以感應(yīng)區(qū)域人員活動，控制燈具開關(guān)和亮度。加上感應(yīng)式電動天窗、智能光導管、手動平開窗單元、綠植遮陽等自主調(diào)節(jié)措施，形成了光、熱、風環(huán)境有效交互的微環(huán)境系統(tǒng)。

打造零碳建筑的通用法則

現(xiàn)在，隨著各地逐步落實城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展政策，全國越來越多的地方涌現(xiàn)出近零能耗建筑。

中國建筑節(jié)能協(xié)會近些年持續(xù)組織測評標識有超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑共計338萬平方米，涵蓋住宅、辦公、商業(yè)、機場、博物館等。典型的建筑項目有北京城市副中心行政辦公區(qū)二期、中國長城文化博物館、中國建筑科學研究院近零能耗示范樓、國網(wǎng)雄安新區(qū)電力調(diào)度生產(chǎn)運維中心、青島市奧帆中心、重慶市萬州科技館等。

實現(xiàn)“近零能耗”，這些建筑有共通的設(shè)計思路。

降能耗

結(jié)合當?shù)貧夂驐l件、自然資源和適用功能要求進行建筑物布局設(shè)計，抵消因完善功能導致的碳排放增加；適度控制建筑規(guī)模與空間形體，壓縮用能空間，充分利用自然通風和采光；合理確定布局，降低能耗。

結(jié)合不同氣候區(qū)的采暖空調(diào)通風需求，做好圍護結(jié)構(gòu)體系，通過“穿衣戴帽”和反射隔熱，降低建筑物的能耗負荷：優(yōu)化屋頂、外立面、地面六面體的墻體、窗戶、外門的熱工性能，選取適宜的遮陽方式，減少采暖、空調(diào)能耗。

提能效

在設(shè)備選擇階段，選用高效、節(jié)能、低碳的設(shè)備和系統(tǒng)，以創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，降低建筑能耗。在建造階段，充分利用場地內(nèi)及周邊資源，盡量就地取材，使用循環(huán)可再生材料，減少建造過程中的能源消耗和碳排放。在運行階段，加強重點用能設(shè)備的運行調(diào)適，提高效率；實時檢測能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化能源系統(tǒng)。

在設(shè)備選擇階段，選用高效、節(jié)能、低碳的設(shè)備和系統(tǒng)，以創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，降低建筑能耗。在建造階段，充分利用場地內(nèi)及周邊資源，盡量就地取材，使用循環(huán)可再生材料，減少建造過程中的能源消耗和碳排放。在運行階段，加強重點用能設(shè)備的運行調(diào)適，提高效率；實時檢測能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化能源系統(tǒng)。

調(diào)能效

最大限度地選擇當?shù)乜稍偕茉矗ㄌ柲?、地熱能、風能、生物質(zhì)能等，減少建筑物化石能源消耗。

未來“好房子”

未來，在創(chuàng)新技術(shù)的加持下，近零碳建筑將成為“好房子”的發(fā)展方向。

延長房子的壽命

提高新建建筑的壽命，推行百年住宅標準，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅。鋼結(jié)構(gòu)建筑的減排能力主要體現(xiàn)在兩個方面：一是大幅度降低了水泥的使用量，水泥除了能耗帶來的碳排放，生產(chǎn)工藝中也會排放大量二氧化碳，碳排放比鋼材高很多；二是鋼材易于回收利用，碳回收比例高。

把“老房子”變成“好房子”

不放棄之前建造的建筑， 通過“體檢、養(yǎng)老、保險”等機制，采用綠色低碳節(jié)能的技術(shù)路徑，增加它們的使用功能和舒適性能，但不增加建筑物能耗負荷，讓“老房子”也減少碳排放，變成“好房子”。

呼喚新技術(shù)

隨著人們對美好生活的追求，新的用能需求也在增長，亟需技術(shù)的不斷創(chuàng)新，來“抵消”和“中和”碳排放。