“雙碳”目標(biāo)下建筑節(jié)能設(shè)計的問題及對策分析

裴芳歌

摘 要：本文分析了建筑節(jié)能設(shè)計的當(dāng)前狀況，包括現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)、國內(nèi)外建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策，識別了“雙碳”目標(biāo)下建筑節(jié)能設(shè)計面臨的主要問題，如設(shè)計理念的局限性、細節(jié)處理不足、材料選用不當(dāng)和政策及管理的不足。針對這些問題，本文提出了具體對策：加強專業(yè)化培訓(xùn)和強化政策執(zhí)行與管理協(xié)調(diào)。最后，本文通過分析國內(nèi)外成功的建筑節(jié)能案例，如江森自控亞太總部大樓和John J. Sbrega健康科學(xué)大樓，總結(jié)了可借鑒的成功經(jīng)驗，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了寶貴的參考和指導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn)，盡管建筑行業(yè)是能源消耗和碳排放的主要來源，但通過實施有效的節(jié)能設(shè)計和建設(shè)，可以顯著降低能耗和溫室氣體排放。

關(guān)鍵詞： 雙碳目標(biāo)；建筑節(jié)能設(shè)計；節(jié)能技術(shù)；政策和管理；專業(yè)化培訓(xùn)

1 引言

在應(yīng)對全球氣候變化的挑戰(zhàn)中，實現(xiàn)碳達峰和碳中和已成為國際社會的共同目標(biāo)，國內(nèi)稱之為“雙碳”目標(biāo)。實現(xiàn)這一目標(biāo)對于減緩氣候變化、保護生態(tài)環(huán)境具有深遠的意義。我國計劃2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和。

據(jù)調(diào)查，建筑行業(yè)都是碳排放大戶?！吨袊ㄖ芎难芯繄蟾妫?020）》顯示（圖1），2018年全國建筑全過程碳排放總量為49.3億噸，占全國碳排放比重的51.3%，其中：建材生產(chǎn)階段占28%、建筑施工階段占1%、建筑運行階段占22%[1]。建筑行業(yè)作為能源消耗和碳排放的主要來源，推行節(jié)能設(shè)計和建設(shè)方式的改革可以為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供強大推力。

本論文旨在深入分析在“雙碳”目標(biāo)背景下，建筑節(jié)能設(shè)計面臨的主要問題，并提出相應(yīng)的對策。研究范圍將覆蓋當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀，“雙碳”目標(biāo)下建筑節(jié)能設(shè)計的問題以及相關(guān)對策。最后吸取國內(nèi)外成功案例的相關(guān)經(jīng)驗，為建筑行業(yè)在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中提供實用的參考和指導(dǎo)。

2建筑節(jié)能設(shè)計的當(dāng)前狀況

2.1現(xiàn)有建筑節(jié)能技術(shù)和措施概述

建筑節(jié)能設(shè)計是在建筑設(shè)計、施工、運維等過程中采用有效的技術(shù)和方法，以降低建筑能源消耗、減少溫室氣體排放。盡管技術(shù)一直在更新?lián)Q代，建筑節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用已經(jīng)廣泛而深入。如表1所示，當(dāng)前主要的節(jié)能技術(shù)和措施包括被動式建筑設(shè)計，側(cè)重利用自然資源（如陽光、風(fēng)力）以減少能源消耗，如通過合理的建筑方位、窗戶布置和遮陽措施最大化自然采光和通風(fēng)，減少對人工照明和空調(diào)的依賴；高效建筑材料的使用，如低輻射涂層玻璃、高效保溫材料、綠色屋頂系統(tǒng)等，顯著提高建筑的能效；能源管理系統(tǒng)，包括智能建筑管理系統(tǒng)（BMS）和能源管理系統(tǒng)（EMS），通過實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)建筑的能源消耗來提高能源效率；以及可再生能源的應(yīng)用，例如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，在建筑?jié)能中扮演著越來越重要的角色[2]。此外，綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，如LEED、BREEAM和中國的綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)，為建筑節(jié)能設(shè)計和施工提供了指導(dǎo)和評價體系。這些技術(shù)和措施不僅體現(xiàn)在新建筑的設(shè)計中，也廣泛應(yīng)用于既有建筑的改造和升級。隨著技術(shù)的發(fā)展和政策推動，建筑節(jié)能設(shè)計正在成為建筑行業(yè)必須要遵循的要求。

2.2國內(nèi)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策

建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策旨在引導(dǎo)和規(guī)范建筑行業(yè)的節(jié)能減排工作。這些標(biāo)準(zhǔn)和政策主要包括建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、能效標(biāo)簽制度、綠色建筑評價體系以及各種政府激勵措施。中國的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展較歐美晚，但是發(fā)展迅速。近年來制定的這些措施包括住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部（住建部）完善的建筑節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，如發(fā)布《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等，提升建筑節(jié)能水平[3]?！丁笆奈濉苯ㄖ?jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》設(shè)定具體目標(biāo)，至2025年完成既有建筑節(jié)能改造3.5億平方米，建設(shè)超低能耗建筑0.5億平方米。2021年4月起實施的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》提出新建居住和公共建筑碳排放強度應(yīng)較2016年標(biāo)準(zhǔn)降低40%?！毒G色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》和《綠色建筑創(chuàng)建行動方案》推廣綠色建筑，至2020年底已有609個項目獲得綠色建筑標(biāo)識。修訂《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》，探索市場化方式改造高能耗公共建筑。此外，能效標(biāo)簽制度和政府財政補貼、減稅優(yōu)惠等激勵措施也促進了綠色節(jié)能建筑的發(fā)展。這些舉措共同構(gòu)成了中國建筑節(jié)能的基礎(chǔ)框架，對推動行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

3“雙碳”目標(biāo)下建筑節(jié)能設(shè)計的問題

3.1設(shè)計理念的問題

設(shè)計理念在建筑節(jié)能中扮演著關(guān)鍵角色，決定了能耗能否合理降低，但當(dāng)前的設(shè)計理念上存在一些根本性的問題。許多建筑設(shè)計還是以傳統(tǒng)的美學(xué)和功能為主導(dǎo)，對節(jié)能和環(huán)境影響的考慮并不足夠，導(dǎo)致了很多新建筑在設(shè)計上缺乏對能源效率的重視。例如，忽視建筑方位、自然采光和通風(fēng)等被動式節(jié)能措施的重要性。其次，節(jié)能設(shè)計往往被視為一種附加成本而非長期投資。這種短期的經(jīng)濟考量影響了建筑師和開發(fā)商對節(jié)能技術(shù)和方法的采用。部分設(shè)計師和施工團隊缺乏對最新節(jié)能材料、技術(shù)和設(shè)計策略的深入了解和實踐經(jīng)驗。建筑節(jié)能設(shè)計的多學(xué)科整合不足也是阻礙有效設(shè)計的一點。有效的節(jié)能設(shè)計需要建筑、環(huán)境工程、能源管理等多個領(lǐng)域的專家共同參與，但目前這種跨學(xué)科合作在實踐中并不普遍。

總的來說，設(shè)計理念的問題涉及到對建筑節(jié)能重要性的認(rèn)識不足、經(jīng)濟考量的偏頗、專業(yè)知識和技能的缺乏，以及跨學(xué)科合作的不足等。要實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，就必須從根本上改變建筑設(shè)計的思維方式，將節(jié)能和可持續(xù)性融入設(shè)計的每一個方面。

3.2細節(jié)處理不夠

在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中，建筑節(jié)能設(shè)計中細節(jié)處理影響著建筑的整體能效和性能[4]。細節(jié)不足的表現(xiàn)方面較多，譬如在隔熱和密封性能處理上的不足常常是因為門窗密封和墻體絕緣處理不當(dāng)，導(dǎo)致熱能損失和能源浪費。在建筑材料的選擇和使用方面，如材料選擇不當(dāng)、安裝不精確，降低了材料的預(yù)期節(jié)能效果。而供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）及其他機械系統(tǒng)的集成和調(diào)試處理不到位會導(dǎo)致系統(tǒng)運行效率低下。自然光照和通風(fēng)的優(yōu)化不足導(dǎo)致自然資源未能充分利用，這一點常常表現(xiàn)為窗戶的尺寸、位置和朝向設(shè)計不合理。此外，高效節(jié)能設(shè)備由于缺乏適當(dāng)?shù)木S護和正確的運行管理，未能發(fā)揮其最佳效能而導(dǎo)致能源浪費等等。

3.3材料選用不當(dāng)

正確的材料選擇對于提高建筑的能效至關(guān)重要，但實際情況中，由于成本、可獲得性或?qū)π虏牧闲阅芰私獠蛔?，常常?dǎo)致選用不符合節(jié)能要求的材料。一些建筑可能使用了傳統(tǒng)的、隔熱性能較差的建筑材料，而沒有考慮更先進、更高效的節(jié)能材料。此外，即使選擇了節(jié)能材料，由于缺乏對這些材料特性的充分理解，可能會在安裝和使用過程中出現(xiàn)不當(dāng)操作，影響其節(jié)能效果。例如，高效隔熱材料如果安裝不當(dāng)，其節(jié)能性能會大大降低。還有的情況是，為了降低成本，一些建筑項目可能選用了質(zhì)量較低的材料，這些材料可能在短期內(nèi)看似節(jié)省了成本，但從長遠來看，它們的低能效和高維護成本會導(dǎo)致整體能耗增加。

3.4政策和管理不到位

盡管國內(nèi)已經(jīng)制定了一系列建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策，但在實際執(zhí)行過程中，由于缺乏有效的監(jiān)督和執(zhí)行機制，這些標(biāo)準(zhǔn)往往未能得到充分實施。另外，資金支持也是一個關(guān)鍵問題，特別是對于節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，由于缺乏足夠的財政激勵和投資，很多節(jié)能項目難以獲得必要的資金支持。不同省市在建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策方面存在差異，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和協(xié)調(diào)，這導(dǎo)致了執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的不一致性，影響了整體的節(jié)能效果。一些發(fā)達地區(qū)可能有較為嚴(yán)格的節(jié)能要求，而地欠發(fā)達地區(qū)則較為寬松，這種不均衡會導(dǎo)致資源和技術(shù)的不均衡分配。

4對策分析

4.1 專業(yè)化的培訓(xùn)

專業(yè)化培訓(xùn)的重點在于提高建筑設(shè)計和施工領(lǐng)域?qū)I(yè)人員的節(jié)能意識和技術(shù)能力。這不僅包括基礎(chǔ)的建筑節(jié)能設(shè)計理念，還涉及最新節(jié)能材料的選擇和應(yīng)用、細節(jié)處理技術(shù)、以及高效建筑系統(tǒng)的整合等方面。例如，培訓(xùn)可以包括被動式設(shè)計原則、節(jié)能建筑材料的性能比較、以及如何在設(shè)計和施工中綜合考慮建筑的熱舒適性和能源需求[5]。此外，培訓(xùn)應(yīng)當(dāng)強調(diào)實踐操作的重要性，例如通過模擬項目或現(xiàn)場實習(xí)，使學(xué)員能夠直接應(yīng)用所學(xué)知識于實際項目中。同時，強調(diào)持續(xù)教育的重要性，鼓勵專業(yè)人員定期更新其節(jié)能知識和技能，以跟上技術(shù)和材料的最新發(fā)展。通過全面且持續(xù)的專業(yè)培訓(xùn)，設(shè)計師、工程師和施工人員將更能理解和實現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計的目標(biāo)。

4.2 加強政策執(zhí)行與管理協(xié)調(diào)

在加強政策執(zhí)行和管理協(xié)調(diào)方面，關(guān)鍵在于建立一個高效且透明的監(jiān)督機制，確保各級政府和相關(guān)部門不僅遵守節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策，而且有效執(zhí)行[6]。例如，可以通過定期審查和評估政策執(zhí)行情況，確保政策目標(biāo)得到實現(xiàn)。同時，加強國家和地方之間政策的協(xié)調(diào)和一致性，以解決不同地區(qū)在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和政策執(zhí)行中存在的差異。此外，建立合適的財政和政策激勵機制對于鼓勵私營部門和公眾參與節(jié)能建筑項目至關(guān)重要。這可能包括提供稅收減免、補貼、低利率貸款等措施，以降低節(jié)能項目的初始成本和風(fēng)險。還可以考慮建立公私伙伴關(guān)系（PPP）模式，促進政府與私營部門在節(jié)能建筑項目中的合作。通過這些措施，可以有效推動建筑行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻力量。

5案例研究

5.1國內(nèi)外成功的建筑節(jié)能案例分析

5.1.1江森自控亞太總部大樓

江森自控亞太總部大樓，坐落于上海市長寧區(qū)虹橋臨空經(jīng)濟園區(qū)。這座大樓是中國首個獲得LEED新建建筑鉑金級認(rèn)證、中國綠色建筑設(shè)計標(biāo)識三星級認(rèn)證和IFC-世界銀行EDGE認(rèn)證的建筑，在節(jié)能方面可達44%，節(jié)水率可達42%，并在材料的物化能源使用上節(jié)約達21%。這些成就得益于一系列創(chuàng)新的節(jié)能技術(shù)和策略的應(yīng)用，包括高效能源管理系統(tǒng)以優(yōu)化能源使用，智能化建筑控制系統(tǒng)來管理照明、供暖、通風(fēng)和空調(diào)，以及綠色建筑材料的廣泛應(yīng)用，如高效保溫材料和低輻射玻璃。此外，大樓還積極利用可再生能源，如太陽能系統(tǒng)，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，同時采用雨水回收和節(jié)水技術(shù)以降低水資源的消耗，并通過優(yōu)化室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，如使用低揮發(fā)性有機化合物材料，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，共同推動了建筑的節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展。

5.1.2 John J. Sbrega健康科學(xué)大樓

John J. Sbrega健康科學(xué)大樓是美國的一個典型高效節(jié)能建筑案例。其能源消耗強度（EUI）為51 kbtu/sf-yr，所有電力均來源于太陽能光伏。該建筑屋頂光伏發(fā)電量達65，000 千瓦時，校園光伏發(fā)電量為720，000 千瓦時，校園光伏使用率約為20%。此外，大樓的生活熱水全部來自太陽能熱水系統(tǒng)，共計265 千卡，實現(xiàn)了生活熱水使用的100%自給?？稍偕茉刺甲阚E抵消量為745，000 磅二氧化碳/年。年度能源成本強度（ECI）為1.6 美元/SF，基于90.1-2007基線節(jié)余為100%（可再生能源）和70%（非可再生能源）。采暖日（65℉）為5，884，冷卻日（50℉）為2，743，每周運營小時數(shù)為72小時。

5.2案例中借鑒之處

江森自控亞太總部大樓和John J. Sbrega健康科學(xué)大樓的案例展示了建筑節(jié)能設(shè)計的創(chuàng)新與成效，強調(diào)了綜合應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的重要性。這些技術(shù)包括高效的能源管理系統(tǒng)、智能化建筑控制、優(yōu)質(zhì)節(jié)能材料，以及可再生能源的利用。這兩個案例同時揭示了節(jié)能建筑在減少能源消耗和降低運營成本方面的長期經(jīng)濟效益，表明即便面臨較大的初始投資，其長期節(jié)能效果仍能顯著降低綜合成本。這些成功經(jīng)驗不僅指導(dǎo)了節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)，也提升了建筑的總體價值和用戶體驗，為未來的建筑節(jié)能設(shè)計提供了寶貴的參考。

6結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵在于整合創(chuàng)新技術(shù)、加強跨學(xué)科合作、提升專業(yè)人員的技能和知識、以及執(zhí)行有效的政策和管理。雖然面臨設(shè)計理念、細節(jié)處理、材料選用和政策執(zhí)行等多方面挑戰(zhàn)，但通過專業(yè)化培訓(xùn)和政策管理的協(xié)調(diào)，可以有效促進建筑節(jié)能設(shè)計的發(fā)展。國內(nèi)外成功案例的分析進一步證明了這些對策的有效性，并為未來的建筑節(jié)能設(shè)計提供了實用的參考。

參考文獻

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