建筑業(yè)歷來是碳排放的隱形“大戶”之一。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，建筑貢獻了全球碳排放總量的三分之一，與交通業(yè)、工業(yè)相當。
2021年底，中國建筑節(jié)能協(xié)會能耗專委會公布了《中國建筑能耗研究報告》，統(tǒng)計了2019年中國“建筑全過程”的碳排放總量，為49.97億噸，占當年全國碳排放總量的50.6%。
“建筑全過程”中，許多環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生碳排放，從鋼筋水泥混凝土等建材的生產(chǎn)和運輸，施工，再到竣工后的運營維護，直至多年以后的廢棄和拆除。
一棟建筑的全生命周期漫長，涉及的環(huán)節(jié)和流程眾多。那么，讓建筑實現(xiàn)“零碳”，可能嗎？
零碳建筑的“加減法”
20世紀開頭，玻璃幕墻迅速成為整個世紀的寵兒，但早期玻璃幕墻的締造者們或許沒能預料到，這些玻璃盒子逐漸成為能耗“黑洞”。
光污染、保溫性能差，許多高層玻璃幕墻無法打開，通風和溫度調(diào)節(jié)完全依賴空調(diào)等機電設備。許多城市都開始反思，如何改造一批玻璃幕墻公共建筑，以降低能耗。
如今，越來越多的設計者開始在建筑孕育的早期階段，思考如何節(jié)能減排。
最近，成都天府新區(qū)出現(xiàn)了一個“近零碳建筑”——中建濱湖設計總部。它的建造者來自中建西南設計研究院。
通過“加減法”，建造者在成都打造了一座“近零碳建筑”。本文圖片均為中建西南設計研究院 提供
要達到“近零碳”，一棟建筑首先得做點減法。
在成都，中建西南院的建造者們研究起了風。他們利用“計算流體動力學CFD”模擬室外風環(huán)境，希望能充分利用自然通風，減少對空調(diào)等機電的依賴。大樓采用“氣象跟蹤技術(shù)自控天窗”，能通過感應器自動開啟。建造者們還在中庭安裝了可開啟的電動天窗，配合風機，利用熱壓和風壓誘導建筑內(nèi)的自然通風。
除了研究風，中建西南院的建造者們還研究起了光。他們對大空間采光進行模擬，在合適的位置設計了采光天井，這使得87%的功能房間達到了自然采光標準。
同時，中建濱湖設計總部的幕墻采用了一種特殊材質(zhì)玻璃——三銀雙中空Low-E玻璃。兩層空腔具有更好的保溫性能，節(jié)省能耗。
三銀雙中空Low-E玻璃示意圖
經(jīng)過種種低能耗設計的中建濱湖設計總部，年平均能耗降低至40-80千瓦時/平方米，每年可以節(jié)省用電186萬度，減少二氧化碳排放約1027噸。
減少能耗只是第一步，要讓一棟建筑做到“近零碳”，還需要做點加法——發(fā)電和儲能。
中建濱湖設計總部擁有8000多平方米的屋頂花園，像是給建筑戴上了“防曬帽”，大樓還設計了540平方米的分布式光伏面板，裝機容量86.4千瓦，年發(fā)電量約為6.9萬度。
設計總部的地下室是大型儲能機房，機房中的運維系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控發(fā)電量及用電量。
高原上的“零碳實驗”
在青藏高原東北邊緣的四川省阿壩州若爾蓋縣下熱爾村，高寒高海拔下，中建西南院的建造者為160個孩子打造了一棟新校舍，它的首要目標就是抵御嚴寒。
在高原，建造者們面對的是一連串的限制條件。匱乏的資源，薄弱的生態(tài)環(huán)境，有限的經(jīng)費。不能大拆大建，也無法選擇空調(diào)、暖氣片等常見的取暖設備。更不能盲目堆砌一些高技術(shù)卻容易故障、難以維護的新奇設備。
中建西南院利用當?shù)氐奶柲苜Y源，建造了一棟充滿陽光的校舍，這棟校舍被命名為“暖巢一號”。
建造者們先是重新設置了建筑朝向，以提高太陽能的利用效率。
為提高太陽能的利用效率，調(diào)整建筑朝向
接著，他們在建筑內(nèi)部劃分不同區(qū)域，把建筑布局為“暖區(qū)”和“次暖區(qū)”，解決了室內(nèi)供暖問題。宿舍等“暖區(qū)”位于建筑南面，北面較冷的“次暖區(qū)”留給衛(wèi)生間等附屬用房，樓梯間則作為緩沖區(qū)域。
坡頂還開設了斜天窗，直接陽光集熱。
這一切都是為了最大程度地減少熱量損失。建造者們還利用了建筑能耗模擬軟件，模擬當?shù)氐娜照蘸蜌饬?，對建筑布局進一步優(yōu)化。確定門、窗的朝向和開口面積，模擬室內(nèi)外冷暖氣流交換，并在建筑南側(cè)設計了雙層墻體。加強外圍結(jié)構(gòu)的隔熱性能，使其節(jié)能率達到65%以上。
經(jīng)過一個冬天的實驗測試，暖巢一號的御寒能力有些驚人，沒有輔助采暖，在室外-20°C的寒夜，孩子們的宿舍室溫能維持在10°C。
這項高原上的零碳實驗，或許是多重限制條件下“不得已”的選擇。但暖巢一號的成功，證明了高寒高海拔地區(qū)，仍能因地制宜，設計出可持續(xù)的近零碳排建筑。而眼下，進一步優(yōu)化設計的“暖巢二號”也即將誕生。
為實現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共生，中國的建造者們?nèi)栽诓粩嗵剿餍碌奶魬?zhàn)。（素材來源：澎湃新聞）
