基礎(chǔ)能源設(shè)施碳約束的建筑方案設(shè)計(jì)

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摘要：低碳經(jīng)濟(jì)，是人類應(yīng)對(duì)全球溫室變化的戰(zhàn)略性選擇，也是很多國家發(fā)展模式的共同選擇。在提倡低碳環(huán)保的今天，節(jié)能減排已成共識(shí)。因此，研究建筑低碳化以及運(yùn)行低碳化具有非常高的實(shí)踐與理論意義，是一重大課題。

關(guān)鍵詞：低碳建筑；混合能源利用；低碳社區(qū)

1概述

參考了很多新建設(shè)施能源供應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，低碳減排被公認(rèn)是一個(gè)可優(yōu)化問題，目的是以最小的建設(shè)成本找到滿足溫室氣體排放目標(biāo)的能源供應(yīng)技術(shù)。建筑碳排放量占社會(huì)碳排放量的比例超過四分之一，成為社會(huì)三大碳源中僅次于工業(yè)的第二大碳源。其中，建筑運(yùn)行又是建筑全生命周期碳排放量構(gòu)成中的重要一環(huán)，占比高達(dá)75%以上，具備減排成本相對(duì)較低的特征，更重要的是，比其它行業(yè)有更大的潛力來優(yōu)化及提高低碳技術(shù)。建筑物能源使用后碳排放量的減少將為我國乃至地球做出重要貢獻(xiàn)。其中包括通過適當(dāng)?shù)囊?guī)劃和設(shè)計(jì)消除新建筑設(shè)施日常運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的排放。一種方法是通過改進(jìn)建筑施工和材料標(biāo)準(zhǔn)來減少能源消耗，例如通過改變建筑結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)顯著的排放量減少，但是成本造價(jià)極其昂貴，往往是不切實(shí)際的。另一種方法是建材、機(jī)器制造、施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi)，減少石化燃料使用，提高效率，降低碳排放量。

2低碳技術(shù)及應(yīng)用

屋頂節(jié)能是利用智能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望，如太陽能集熱屋頂和可控制的通風(fēng)屋頂?shù)?。門窗節(jié)能一般可采用中空玻璃，鍍膜玻璃(包括反射玻璃、吸熱玻璃)高強(qiáng)度防火玻璃(高強(qiáng)度低輻射鍍膜防火玻璃)、磁控真空濺射方法鍍制含金屬銀層的玻璃以及最復(fù)雜特別的智能玻璃。建筑設(shè)施的取暖、制冷和照明是消耗能源的主要部分，可采用熱泵系統(tǒng)、置換式新風(fēng)系統(tǒng)、地面輻射取暖。一般商業(yè)建筑均采用熱泵系統(tǒng)，新建住宅使用天然氣取暖較多。未來要充分利用獲取廣泛可再生的新能源，如太陽能，其是大自然中取之不盡用之不竭的寶貴能源。定義為被動(dòng)發(fā)電技術(shù)，如太陽能熱水器、光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽板、光電窗間墻、光電天窗以及光電玻璃幕墻等等。外墻節(jié)能保溫技術(shù)，稱為復(fù)合墻體，墻體內(nèi)或外附保溫層和夾心保溫層三種。在國內(nèi)采用夾心保溫的作法較多，在其它發(fā)達(dá)國家及發(fā)展中國家，大多采用外附發(fā)泡聚苯板的作法，例如德國，外保溫建筑占建筑總量的80%，而其中70%均采用泡沫聚苯板。采用低碳能源是指通過大力發(fā)展清潔能源，包括太陽能、風(fēng)能、水能等來擺脫煤炭、石油等化石能源的依賴，最大限度的降低碳排放量。其包括火電減排、汽車減排、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、資源回收、打造綠色工廠等。我們目前正處在一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期，主要目標(biāo)是推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以達(dá)到節(jié)能減排的目的。我國大量使用的化石能源，煤炭等不可再生能源，消耗嚴(yán)重，違背可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，向清潔可再生能源發(fā)展。同時(shí)化石能源還帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，例如霧霾等。對(duì)低碳能源供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行有效成本的設(shè)計(jì)，可以知曉各種可用技術(shù)的技術(shù)影響，開發(fā)成本和財(cái)務(wù)可行性的評(píng)估以及該方案對(duì)能源相關(guān)排放的評(píng)估。建筑水平的技術(shù)，如熱泵和太陽能光伏，可以對(duì)電力需求和配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。其它技術(shù)如太陽能熱板可用于供熱。這些技術(shù)也可以作為混合系統(tǒng)組合使用，由兩個(gè)或更多的可再生供熱或電力供應(yīng)技術(shù)組成，以滿足總體能源需求。技術(shù)進(jìn)步降低電力碳排放強(qiáng)度主要是借助的技術(shù)的力量，使得電力中的一次高碳能源清潔化、低碳化，以達(dá)到降低單位電力碳排量的目標(biāo)。在我國的發(fā)電結(jié)構(gòu)中，火電占據(jù)絕對(duì)比重，水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電均可以視為無碳排放。因此，技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)電力排放強(qiáng)度降低的路徑主要是通過技術(shù)手段降低單位電力煤耗值，以達(dá)到總體降低電力排放強(qiáng)度的目的。而通過上文的研究發(fā)現(xiàn)，我國火電發(fā)電煤耗值與日本、意大利等發(fā)達(dá)國家相比依然存在不少差距，這表明通過技術(shù)手段降低火電發(fā)電煤耗值從而降低電力排放強(qiáng)度依然存在較大的潛力。在我國電力碳排放強(qiáng)度中，很大程度上取決于火電的結(jié)構(gòu)比重，而火電又依靠大量的煤炭資源。因此，火電結(jié)構(gòu)越高，也就是電力中間接用煤越多，電力碳排放強(qiáng)度越高，相反較低的火電比重，也就意味著較高的風(fēng)電、水電、核電等無碳電力結(jié)構(gòu)，通過稀釋作用使得電力碳排強(qiáng)度降低。因此，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，也就是降低火電的比重以及電力中的間接用煤量，提高可再生能源的發(fā)電比例，降低電力碳排放強(qiáng)度。人們對(duì)清潔能源的需求持續(xù)增長，例如電力，供電部門希望對(duì)電網(wǎng)輸送和配置進(jìn)行優(yōu)化，因此智能電網(wǎng)就勢(shì)在必行。智能電網(wǎng)可以改善用電高峰期的困難，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的分布式和分散性。未來智能電網(wǎng)市場(chǎng)的增長潛力非常大，而智能電網(wǎng)的發(fā)展離不開嵌入式處理器和微控制器，以提供低功耗和低成本的解決方案。能源新政中，將大力發(fā)展光伏發(fā)電、風(fēng)電、水電等。另外，使用電力的電機(jī)設(shè)備耗電占社會(huì)總耗電量的一半以上，電機(jī)節(jié)能也不能忽視。我國經(jīng)濟(jì)增長直接帶動(dòng)了電動(dòng)機(jī)的需求，十大節(jié)能重點(diǎn)工程之一的電機(jī)行業(yè)的目標(biāo)是電機(jī)的平均能耗下降25%左右。未來，調(diào)速技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各類交流電機(jī)、高效率電機(jī)。

3結(jié)語

通過對(duì)建筑碳排量影響因素的實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，電力碳排放強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度對(duì)建筑碳排量的影響起負(fù)效應(yīng)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口規(guī)模對(duì)建筑碳排量的影響起正效應(yīng),并且電力排放強(qiáng)度對(duì)建筑碳排量的抑制作用在加強(qiáng)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)建筑碳排量的拉升作用在加強(qiáng)。電力碳排放強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)和能源強(qiáng)度的抑制作用難以抵消由經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口規(guī)模拉動(dòng)的建筑碳排量增長。研究還進(jìn)一步指出，促進(jìn)建筑行業(yè)低碳化發(fā)展就是要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低能源強(qiáng)度以及電力碳排放強(qiáng)度，而這種發(fā)展成效顯著與否直接取決于能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、能源強(qiáng)度以及電力排放強(qiáng)度的降低所帶來的抑制作用能否顯著抵消經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高和人口規(guī)模擴(kuò)大所帶來的推動(dòng)作用。通過對(duì)建筑低碳化發(fā)展路徑研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化建筑能源結(jié)構(gòu)需要從促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步以及改革價(jià)格體系做起；降低建筑能源強(qiáng)度則需要促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、調(diào)整能源價(jià)格以及培育低碳意識(shí)；降低電力碳減排強(qiáng)度則有技術(shù)進(jìn)步以及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩條路徑。

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作者:蔣陽雪 蔣劍芳 單位:浙江翰城建筑設(shè)計(jì)有限公司