基础能源设施碳约束的建筑方案设计

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摘要：低碳经济，是人类应对全球温室变化的战略性选择，也是很多国家发展模式的共同选择。在提倡低碳环保的今天，节能减排已成共识。因此，研究建筑低碳化以及运行低碳化具有非常高的实践与理论意义，是一重大课题。

关键词：低碳建筑；混合能源利用；低碳社区

1概述

参考了很多新建设施能源供应的设计方案，低碳减排被公认是一个可优化问题，目的是以最小的建设成本找到满足温室气体排放目标的能源供应技术。建筑碳排放量占社会碳排放量的比例超过四分之一，成为社会三大碳源中仅次于工业的第二大碳源。其中，建筑运行又是建筑全生命周期碳排放量构成中的重要一环，占比高达75%以上，具备减排成本相对较低的特征，更重要的是，比其它行业有更大的潜力来优化及提高低碳技术。建筑物能源使用后碳排放量的减少将为我国乃至地球做出重要贡献。其中包括通过适当的规划和设计消除新建筑设施日常运转所产生的排放。一种方法是通过改进建筑施工和材料标准来减少能源消耗，例如通过改变建筑结构来实现显著的排放量减少，但是成本造价极其昂贵，往往是不切实际的。另一种方法是建材、机器制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少石化燃料使用，提高效率，降低碳排放量。

2低碳技术及应用

屋顶节能是利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望，如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。门窗节能一般可采用中空玻璃，镀膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)高强度防火玻璃(高强度低辐射镀膜防火玻璃)、磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及最复杂特别的智能玻璃。建筑设施的取暖、制冷和照明是消耗能源的主要部分，可采用热泵系统、置换式新风系统、地面辐射取暖。一般商业建筑均采用热泵系统，新建住宅使用天然气取暖较多。未来要充分利用获取广泛可再生的新能源，如太阳能，其是大自然中取之不尽用之不竭的宝贵能源。定义为被动发电技术，如太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等等。外墙节能保温技术，称为复合墙体，墙体内或外附保温层和夹心保温层三种。在国内采用夹心保温的作法较多，在其它发达国家及发展中国家，大多采用外附发泡聚苯板的作法，例如德国，外保温建筑占建筑总量的80%，而其中70%均采用泡沫聚苯板。采用低碳能源是指通过大力发展清洁能源，包括太阳能、风能、水能等来摆脱煤炭、石油等化石能源的依赖，最大限度的降低碳排放量。其包括火电减排、汽车减排、节能、循环经济、资源回收、打造绿色工厂等。我们目前正处在一个重要的经济转型期，主要目标是推动能源结构转型以达到节能减排的目的。我国大量使用的化石能源，煤炭等不可再生能源，消耗严重，违背可持续发展战略，需要转变能源结构，向清洁可再生能源发展。同时化石能源还带来了严重的环境污染，例如雾霾等。对低碳能源供应系统进行有效成本的设计，可以知晓各种可用技术的技术影响，开发成本和财务可行性的评估以及该方案对能源相关排放的评估。建筑水平的技术，如热泵和太阳能光伏，可以对电力需求和配电网的设计产生重大影响。其它技术如太阳能热板可用于供热。这些技术也可以作为混合系统组合使用，由两个或更多的可再生供热或电力供应技术组成，以满足总体能源需求。技术进步降低电力碳排放强度主要是借助的技术的力量，使得电力中的一次高碳能源清洁化、低碳化，以达到降低单位电力碳排量的目标。在我国的发电结构中，火电占据绝对比重，水电、核电、风电、太阳能发电均可以视为无碳排放。因此，技术进步促进电力排放强度降低的路径主要是通过技术手段降低单位电力煤耗值，以达到总体降低电力排放强度的目的。而通过上文的研究发现，我国火电发电煤耗值与日本、意大利等发达国家相比依然存在不少差距，这表明通过技术手段降低火电发电煤耗值从而降低电力排放强度依然存在较大的潜力。在我国电力碳排放强度中，很大程度上取决于火电的结构比重，而火电又依靠大量的煤炭资源。因此，火电结构越高，也就是电力中间接用煤越多，电力碳排放强度越高，相反较低的火电比重，也就意味着较高的风电、水电、核电等无碳电力结构，通过稀释作用使得电力碳排强度降低。因此，优化能源结构，也就是降低火电的比重以及电力中的间接用煤量，提高可再生能源的发电比例，降低电力碳排放强度。人们对清洁能源的需求持续增长，例如电力，供电部门希望对电网输送和配置进行优化，因此智能电网就势在必行。智能电网可以改善用电高峰期的困难，同时实现电力生产的分布式和分散性。未来智能电网市场的增长潜力非常大，而智能电网的发展离不开嵌入式处理器和微控制器，以提供低功耗和低成本的解决方案。能源新政中，将大力发展光伏发电、风电、水电等。另外，使用电力的电机设备耗电占社会总耗电量的一半以上，电机节能也不能忽视。我国经济增长直接带动了电动机的需求，十大节能重点工程之一的电机行业的目标是电机的平均能耗下降25%左右。未来，调速技术将广泛应用于各类交流电机、高效率电机。

3结语

通过对建筑碳排量影响因素的实证研究发现，电力碳排放强度、能源结构、能源强度对建筑碳排量的影响起负效应，而经济发展与人口规模对建筑碳排量的影响起正效应,并且电力排放强度对建筑碳排量的抑制作用在加强，而经济发展对建筑碳排量的拉升作用在加强。电力碳排放强度、能源结构和能源强度的抑制作用难以抵消由经济发展、人口规模拉动的建筑碳排量增长。研究还进一步指出，促进建筑行业低碳化发展就是要优化能源结构、降低能源强度以及电力碳排放强度，而这种发展成效显著与否直接取决于能源结构的优化、能源强度以及电力排放强度的降低所带来的抑制作用能否显著抵消经济发展水平提高和人口规模扩大所带来的推动作用。通过对建筑低碳化发展路径研究发现，优化建筑能源结构需要从促进技术进步以及改革价格体系做起；降低建筑能源强度则需要促进技术进步、调整能源价格以及培育低碳意识；降低电力碳减排强度则有技术进步以及能源结构优化两条路径。

参考文献：

[1]韩放.低碳式建筑设计技术及方法[J].民营科技,2013.

[2]黎梦瑶,张艳梅.桂林市星级酒店低碳化发展路径研究[J].旅游纵览月刊,2015(5).

[3]张天凯.浅析我国建筑施工技术[J].科技创新与应用,2012.

作者:蒋阳雪 蒋剑芳 单位:浙江翰城建筑设计有限公司