浅谈建筑中节能减排的技术措施

发表时间:2021/9/3   来源:《建筑实践》2021年第40卷第11期   作者:程文星
[导读] 为应对气候变化,我国提出碳达峰、碳中和“双碳”目标。
        程文星
        云南水利水电职业学院,昆明,650000
        摘要: 为应对气候变化,我国提出碳达峰、碳中和“双碳”目标。本文以“双碳”为研究背景,对建筑节能减排现状进行了简单阐述,分析了土木建筑领域是温室气体重点排放源之一,通过对建筑前期的项目选址阶段、建筑设计阶段和施工及使用阶段提出了当前常见的节能减排措施,有助于提高建筑选址、设计、施工及运营水平,促进建筑行业实现碳达峰、碳中和目标。
        关键词: 绿色建筑  节能  减排  碳达峰  碳中和
 

引言
        随着各国二氧化碳排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁,为应对气候变化,我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标。建筑碳排放是温室气体的主要碳排放源之一,2018年建筑业全过程碳排放总量为49.3亿吨CO2,占全国碳排放比重的51.3%。其中,建材生产阶段排放27.2亿吨,建筑施工阶段排放1亿吨,建筑运行阶段排放21.1亿吨。因此,建筑节能减排是实现“碳达峰、碳中和”的重要一环。
        在“十四五”期间,建筑业将以“双碳”为目标,在生产、制造环节、设计、施工、管理和监督环节履行节能减排,并采用先进的节能技术、工艺和材料,推进产业升级,发展绿色建筑。2030年前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低,再通过植物造树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,2060年前实现二氧化碳“零排放”,让国民享受更舒适、更方便、更健康的生态环境。
        本文以“双碳”目标为背景,对建筑前期的项目选址阶段、建筑设计阶段和施工及使用阶段提出了当前常见的节能减排措施,有助于提高建筑选址、设计、施工及运营水平,促进建筑行业实现碳达峰、碳中和要求。
        
1 绿色建筑
        绿色建筑也称生态建筑、生态化建筑、可持续建筑,在建筑全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,实现与自然和谐共生的高性能建筑。节能、环保、健康舒适、讲求效率为其主要特征。绿色建筑追求自然、建筑、人的和谐统一,其内涵是减少能源、资源消耗,减少对环境的破坏、增加接近自然的感觉,并尽可能采用有利于提高居民品质的新技术、新材料,满足新时代碳中和发展要求的建筑。
2 节能减排措施
        建筑节能减排主要体现在建筑前期的项目选址阶段、建筑设计阶段和施工及使用阶段三个方面。通过合理的选址规划,保护原生态系统,减少对周边环境的影响破坏,且充分考虑自然通风、日照、交通等因素;通过再生资源的高效循环利用,采用太阳能、风能、地热、生物能等自然能源,采用生态技术实现废物的无害化和资源化处理,减少废水、废气、固体废物的排放。使室内空气中各种污染物质含量达到控制目标,保证室内通风、日照条件良好。
2.1 建筑设计前项目选址
        1. 避开危险地段和不利地段,如活动断裂地带中容易发生地震的部位及其附近区域,古河道、旧池塘、沼泽地、沙滩上等地下水位较浅或软弱土的地方。
        2. 民用建筑以居民生活质量和舒适度为选址要义,既不紧邻大道和城市中心区域,也不在杳无人烟的偏僻山区。在选择过程中,仔细调研备选地的气候、地质等条件,充分利用原有自然环境和有利条件,对施工设计进行充分论证分析,规划居民的朝向及规格。
2.2 建筑设计中的节能减排
        随着民用高层建筑物越来越多,提高公共区域的绿化率、增加环保节能材料的方法,设计一个平衡、舒适的高空居住环境。
        1. 尽量多个角度向阳
        采用追逐阳光的方式,实现居民住宅向阳的要求。高层民用住宅具有鲜明的高低差异,可供选择的户型格局丰富,各个房间的日照时间差异很大。为满足节能环保生态的要求和创造更多的光照时间,控制好每个楼的楼间距,设计南北通透型房子,确保单个住宅均有规定的光照时间,以满足居民采光需求。
        2. 善于利用自然风
        节能设计中,充分利用风能来满足居民对冬暖夏凉的要求,充分利用自然风,通过合理的规划建筑物之间的间距,根据当地的风向,合理布局,尽量减少对夏季自然风的阻挡,避免冬季有过多的风吹向建筑。在建筑内部形成过堂风,使住宅内的空气流动顺畅。通过对自然风的有效利用,减少使用空调、地暖等能源,起到节能减排的作用。
        3. 充分利用保温层
        随着外墙、屋面保温技术发展,在高层民用建筑设计过程中,在建筑物的外墙、屋面、墙、梁、柱等部位采取保温技术,起到冬暖夏凉的作用。
        4. 科学设计阳台
        采用挑出式阳台,既可提高建筑面积,同时为住宅形成遮阳区。不仅起到节能作用,还起到平衡建筑内部的生态系统的作用。


        5. 使用节能窗户
        随着建筑高度的不断增加,所受承受的风力、气压不断增大,对窗户作用越明显,其隔声、防风、抗压的要求更高,通过安装合适的节能窗有效地降低能耗,减少光污染。
        6. 利用水资源
        高层民用建筑的绿色设计时,根据建筑所处的地理环境,设计规划出合理的给排水系统,可充分利用水的流向和回收。对雨水中水回收利用,通过雨水的收集、节流、储存、处理实现水资源循环使用,实现建筑设计的节能、生态、健康、效率发展。
2.3 建筑施工及使用中的节能减排
        1. 提高碳基能源利用率、降低建筑能耗
        在建筑生产过程中,每一道工序都消耗能源及资源,通过减少使用碳基类能源以减少二氧化碳排放。使用低碳建筑材料,充分利用城市垃圾及工业废弃物,升级能源消费结构不使用落后产能,对现有产业进行调整引进,推动产业全面优化。
        开发可循环利用的新能源,这些能源大部分是由太阳、地球内部的热能转化而来,具有污染少、储量较大的特点,可缓解石化能源的缺乏。如太阳能、风能、地热能、潮汐能以及这些能源的衍生物等。在建筑中,通常使用天然气、地源热泵和空气能热泵等清洁能源,安装LED照明,使用具有减量化、环保、可循环利用的材料如水蓄冷、透水混凝土及雨水收集等。
        2. 建筑材料循环利用
        随着城镇化进程的推进,拆迁造成大量旧建筑建材的废弃物。将旧建材进行筛选分类或粉碎进行回收利用,用于建设道路的材料,加工砖、砌块和混凝土的原材料,实现减少上游资源的投入,处理下游建筑废弃物,充分实现资源的减量化与废弃物资源化,达到节能减排的目标。
        针对已发生化学、物理损耗的旧建材废弃物,不能满足当前使用标准,若继续使用会带给建筑潜在安全隐患,部分废弃物可在升级的产业中作为原材料使用,以实现废弃物资源化的目标。
        为保证将建筑材料循环利用,必须加强行业监督管理,制定相应的政策措施引导、规范市场,可明确制定行业标准来规范对废旧与一定的税收优惠、及时进行价格引导等,实现旧建材废弃物的有序回收,建立高效安全的流通渠道,避免发生违法使用废旧建材。
        3. 新型建筑产业化发展
        为了提高资源生产效率、降低其消耗量,发展建筑工程产业化,推行产业化住宅与节能化公共建筑,采用以工厂化生产代替了传统人工现场作业,在场外完成混凝土,在工厂制造组合,然后到工地现场组装的方式,可提高对设备及机械的利用率,还能节省原料,且保证产品性能及质量的稳定性。
        装配式建造方式对于绿色建筑节能减排的意义重大,相比传统建造方式,装配式建筑可以节水90%,降低70%的废物、废渣以及大气污染。此外,采用装配式施工方式可避免在施工现场产生污水、垃圾、噪音、以及有害气体、粉尘等,能充分地体现绿色建筑的理念。
        对办公、旅游、科教文卫、运输等公共建筑,耗能量是普通住宅建筑的十几倍。通过建立一套完整的节能监管体系及相应的能耗检测平台,规范公共建筑的能耗量,引导公共建筑的全过程进行低碳管理,同时建立公开奖惩机制,公示能效测评结果。
2.4 环保新型材料的研发
        绿色建筑的关键在于建筑材料的“绿色”,建筑外墙的保温性能、门窗的密闭性决定着建筑的能耗,墙体采用黏土砖即是对自然环境的破坏,装饰材料释放各种氨、氡、甲醛、苯有害气体对居住环境造成污染。随着生活水平的不断提升,生态文明的意识不断提高,对环境要求逐步提高,由于传统建筑材料基本上对环境生态造成一定破坏,研发能达到碳中和的新型材料势在必行。
        新型建材的合理开发利用大量工业废弃物质,降低自然资源的消耗,同时,产品达到使用寿命后,能作为再生资源加以利用,以减少或避免对人类生存环境生态的污染。目前国际上,绿色、生态的环保型建材主要包括:新型墙体材料、新型保温隔热材料、装饰装修材料和无机非金属等。
3. 结束语
        在建筑全周期内实施建筑节能减排低碳,不能忽略设计、施工、管理及运营中任何一个环节。通过利用原有自然环境和有利条件规划住宅的朝向及规格,提高公共区域的绿化率、增加环保节能材料的设计方法,使用低碳建筑材料、利用城市垃圾及工业废弃物、升级能源消费结构,将节能环保生态技术贯穿于工程建设的全过程中,加强监管节能减排标准的实施,特别是对重点环节以及薄弱领域,实现资源的减量化与废弃物资源化,才能实现节能减排的理念,达到“碳达峰、碳中和”目标。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国国家标准-GB    50189-2015公共建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2015
[2] 宗敏,绿色建筑设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2010
[3] 中国建筑能耗研究报告(2020)成果发布
[4] 周浪,姚涛,朱晓光.既有公共建筑检测鉴定过程中绿色建筑化思维的几点探讨[A].第十届建构筑物改造和病害处理学术研讨会、第五届工程质量学术会 议论文集[C]. 2014
[5] 刘颖,肖宏.节能减排--绿色建筑从节能墙体谈起[J].环境保护.2007(24)
[6] The energy saving potential of natural ventilation for residential building in Guangzhou [A]. 2010年建筑环境科学与技术国际学术会议论文集[C]. 2010
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