基于节能设计的建筑全生命周期碳排放分析

基于节能设计的建筑全生命周期碳排放

分析

摘要：随着双碳目标的提出和建筑业高质量发展的需要，如何使传统的绿建节能设计在数字化、智能化背景下更好地发挥作用成为新的课题。

关键词：建筑碳排放；生命周期评价；节能设计

引言

在双碳政策下，建筑减碳作为减碳排放的重要一部分，推动建筑迈向近零能耗已成为我国建筑发展的必然趋势。而且，我国也推出了相应的标准来推动近零碳、零碳建筑的建设。本文以一职工篮球馆为例，从建筑设计、施工工艺、机电运行几个方面，对建筑减碳降耗的设计要点进行了简要分析，为建筑减碳降耗的设计提供设计参考。

1绿色建筑节地设计理念的实践应用

优先使用耕种价值低、环境价值低的地块。建筑用地在一定程度上会占用耕地或者具有生态环保价值的地块，但从绿色环保的角度看，应该尽量避免这种情况，建筑物选址时应该优先考虑生态环境价值低的地块，如荒地、盐碱地等，同时建筑设计中还要减少或者避免对耕地的占用，国家已经出台了政策法规，用于规范建设用地。合理设计平面布局和空间结构，提高土地利用率。节地设计的主要思路是减少对平面空间的占用，提升垂直空间的利用率，这一点在城市中尤其重要。因此，在现代化的建筑设计中尤其重视容积率、楼间距等参数的控制。理论上讲，容积率越高、楼间距越小，对土地的利用率就越高，但建筑设计不能仅仅考虑节约土地，还需关注到用户的居住和使用体验，过高的容积率会导致楼体密度过大，采光、居住隐私以及通风等都会受到严重的制约，因而绿色建筑节的设计需控制好节地与人居环境之间的平衡性，在满足居住要求的前提下适当提高容积率，减少楼间距，这样可以节约土地。另外，楼体高度也是影响土地使用率

的重要因素，目前城市中新建住宅多在高层建筑，其空间利用率较高。但一味地

增加楼梯高度也会带来负面的影响，主要表现为消防安全风险增高、上下楼效率

低下、火灾逃生难度增加等。实际上不同级别的城市在建筑物密度、高度设计方

面形成了不同的要求，住建部在２０２１年颁布了《关于加强县城绿色低碳建设

的意见》，其中对县城地区的新建住宅高度作出了规定，以６层为主，最高不得

超过１８层。但一、二线城市经济发达、人口密度高，依然可建设３０层以上的

高层和超高层建筑。

2节能设计的建筑全生命周期碳排放分析

2.1节水及水资源利用

我国占全球人口的22%、水资源总量的7%，水资源匮乏的问题突出。在建筑

节水方面，应从节水、污水处理、充分利用雨水的角度兼顾水资源的开发和使用，并采取分质供水、推广节水设备等节水措施。该工程设计了中水利用、下凹绿地、透水地面等应用。1）中水利用中水系统就是将废水的一部分经过回收和处理，

然后用来冲洗厕所，或者绿化。2）下凹绿地下凹绿地比周边道路或场地更低，

降雨时，雨水会先进入下凹绿地，而下凹绿地内的雨水则会先满足绿地的需要，

并蓄积地下水，降低树木绿化灌溉水量，实现资源的再利用。这一技术在干旱少

雨的北方地区具有较好的推广应用前景。3）透水地面在非机动车道路、地面停

车场及其他硬性地面上，均采用新型防水材料铺装。透水路面的透水透气性能较好，雨水可以快速渗透到地底，对土壤水分、地下水进行补给，维持土壤湿度，

提高地表植被和微生物的生长环境。铺有透水砖的区域，不会在下雨后出现积水；夏天，还可以吸收水、热，调整地面区域温度、湿度，有利于调整城市小气候，

降低城市热岛效应。

2.2主动式建筑节能设计

（1）设备系统的优化升级。建筑能耗的60%～70%来自室内采暖与空调，以

天然气、煤炭、电力等传统化石能源供能的方式耗能过大，且生产过程易对环境

造成破坏。近零能耗建筑结合空气湿度、温度等气候条件对传统设备系统进行优

化升级和创新组合，如在潮湿炎热的地区应用创新型混合冷却系统，利用吊扇提

高空气流速，扩大空调送风范围，提高组合后的设备性能和室内热环境指标的设

置标准，降低制冷负荷和空调耗能，作为被动式设计的补充手段，以较低能耗弥

补被动式设计的能效不足。（2）综合利用可再生能源。应用可再生能源系统替

代与平衡原有能源消耗为建筑供能，这是近零能耗建筑主动式技术的运作核心，

主要包括地源热泵供热供冷和太阳能光伏板发电等智能化技术集成系统。在高纬

度地区，采暖时长约为6个月，供暖用电需求大，住宅屋顶大面积铺设太阳能光

伏板或结合景观设立的太阳能装置，利用当地全年高日照辐射量提供建筑所需电能，目前已知的太阳能电池光电转换率最高为33%。在“双碳”背景下，科学家

持续致力于对新型矿质材料的研发，随着生产方式和建筑科技的创新发展，可降

低生产成本，使太阳能光伏板突破既有的发电效率，提高可再生能源利用率。

2.3机电设备设计

机电设备的设计选型通常按照围护结构的基本耗热量及内部因素（人员、照

明等）基准进行设计。机电设备可以采用可再生能源，如光能、风能、空气能、

地热能等作为设备的可靠动力。通过减少冷热能及电能的使用来达到较少的碳排

放的目的。机电设备能效应不低于现行国家标准《近零能耗建筑技术标准》

（GB/T51350）的规定，以及现行有关国家标准能效限定值的要求。能效比远远

优于国家规范要求，大大提升了能源利用率，充分节省了能耗，从而降低机电设

备的耗电量。（1）冷热源设备：根据建筑本地的气候特点，利用可再生能源，

如太阳能、空气能、地热能等，依据能源效率的高低、本地政策选用冷热源，并

选用经济性高的能源解决方案。（2）通风换气：结合建筑本身的设计方案，于

过渡季节，在采用门、窗自然通风的基础上，可选用无动力通风设备；冬季时，

采用新风热回收装置，全热交换器热回收率不低于70%，显热交换器热回收率不

低于75%。（3）供电电源：电源系统可选用单晶硅、多晶硅、光电建筑材料等，

满足建筑及设备用电需求。为了保证稳定供电，可采用蓄电池、接入市电等方式。应结合本地光照强度、建筑造型及周围环境选用单晶硅、多晶硅、光电建筑材料，合理选用安装形式、安装角度，保障光电转化率。（4）用电设备：照明设备可

选用高效的LED照明，其他机电设备选用可变频控制的设备。

2.4太阳能的利用