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碳中和建筑一定是零能耗建筑吗?

日期: 2020-12-21
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  城市化浪潮推动全球建筑业空前增长,对遏制气候变化的努力构成挑战。中国能否实现2060年“碳中和”目标,建筑行业的角色至关重要。建筑行业实现“碳中和”是可以做到的,但必须在战略规划、政策法规、行业标准、教育培训和社会意识强化等方面付出长期努力。

  建筑业占全球能源和过程相关二氧化碳排放的近40%。根据国际能源署 (IEA) 和联合国环境规划署 (UNEP) 发布的《2019年全球建筑和建筑业状况报告》,2017年至2018年,全球建筑行业的排放量增长了2%,达到历史最高水平。更令人担忧的是,到2060年,全球人口有望达到100亿,其中三分之二的人口将生活在城市中。要容纳这些城市人口,新增建筑面积2300亿平方米,需将现有建筑存量翻倍。如此巨大的建筑需求,加上城市化程度的不断提高,意味着建筑行业的温室气体排放量将持续上升。

  鉴于建筑行业在全球应对气候变化挑战的重要性,为了在2060年前实现“碳中和”以更好地应对气候变化,中国必须在未来几十年内大幅减少建筑业的碳排放。IEA和UNEP的报告建议,建筑行业应采取适当措施扭转其碳排放上升的趋势,并以每年3%的速度提高建筑的能源效率。但到2050年,现有建筑面积的近三分之二仍将在使用。因此,要建设低碳或“碳中和”的建筑环境,就必须同时解决新建建筑和既有建筑的问题,即内含碳排放和运营碳排放。这就要求到2030年新建建筑应达到净零碳排放。

  

碳中和建筑一定是零能耗建筑吗? 


  然而,建筑行业目前的排放水平对中国实现“碳中和”目标构成了挑战。根据中国建筑节能协会能耗统计专委会发布的《中国建筑能耗研究报告(2019)》,中国建筑行业的碳排放将继续增加,达到峰值时间预计为2039年前后——也就是说,在全国碳排放总量达峰之后,建筑行业的碳排放仍将继续增长9年。因此,中国能否在2060年前实现“碳中和”,将在一定程度上取决于建筑业的表现。

  在碳中和霸占各大媒体榜单前列的时候,国内很多省市纷纷推出了超低能耗建筑的促进措施,也有很多地方建起了零能耗建筑示范建筑。这就让很多朋友咨询小编:碳中和建筑和零能耗建筑有什么区别?碳中和建筑一定是零能耗建筑吗?下边小编就根据自己搜集到的资料给大家分析一下。

  1、零能耗建筑

  零能耗建筑:“零能耗”并不是指建筑能耗为零,而是在近零能耗建筑基础上,通过充分利用可再生能源,实现建筑用能与可再生能源产能的平衡。

  2、碳中和(Carbon neutrality)

  碳中和(Carbon neutrality):是指企业、团体或个人测算在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。其中,1个碳信用额表示避免产生或减少了1吨二氧化碳,碳信用通常在政府和企业之间进行交易。

  根据住房和城乡建设部2019年4月发布的国家标准《建筑碳排放计算标准》,建筑碳排放的定义是:建筑物在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和,以二氧化碳当量表示。

  3、关于碳排放

  建筑在使用过程中的碳排放被称为“运营碳排放”。

  建筑在建设过程中产生的碳排放主要来源于钢铁、水泥、玻璃等建筑材料的生产和运输,以及现场施工过程。这部分排放被称为“内含碳排放”。

  可以看到,无论是零能耗还是碳中和,归根到底都不是“无能耗”或者“无排放”,都是通过各种手段,实现耗能、碳排放被抵消,实现平衡。而且零能耗主要是指建筑物在运营方面的能耗,从某种意义上来说,它只是碳中和其中的一个环节。碳中和则包含了建筑的全生命周期,甚至还包括了建筑材料的生产阶段。因此零能耗和碳中和,两者覆盖的范畴不同,在建筑物生命周期中所占的长度也不同。

  具体体现在建筑设计上,意味着不完全相同的设计思路和技术手段,一起来看两个典型建筑示例。

  碳中和建筑

  波士顿大学(Boston University以下简称“BU”)计算和数据科学中心

碳中和建筑一定是零能耗建筑吗?

  这座19层的建筑是无碳和无燃料的,没有连接到大楼的天然气管道;与之替代的是31个地热井,每个1500英尺深,将通过地源热泵交换加热和冷却系统。就像冰箱压缩机把热量从冰箱里抽出来一样,夏天的时候,水会把热量从建筑物里抽出来,然后在冬天时把来自地球的热量输送到建筑物里。

  该建筑的电力系统,将不会直接由可再生能源供电。但南达科他州一个风力发电场产生的可再生能源将会承载该中心的电力负荷。BU在那个风力发电场投资了可再生能源,并认为这比在新英格兰建造更多的可再生能源,还能产生更大的影响。新英格兰已经安装了如此多的可再生能源,以至于一个新的风力发电场不太可能取代煤炭的使用。

  该建筑用偏移堆砌的书堆形状让一系列的屋顶梯田和绿色屋顶一路上升,而不仅仅是在顶部才能种植绿化。这一形状也引发了一些争议,这座大楼将以305英尺高度成为波士顿大学校园最高的建筑,坐落在校园英联邦大道上。卡尔伯格说:“人们对它的外观有自己的看法--我就不这么认为了。”

  三层玻璃的窗户系统,可以在冬天保持室内的热量;而建筑物的外部将有固定的阴影,可以在夏季保护建筑物的内部不受阳光的影响,这要归功于百叶窗的对角线和垂直板条。这样,再加上用水代替空气来取暖和冷却的热能系统,将使建筑更加节能。

  零能耗建筑

  麦当劳迪士尼度假区旗舰店

碳中和建筑一定是零能耗建筑吗?

  麦当劳的旗舰店——迪士尼的目标是成为第一家纯零能耗快速服务餐厅,这代表着麦当劳致力于通过“规模效益”来建设一个更美好的未来。餐厅融合了可见和有影响力的变革象征,运用建筑和技术来稳固自己在未来的地位。

  建筑师优化了建筑和厨房系统,降低了能耗,并且应用场地发电措施,其中包含有面积为约1740平方米的光伏板、约447平方米的玻璃集成光伏板、25个离网停车场产生的能量超过餐厅使用的能量。

  利用潮湿的亚热带气候,该建筑全年有65%的自然通风。百叶窗由室外湿度和温度传感器操作,在需要空调时自动关闭。一个室外的“门廊”以木制百叶窗墙和风扇为特色,以创造一个室内餐厅的延伸。

  一个强有力的教育策略是该项目的一个目标。建筑本身也成为一个叙事工具,除了室内墙图形,互动视频内容,游戏独特的位置。这家餐厅教给所有年龄段的游客如何在建筑、系统和个人尺度上成为更敬业的环境管理员。

  两者得兼

  当然,也有既碳中和又零能耗的建筑,比如苹果公司新总部园区Apple Park。

碳中和建筑一定是零能耗建筑吗?

  该项目主要采用5项被动式技术,包括:1)自然采光;2)自然通风;3)室内外绿植景观;4)建筑外遮阳;5)防眩光反光板。8项主动式技术手段:1)高效新风热回收;2)高效照明灯具;3)高效电器;4)辐射供暖;5)辐射供冷;6)室内环境监控;7)工位照明优化;8)全新风置换通风设计。以及2项可再生能源技术应用:1)太阳能光伏;2)生物燃料电池。

  建筑充分利用当地自然条件,通过优化自然通风和自然采光满足建筑最大舒适度,建筑全年70%的时间可通过自然通风解决建筑内冷热负荷,自然通风季建筑内无明显吹风感。

  除此之外,自然采光+工位照明的设计可以优化工作台区域光线的同时,降低单位照明功率20%。能源供给方面,Apple Park采用燃料电池(供电负荷4MW)和园区光伏系统(屋顶+停车场,供电峰值14MW)共同供电,日供冷峰值负荷约15.8MW,光伏峰值发电量约17kW,满足75%的日峰值用电负荷,剩余25%由加州光伏电站供给满足,同时建筑已成功并网,非峰值用电期间可以向电网输送电能,100%实现零能耗可再生能源,是美国大型零能耗园区的典型成功范例。

  了解详情请点击:苹果总部APPLE PARK,地球上最绿色的建筑?

  结语

  无论碳中和还是零能耗,都是为了保护日益脆弱的地球生态环境,相比之下,碳中和对生态环境更友好,采取的积极措施更多,比如植树造林。但是零能耗建筑同样意义重大。

  而因为要实现“碳中和”,建筑行业几乎所有的标准规范都需要整合节能减排的相关要求,行业标准和规范大幅度修改不可避免。促进“碳中和”的政策法规,以及其他相关的经济、财政、金融和自愿标识政策(特别是绿色金融政策)相信不久就会发布。身处其中的房地产企业,必须做出有力的应对,积极进行绿色发展新旧动能转换才不会在未来可能更多更严厉的促进碳中和政策下保持发展势头,并赢得先机。


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