建築節能 | 雙碳？你要的零碳建築知識點都在這兒了（乾貨！）——西創系統

2022-04-07由西創系統發表于美食

國家標準《零碳建築技術標準》的編制已於2021年4月9日啟動。在雙碳的大背景下，我們來聊下建築領域的一些現有的成果，並根據其它國家的經驗提出一些建議。

《零碳建築認定和評價指南》是我國首個零碳建築標準，已於2021年9月1日起正式實施。《指南》的制定填補了國家建築領域中零碳建築標準的空白，助力建築從綠色建築、超低能耗建築、近零碳建築進一步向“零碳建築”邁進。

建築作為城市的主要組成之一，

低碳、近零碳、零碳

建築體系的發展是建立低碳城市的重要組成部分。我們可以回顧下我國建築領域從節能標準到低碳建築評價標準的不斷髮展的路線：

1986年，我國發布了第一個民用建築節能設計標準《民用建築節能設計標準》；

2001年和2003年相繼釋出了《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準》和《夏熱冬暖地區居住建築節能設計標準》；

近年，國家和各省市地區先後釋出了《公共建築節能設計標準呢》、《民用建築節能條例》等國家和行業的節能標準；

2006年《綠色建築評價標準》標誌著我國在建築節能的發展上做出了新的跨越。

2012年全國首個《低碳建築評價標準》地方標準正式實施。

2019年國家標準《綠色建築評價標準》GB/T50378-2019開始實施。

2019年《近零能耗建築技術標準》、《近零能耗建築測評標準》和《建築碳排放計算標準》釋出，對制定零碳建築認定和評價方法具有重要的指導意義。

《零碳建築認定和評價指南》中的控制指標和碳排放量核算是零碳建築認定的主要依據。

控制指標包括

建築室內環境引數和能效指標

兩個方面，目的是在保證建築使用功能的前提下儘可能降低建築用能需求。碳排放核算是對建築碳排放的量化，鼓勵透過可再生能源的利用抵消建築用能，以實現建築的零碳排放。

下文我們透過案例和圖片集中討論幾個話題：

什麼是零碳建築；

向零碳建築過渡的方法論；

英國和日本零碳建築體系概述；

淨零碳建築的5個案例；

我國零碳建築發展應吸取的經驗；

國外淨零概念的評級機構；

關於幕牆我們能做的。

一、什麼是零碳建築

所謂零碳建築，目前尚無統一的定義，一般是指在建築的全生命週期中，建築的綜合碳排放為零的建築。就是這種建築在不消耗煤炭、石油、電力等能源的情況下，全年的能耗全部由場地產生的可再生能源提供。

其主要特點是除了強調建築圍護結構被動式節能設計外，將建築能源需求轉向太陽能、風能、淺層地熱能、生物質能等可再生能源，為人類、建築與環境和諧共生尋找到最佳的解決方案。

零碳建築的考量不僅針對建築使用階段，更要全面考慮建材生產運輸、建造施工、執行維護、拆除廢棄等全生命週期。

世界上第一個零碳建築”範例是倫敦貝丁頓零碳社群。

二、向零碳建築過渡的方法

零碳建成環境必須

由人們的需求和意志以及國家和國際目標驅動

，它們分別被視為是自下而上和自上而下的方法：沒有自下而上的認同和行動，自上而下的策略就行不通；同樣，自上而下的方法也需要在各地區實施，而不能完全依賴國家和國際的指令和規定。

為了向可持續的零碳社會過渡，需要更加強調

自下而上的“全系統”方法

，同時需要審查各層級的規則與責任，甚至可能會出現面向推動建築低碳化的中間組織的新要求。因此在未來的建築設計中，能夠解決環境與能源問題的建築技術相關人士的重要性不言而喻。

全系統方案可以將建築學與工程學緊密連線，滿足舒適性、健康性以及零碳排放的綜合性需求。在全系統方案設計中，首先需要整合被動式結構設計、高效暖通空調照明系統並整合可再生能源技術與能源儲存裝置來降低能源需求。

此外，相關技術還可與建築外圍護結構設計結合產出更多的可再生能源。

透過設計全系統方案，我們可以瞭解被動式設計和主動式設計的相互作用，使彼此共同推進設計深化。

可能現階段某些技術要素尚未達到成本效益（如熱儲存），但是隨著我們逐步最佳化被動和主動解決方案，便可實現成本的下降。但是如果等到所有技術要素都經過最佳化後才將它們合併進全系統中，我們將永遠無法實現零碳目標。

當我們努力實現零能耗或零碳排放的目標時，儘管成本會上升，但針對每一種不同型別的建築都將有一個最佳平衡點。

三、英國和日本零碳建築體系概述

英國在建築二氧化碳排放領域的研究在歐盟乃至世界範圍內處於領先的地位。

在英國政府頒佈的《可持續住宅規範》中，完整的描述了零碳定義的關鍵性要求，摘要如下。

1）居住建築二氧化碳排放率為零（包含供暖、照明及通風能耗）。

2）根據英格蘭和威爾士建築規程檔案——新建住宅中燃料和電力的節約（ADLIA）的方法，計算目標排放率。

3）“使用能耗”（考慮家庭中標準裝置和廚房消耗）必須使用所提供的計算表進行計算。同時須按這個能耗大小，安裝等量的可再生能源發電設施。

4）所有的可再生能源發電裝置必須設在專案所在地，或者直接接入專案。

5）熱損失係數低於0．8 w／（m2·K）。

6）將低能耗照明裝置的實際安裝比例與減少二氧化碳排放聯絡起來。

7）在總氧化碳排放量的計算中沒有考慮次級供熱系統。

8）在2005版的《標準評估程式》中，機械製冷不包含在內。應在《能量供給規範》（Code ServiceProvider）中尋找如何囊括它的方法。

為實現零碳目標，英國出臺了一系列的政策激勵開發商採用如下的順序來解決問題：1. 首先是考慮提高能效，

2. 其次採用現場或近地可再生能源的零碳技術，

3. 最後是場外可再生能源的零碳技術。

制訂的方案鼓勵最大限度地減少溫室氣體的排放，允許專案在限定的時間內完成，為開發商採用更廣泛的技術和技術創新提供一定的靈活性。

對於日本，節能、創能、蓄能、控能是實現零能耗建築的主要技術路徑，其技術路線圖將分三步走。

1. 第一步提高建築物圍護結構保溫隔熱效能，從而減少整個建築的能源負荷；

2. 第二步採用高效節能的照明、空調、電梯、換氣、熱水等建築裝置，利用先進能效技術進一步降低建築能耗；

3. 第三步利用太陽能、地熱、生物質、燃料電池等清潔能源發電技術，與蓄能技術、智慧技術組合，實現建築物能源收支平衡。

從而，實現日本到2030年公共建築節能1226．5萬KL．居住建築節能1160．7萬KL的建築節能減排目標。

光伏發電是零能耗建築創能的主角。

日本由於土地緊缺，太陽能市場是從住宅市場開始發展起來的，而且以分散式住宅或建築屋頂光伏發電系統為主。日本光伏發電裝機容量從2009年11月實施剩餘電力收購制度以後開始逐步增加，2012年7月實行固定價格收購制度後開始大幅增長，特別是光伏裝置成本不斷下降後，非住宅光伏發電市場開始出現井噴，到2014年累計裝機容量為2688萬kW，達到歷史最高水平。2015年度住宅用的電力收購價格為33日元／kWh。隨著政府收購價格的不斷下調，光伏市場出現了需求減少的趨勢。但在電力自由化和零能耗建築政策的支援下，以自用為主的住宅光伏市場將仍有較大增長空間。2014年住宅光伏累計裝機容量為1062萬kW，截至2015年2月，安裝專案累計達到1678269個，全國住宅光伏普及率為5。9％。

四、我國零碳建築發展應吸取的經驗

建築行業是社會三大能源消耗行業之一。如何推進節能建築，實現“零能零碳建築”，已經成為近年來建築界一直在探索的課題。從日本的經驗來看，推行零能耗建築主要存在下列幾個問題：

第一，標準不清晰。

長期以來儘管零能耗建築目標早就提出來了，但零能耗建築的定義並不清晰。各個建築公司都在倡導零能耗建築，但所定義的範圍各不同，從消費者來說難以比較。從國際上來看，各國的定義也各不相同，若採用狹義的定義，由於用途、規模等物理條件受限而難以實現目標，例如，嚴格執行一次能源消費量為零的定義就必須利用可再生能源．而高層建築由於屋頂面積有限，無法大量設定光伏發電元件，即使佈滿光伏元件也難以實現能源自給。因此物理上就難以實現零能耗建築。可望而不可即的目標容易挫傷了企業的積極性。若採用寬泛的定義，政府推廣的目標和政策又會失去意義。因此，政府必須在政策引導作用和實現可能性之間尋找恰當的定義和標準。政府提出的標準新建住宅定義不清，缺少評價判定的基準。

第二，技術不成熟。

2009年”實現和推廣ZEB研究會報告“中提出透過技術創新完全有可能實現零能耗建築，並確定了開發能夠大幅提高建築能效的各項技術目錄。但實際上，僅靠這些技術簡單加總難以統一設計成零能耗建築。因為建築物非量產化產品，每棟建築物有不同的規模，設計方法和技術，成本各不相同，相關資訊和技術難以共享。這是零能耗建築難以普及的重要原因。特別是中小建築企業和設計事務所缺乏零能耗建築設計施工的能力。而且。未對零能耗建築成本進行核算，經濟性如何確保也是一個大問題。

第三，驅動力不足。

要推廣和普及零能耗建築，提高開發商的積極性是非常重要的。對開發商來說，經濟性不佳是最大的障礙。零能耗建築的優點是可以減少水電費支出。透過能源自給自足可提高能效等，而這些好處未必被廣大業主所瞭解。對於租賃大廈來說會增加業主的負擔，與水電費支出減少還不成正比。對於零能耗建築高效保溫隔熱效能所帶來的舒適性和健康性認識不足。節能、綠色建築的補助制度和標識制度數量眾多，一般消費者難以辨認，對既有建築監管則更難．而且這些新技術、新材料和新產品也帶來了施工技術的難度。

對於我國來說，我國發展零能耗建築任重而道遠，當下只能先從基礎工作做起。

第一，首先要高度重視建築圍護結構的保溫隔熱效能。

第二，新材料和新技術是推廣零能耗建築的關鍵，在建材和建築裝置領域應大力推廣領跑者計劃。

第三，節能建築是綠色建築的核心，也是推廣零能耗建築的起點。

第四，設計和施工質量是實現零能耗建築的保障。

第五，政府激勵政策和措施是推廣零能耗建築的重要手段。

五、淨零碳建築的5個案例

下面看下來自全球5座建築，在實現零能源、建造可持續建築這個目標上，都具有較強的代表性並呈現各自的發展差異。

1 加拿大喬伊斯中心

喬伊斯中心是加拿大綠色建築委員會新制定的零碳建築標準中16個試點專案之一，莫霍克學院喬伊斯合作與創新中心由B+H和McCallum Sather Archi tects設計體現旨在減少建築碳足跡的環保技術。

建築採用本地材料和雙層牆體系統，最大限度地利用自然光，調節室內氣候，該專案還利用28口地熱井開發清潔可再生能源。在頂部，2000塊太陽能電池板安裝在一組翅膀上，以支援建築的淨零效能。該設計還包括雨水收集系統，徑流由兩個地下蓄水池收集，可以滿足建築的用水需求。

2 美國落基山研究所

由 ZGF 建築事務所設計的落基山研究所的創新中心在其運營的第一年實現了近零能耗，大量的被動採光和自然通風不僅可以減少能源使用並有助於近零能耗，還可以使其成為一個更舒適，更高效的工作場所，這個專案估計四年就可以因為使用再生能源收回額外的成本。

3 亞馬遜新總部大樓

電商巨頭亞馬遜在美國西雅圖市中心新總部Spheres，耗資高達 40 億美金，包括斥巨資建造的“綠色天堂”——迷你熱帶森林，讓這些建築變得充滿生機。

The Spheres由三個玻璃球狀建築物組成，最大的球體高90英尺（約27m），寬130英尺（約40m），裡面種植了來自世界各地的植物，多達4萬多株，覆蓋的物種有400多種，行走其間猶如漫步林中，可謂一個“室內熱帶雨林”，而三個玻璃球狀建築物其實是使用鋼框架和夾層玻璃建造，每個球體需要2643塊面板，熱量從面板反射出來，但允許適當波長的光透過，以利於植物的生長。

此外，該建築內的通風系統則模擬戶外微風，白天溫度保持在華氏 72 度，溼度為60%，到了晚上，晚上溫度會下降，溼度會上升。

Living Wall 應該是 The Spheres 最大的特色，足有四五層樓高，擁有超過 25000 種植物，被植入 4000平方英尺的牆內，是生物多樣性的創新示範，同時也是亞馬遜園藝學家Ben Eiben的心血結晶。