低碳建筑研究進展與工程應用思考
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摘要:簡述了低碳建筑的內(nèi)涵及工作機理，分析了低碳技術(shù)在國內(nèi)外的研究進展與應用情況，探討了低碳建筑在設(shè)計中的注意事項，指出低碳建筑具有節(jié)能、環(huán)保、綠色、低排放等優(yōu)點，是實現(xiàn)能源高效利用和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
關(guān)鍵詞:低碳建筑，節(jié)能減排，能耗，研究進展
1概述
隨著可持續(xù)發(fā)展的呼聲高漲，全世界各國政府、相關(guān)機構(gòu)和組織正積極開展低碳研究［1-4］。在這種大環(huán)境下，低碳建筑是近10年來提出的一種新概念，通常認為低碳建筑是在滿足人類居住要求的同時，通過減少傳統(tǒng)能源的使用，提高能源利用效率，降低CO2排放量的建筑。低碳建筑在設(shè)計階段以及全壽命期內(nèi)對減少溫室氣體排放有著明確要求，其目標是在建筑全壽命期內(nèi)節(jié)能減排，減少對氣候變化的影響。本文擬通過回顧總結(jié)低碳建筑的設(shè)計原理、研究進展及在國內(nèi)外的工程應用，探討了該項技術(shù)的發(fā)展前景。
2技術(shù)背景
2．1低碳建筑的內(nèi)涵
其目標是在建筑全生命周期內(nèi)盡量節(jié)能減排，減少對氣候變化的影響。低碳建筑的內(nèi)涵要求建筑具備可持續(xù)發(fā)展特性，即在實現(xiàn)建筑節(jié)能的同時，盡可能降低碳排放，以減少建筑對周圍環(huán)境的影響;此外，低碳建筑還要求與自然環(huán)境和諧共處，實現(xiàn)人類、自然和建筑的可持續(xù)發(fā)展。綜上，低碳建筑會在設(shè)計階段制定詳細的減排方案，而在建筑的各使用期內(nèi)會通過采用節(jié)能技術(shù)、回收再利用等手段減少碳排放，其能耗與排放均小于常規(guī)建筑。
2．2低碳建筑的特點
總體來說，低碳建筑主要有4個特點:節(jié)能、環(huán)保、綠色、低排放。與節(jié)能建筑和綠色建筑不同，低碳建筑的概念更廣，它考慮了建筑對環(huán)境的影響，也將低碳技術(shù)作為考量標準之一，盡可能使兩者在一定條件下達到最優(yōu)。由于低碳建筑不僅包括建筑自身，還與交通和市政配套等相關(guān)，因此，可認為其包含了節(jié)能建筑與綠色建筑，相當于它們的進一步延伸。從設(shè)計理念上看，除了達到節(jié)能的目的，低碳建筑還將提高空氣質(zhì)量、增加居住的舒適性和安全性作為設(shè)計目標，最終使建筑與自然和諧共處，盡可能降低建筑對環(huán)境的影響。隨著低碳建筑研究的深入，其與節(jié)能建筑、綠色建筑的最終目標反而更接近。由此可見，低碳建筑相當于建筑領(lǐng)域的一次新革命，其意義已經(jīng)遠超節(jié)能、綠色等目的，最終形成可持續(xù)發(fā)展要求的設(shè)計理念。
3低碳建筑在國外的研究進展與工程應用
近幾十年來，英國、美國、德國、日本等國家在節(jié)能減排相關(guān)方面的工作一直處于領(lǐng)先地位。從政策和法規(guī)上看，英國在2007年公布了《氣候變化法案》草案，承諾了2020年以及2050年的溫室氣體減排目標，2年后，英國又了《英國低碳轉(zhuǎn)換計劃》，該計劃涵蓋全國土木、工業(yè)等多個領(lǐng)域，表明該國開始向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型;在美國，政府在2003年的政府文件《能源部能源戰(zhàn)略計劃》中提出未來要進一步提升能源利用率，此外，美國還在各個州采用減稅的形式支持低碳建筑的發(fā)展;德國在2002年制定了建筑能耗標準《能源節(jié)約法》，對國內(nèi)所有節(jié)能材料和設(shè)施均作出統(tǒng)一規(guī)定和節(jié)能要求，新法規(guī)可使能耗較之前的規(guī)定進一步降低約30%;在日本，節(jié)能減排已經(jīng)形成了完善的體系，降低能耗甚至覆蓋到節(jié)能管理工作中，且政府會對節(jié)能減排效果進行跟蹤。除上述國家外，其他歐美國家也有使用一些節(jié)能減排手段來建造低碳建筑并與節(jié)能減排經(jīng)驗豐富的國家合作。從節(jié)能技術(shù)上看，英國主要運用常規(guī)節(jié)能技術(shù)和創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)，前者從外圍護結(jié)構(gòu)和新能源利用出發(fā)，主要利用節(jié)能材料、設(shè)施、清潔能源等實現(xiàn)節(jié)能減排，后者從智能角度對傳統(tǒng)電器進行改造，制造出智能空調(diào)、綠色洗衣機、節(jié)能燈等;美國、德國等國家則將節(jié)能技術(shù)劃分為建筑本體的節(jié)能、建筑設(shè)備的節(jié)能和建筑熱環(huán)境的節(jié)能，其實質(zhì)和英國的節(jié)能技術(shù)劃分基本相同。
4低碳建筑在中國的研究進展與工程應用
在哥本哈根世界氣候大會上，中國向世界承諾2020年的能耗減排量將比2005年的進一步減少約40%。在政策上，我國當前有兩部關(guān)于節(jié)能減排的法律:《節(jié)約能源法》和《可再生能源法》。此外，國家和地方均頒布了許多法規(guī)和鼓勵性政策，對部分建筑進行了強制規(guī)定和采取了相應的懲處措施。隨著科技發(fā)展與深化合作，我國在建筑節(jié)能領(lǐng)域有了長足的發(fā)展。科技含量高的技術(shù)主要有以下方面:1)計算機仿真技術(shù)與智能控制技術(shù)相結(jié)合。這項技術(shù)從控制角度出發(fā)，能極大提高能源的利用率從而減少能源的消耗;2)熱泵應用技術(shù)。這項技術(shù)的實質(zhì)在于采用少量電能來完成熱量的轉(zhuǎn)移，其利用對象為水熱源和空氣源。如能量樁技術(shù)，通過在樁身布置一定數(shù)量和長度的地埋管，利用電能循環(huán)液從地表流向深層并返回地面，由于地表以下一定深度的土層溫度較穩(wěn)定，基于換熱條件，夏天可降低循環(huán)液的溫度，冬天可提高循環(huán)液的溫度，再輔以空氣壓縮技術(shù)，則可完全實現(xiàn)建筑的制冷和供熱，同時保證環(huán)境的清潔;3)變頻空調(diào)技術(shù)。這項技術(shù)實質(zhì)在于根據(jù)電量負荷變化智能調(diào)節(jié)送風量，該技術(shù)可大幅降低風機動力以達到降低能耗的目的;此外，空調(diào)余熱回收技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、太陽能熱利用技術(shù)等也已經(jīng)在建筑中使用［5-8］。
5結(jié)語
本文介紹了低碳建筑的研究背景、設(shè)計原理以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和工程應用。低碳建筑是一種新興產(chǎn)業(yè)，盡管相關(guān)法規(guī)和政策還有待進一步完善和補充，但隨著科技進步以及國家、政府的推動，低碳建筑未來必定會得到更加廣泛的應用。
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作者：王杰妮1 史曉冬2 單位：1.江蘇省江南建筑技術(shù)發(fā)展總公司 2.江蘇建科建設(shè)監(jiān)理有限公司
