基礎能源設施碳約束的建筑方案設計

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摘要：低碳經(jīng)濟，是人類應對全球溫室變化的戰(zhàn)略性選擇，也是很多國家發(fā)展模式的共同選擇。在提倡低碳環(huán)保的今天，節(jié)能減排已成共識。因此，研究建筑低碳化以及運行低碳化具有非常高的實踐與理論意義，是一重大課題。

關鍵詞：低碳建筑；混合能源利用；低碳社區(qū)

1概述

參考了很多新建設施能源供應的設計方案，低碳減排被公認是一個可優(yōu)化問題，目的是以最小的建設成本找到滿足溫室氣體排放目標的能源供應技術(shù)。建筑碳排放量占社會碳排放量的比例超過四分之一，成為社會三大碳源中僅次于工業(yè)的第二大碳源。其中，建筑運行又是建筑全生命周期碳排放量構(gòu)成中的重要一環(huán)，占比高達75%以上，具備減排成本相對較低的特征，更重要的是，比其它行業(yè)有更大的潛力來優(yōu)化及提高低碳技術(shù)。建筑物能源使用后碳排放量的減少將為我國乃至地球做出重要貢獻。其中包括通過適當?shù)囊?guī)劃和設計消除新建筑設施日常運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的排放。一種方法是通過改進建筑施工和材料標準來減少能源消耗，例如通過改變建筑結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)顯著的排放量減少，但是成本造價極其昂貴，往往是不切實際的。另一種方法是建材、機器制造、施工建造和建筑物使用的整個生命周期內(nèi)，減少石化燃料使用，提高效率，降低碳排放量。

2低碳技術(shù)及應用

屋頂節(jié)能是利用智能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)來實現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望，如太陽能集熱屋頂和可控制的通風屋頂?shù)?。門窗節(jié)能一般可采用中空玻璃，鍍膜玻璃(包括反射玻璃、吸熱玻璃)高強度防火玻璃(高強度低輻射鍍膜防火玻璃)、磁控真空濺射方法鍍制含金屬銀層的玻璃以及最復雜特別的智能玻璃。建筑設施的取暖、制冷和照明是消耗能源的主要部分，可采用熱泵系統(tǒng)、置換式新風系統(tǒng)、地面輻射取暖。一般商業(yè)建筑均采用熱泵系統(tǒng)，新建住宅使用天然氣取暖較多。未來要充分利用獲取廣泛可再生的新能源，如太陽能，其是大自然中取之不盡用之不竭的寶貴能源。定義為被動發(fā)電技術(shù)，如太陽能熱水器、光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽板、光電窗間墻、光電天窗以及光電玻璃幕墻等等。外墻節(jié)能保溫技術(shù)，稱為復合墻體，墻體內(nèi)或外附保溫層和夾心保溫層三種。在國內(nèi)采用夾心保溫的作法較多，在其它發(fā)達國家及發(fā)展中國家，大多采用外附發(fā)泡聚苯板的作法，例如德國，外保溫建筑占建筑總量的80%，而其中70%均采用泡沫聚苯板。采用低碳能源是指通過大力發(fā)展清潔能源，包括太陽能、風能、水能等來擺脫煤炭、石油等化石能源的依賴，最大限度的降低碳排放量。其包括火電減排、汽車減排、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟、資源回收、打造綠色工廠等。我們目前正處在一個重要的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型期，主要目標是推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以達到節(jié)能減排的目的。我國大量使用的化石能源，煤炭等不可再生能源，消耗嚴重，違背可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，向清潔可再生能源發(fā)展。同時化石能源還帶來了嚴重的環(huán)境污染，例如霧霾等。對低碳能源供應系統(tǒng)進行有效成本的設計，可以知曉各種可用技術(shù)的技術(shù)影響，開發(fā)成本和財務可行性的評估以及該方案對能源相關排放的評估。建筑水平的技術(shù)，如熱泵和太陽能光伏，可以對電力需求和配電網(wǎng)的設計產(chǎn)生重大影響。其它技術(shù)如太陽能熱板可用于供熱。這些技術(shù)也可以作為混合系統(tǒng)組合使用，由兩個或更多的可再生供熱或電力供應技術(shù)組成，以滿足總體能源需求。技術(shù)進步降低電力碳排放強度主要是借助的技術(shù)的力量，使得電力中的一次高碳能源清潔化、低碳化，以達到降低單位電力碳排量的目標。在我國的發(fā)電結(jié)構(gòu)中，火電占據(jù)絕對比重，水電、核電、風電、太陽能發(fā)電均可以視為無碳排放。因此，技術(shù)進步促進電力排放強度降低的路徑主要是通過技術(shù)手段降低單位電力煤耗值，以達到總體降低電力排放強度的目的。而通過上文的研究發(fā)現(xiàn)，我國火電發(fā)電煤耗值與日本、意大利等發(fā)達國家相比依然存在不少差距，這表明通過技術(shù)手段降低火電發(fā)電煤耗值從而降低電力排放強度依然存在較大的潛力。在我國電力碳排放強度中，很大程度上取決于火電的結(jié)構(gòu)比重，而火電又依靠大量的煤炭資源。因此，火電結(jié)構(gòu)越高，也就是電力中間接用煤越多，電力碳排放強度越高，相反較低的火電比重，也就意味著較高的風電、水電、核電等無碳電力結(jié)構(gòu)，通過稀釋作用使得電力碳排強度降低。因此，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，也就是降低火電的比重以及電力中的間接用煤量，提高可再生能源的發(fā)電比例，降低電力碳排放強度。人們對清潔能源的需求持續(xù)增長，例如電力，供電部門希望對電網(wǎng)輸送和配置進行優(yōu)化，因此智能電網(wǎng)就勢在必行。智能電網(wǎng)可以改善用電高峰期的困難，同時實現(xiàn)電力生產(chǎn)的分布式和分散性。未來智能電網(wǎng)市場的增長潛力非常大，而智能電網(wǎng)的發(fā)展離不開嵌入式處理器和微控制器，以提供低功耗和低成本的解決方案。能源新政中，將大力發(fā)展光伏發(fā)電、風電、水電等。另外，使用電力的電機設備耗電占社會總耗電量的一半以上，電機節(jié)能也不能忽視。我國經(jīng)濟增長直接帶動了電動機的需求，十大節(jié)能重點工程之一的電機行業(yè)的目標是電機的平均能耗下降25%左右。未來，調(diào)速技術(shù)將廣泛應用于各類交流電機、高效率電機。

3結(jié)語

通過對建筑碳排量影響因素的實證研究發(fā)現(xiàn)，電力碳排放強度、能源結(jié)構(gòu)、能源強度對建筑碳排量的影響起負效應，而經(jīng)濟發(fā)展與人口規(guī)模對建筑碳排量的影響起正效應,并且電力排放強度對建筑碳排量的抑制作用在加強，而經(jīng)濟發(fā)展對建筑碳排量的拉升作用在加強。電力碳排放強度、能源結(jié)構(gòu)和能源強度的抑制作用難以抵消由經(jīng)濟發(fā)展、人口規(guī)模拉動的建筑碳排量增長。研究還進一步指出，促進建筑行業(yè)低碳化發(fā)展就是要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低能源強度以及電力碳排放強度，而這種發(fā)展成效顯著與否直接取決于能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、能源強度以及電力排放強度的降低所帶來的抑制作用能否顯著抵消經(jīng)濟發(fā)展水平提高和人口規(guī)模擴大所帶來的推動作用。通過對建筑低碳化發(fā)展路徑研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化建筑能源結(jié)構(gòu)需要從促進技術(shù)進步以及改革價格體系做起；降低建筑能源強度則需要促進技術(shù)進步、調(diào)整能源價格以及培育低碳意識；降低電力碳減排強度則有技術(shù)進步以及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩條路徑。

參考文獻：

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作者:蔣陽雪 蔣劍芳 單位:浙江翰城建筑設計有限公司