对于低碳建筑的初步认识

摘要：人类进入工业社会以后，城市工业生产、加工制造、交通建设等各领域往往大量燃烧或使用一次性能源，由此产生并排放出大量二氧化碳气体，导致地球气候环境迅速变暖。于是，最终可能引发灾害性气候与环境变化频频发生，严重威胁人类正常的生存环境。对此，国际上已达成共识，要发动全球各国人民从各方面减少二氧化碳气体的排放，保护人类共同的生存空间。

关键词：低碳建筑，低能耗，环境，保护，气候

联合国环境规划(UNEP)2008年3月16日报告：由于全球气候变化，冰川正在以最快的速度融化，并且许多冰川可能在数卜年内消失。科学家调查发现：世界各地近30条冰川，1980―1999年平均每年退缩0．3m；但自2000年起，后退速度升至每年平0．37m：2006年平均退缩了1．5m(全球环境变化研究信息中心等编，2008)。在1961―2003年，海平面每年的上升速度为1．5ram．也就是说．在这42年间海平面大约上升了6．35cm。全球气候变化和持续升温将导致地球自然生态系统危机．并给人类社会造成巨大的灾难!早在1896年诺贝尔化学奖获得者斯凡特・阿列纽斯((Svante Arrhenius)就预测：化石燃料燃烧增加大气中CO2：浓度，从而导致全球变暖。

面对全球气候及环境所面临的严峻形势，为解决环境问题所必须承担的历史责任，进行深入的课题性研究。

一、研究背景：

1、低碳建筑:包含建筑设计、建造过程与运营管理过程的低碳排放。

建筑相关能耗(包括建筑能耗、生活能耗、采暖空调能耗等)已经超过工业成为社会第一能耗大户，占总能耗的46.7%据调查，我国住宅建设用钢平均比发达国家高出10%～25%，为每平方米55 kg。水泥用量为221.5 kg，平均每立方米混凝土相比发达国家多消耗80 kg水泥。再比如，我国卫生洁具耗水量比发达国家高出30%以上。在这些数据面前，我们都有责任与义务解决所面临的严峻问题。

2、气候变化所涉及的科学问题概括起来由三部分组成：①大气CO2：浓度从T业革命前的280ppm后全球平均气温上升2―3℃：②全球平均气温上升超过“2℃阈值”后将给人类社会带来灾难性后果；③世界各主要国家必须减少化石能源的利用．完成2050年将大气CO2：当量浓度控制在560ppm以下的目标(丁仲礼，2008；IPCC，2007)。根据气象观测资料，过去100多年来。全球平均气温上升了O．74。(2，与此同时。人类向大气中排放了大量的CO：和其他温室气体，大气CO2：当量浓度增加了约60％左右。如果这0．74℃增温完全由温室气体浓度升高造成，则CO2：倍增后升温将不超过1．25℃，显然敏感性达不到2―3℃。

二、研究方法：

由于传统城市规划方法研究在量度碳排放方面工作比较少，要建立一个适合城市规划编制流程中使用的碳排放评估方法，可以在能源政策规划研究领域参考现有工具，调整适合城市规划管理手法。

综合考虑减排的方式：Kaya碳排放恒等式是1989年由日本教授Yoichi Kaya在联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）研讨会上最先提出。Kaya恒等式通过一种简单的数学公式将经济、政策和人口等因子与人类活动产生的二氧化碳建立起联系，等式的一侧将主要排放驱动力分为乘法因子，而另一侧对应于二氧化碳排放量。根据该恒等式，碳排放量主要是由人口、生活水平、能源使用强度和碳排放强度决定的。

碳排放量的基本公式为:

C=ΣiCi=ΣiEi/E×Ci/Ei×E/Y×Y/P×P (1)

式中，C为碳排放量；Ci为i 种能源的碳排放量；E为一次能源的消费量；Ei为i种能源的消费量；Y为国内生产总值（GDP）；P为人口。

从(1)可以分析4个影响碳排放量的变数为：能源结构因素Si=Ei/E，即i种能源在一次能源消费中的份额；各类能源排放强度Fi=Ci/Ei，即消费单位i种能源的碳排放量；能源效率因素I=E/Y，即单位GDP的能源消耗；经济发展因素R=Y/P。就是说，要控制碳排放，有关城市系统需要针对能源结构、各类能源排放强度、能源效率、经济发展和城市空间规划管理的关系。

“低碳”的多种可能性：要处处体现出节能减排的可能性：首先，在冷源方面，目前已经比较成熟的冰蓄冷系统成为万科中心的空调节能主要措施。其原理是在电力负荷较低的夜间，采用电制冷机制冰，将冷量以冰的方式储存起来，再在电价较高的白天把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷的需要。充分利用峰谷电价差节省运行费用。在太阳能利用方面，机电工程师在屋顶设置了足够数量（约4000平方米）的单晶硅太阳能光伏发点板。

二氧化碳排放主要是来自把化石能源中的碳氧化以获取能量，再把二氧化碳排放出去的过程。（人实际上也是二氧化碳排放者，人吃进食物，吸收碳，再通过呼吸吸入氧气，肌体氧化碳以获取能量，并通过呼吸排出二氧化碳）。所以“低碳”就是要减少人们对碳氧化获取能量的依赖，当然我们不可能不吃饭、不呼吸、但要减少化石能（煤、石油、天然气）的使用，利用太阳能、风能、水力能、地热能、核能等非碳能源是切实的低碳的策略；而节约能源、提高能源利用效率，减少能源消耗和浪费更是治本的“低碳”策略。

对于建筑则一方面要减少能源消耗，即建筑节能；另一方面是减少建筑能耗中煤、石油、天然气的比例，发展太阳能、风能、地热能等非碳能源的利用，尤其是被动式太阳能利用、自然通风等建筑设计手段。

三、建筑物的碳排放（建筑的碳足迹）四大方面与计算方法分别为：

1．材料生产与建造：考虑原料提取、材料生产、运输、建造等各方面过程中的碳排放量。计算方法是根据DIN276体系将建筑分解，按结构与装修的部位及构造区分对待，计算所有应用在建筑上KG300和KG400组别的建筑材料及建筑设备的体积，考虑材料施工损耗及材料运输等因素，与相关数据库进行比较，得出每种材料和设备在其生产过程中相应产生的二氧化碳当量。所用应用在建筑上的材料碳排放量相加得出总量。材料碳排放量的计算时间按100年考虑，每年的碳排放量即为其1/100。这样就可计算出建筑物的材料生产与建造部分每年的碳排放量。

2．使用期间能耗：主要包含建筑采暖，制冷，通风，照明等维持建筑正常使用功能的能耗。对于建筑使用部分的碳排放量计算，要根据建筑在使用过程中的能耗，区分不同能源种类（石油、煤、电、天然气及可再生能源等），计算其一次性能源消耗量，然后折算出相应的二氧化碳排放量。

3.维护与更新：指在建筑使用寿命周期内，以保证建筑处于满足全部功能需求的状态，为此进行必要的更新和维护、设备更换等。材料和设备的寿命与更新及维护间隔频率，按照VDI2067和德国可持续建筑导则相关规定计算。计算所有建筑使用周期内（按50年计算）需要更换的材料设备的种类体积，对比相关数据库，可以得到建筑在使用寿命周期内维护与更新过程中的碳排放量据。

4．拆除和重新利用：DGNB对建筑达到使用寿命周期终点时的拆除和重新利用的二氧化碳排放量计算采用如下方法，将建筑达到使用寿命周期终点时所有建筑材料和设备进行分类，分为可回收利用材料和需要加工处理的建筑垃圾。对比相应的数据库，可以得到建筑拆除和重新利用过程中的碳排放量数据。

DGNB体系对建筑物碳排放量首次提出了系统而可操作的计算方法。建筑全寿命周期主要表现在建筑的材料生产与建造、使用期间能耗、维护与更新、拆除和重新利用这四大方面，建筑物碳排放表现在建筑全寿命周期中上述四大方面对于一次性能源的消耗进而产生二氧化碳气体排放。

四、结语：

低碳这个词汇是目前较为时尚的词汇，而对于目前研究的低碳建筑却是一个创新的、具有时代意义的说法。而我在研究、收集资料的过程中发现，低碳建筑与很多方面都有着众多的联系，如低碳经济、低碳城市、低碳交通、低碳生活方式、最为重要的就是绿色建筑与节能建筑。

参考文献：

【1】《绿色建筑与绿色技术》 中国建筑工业出版社

【2】《绿色建筑》 林宪德编著 中国建筑工业出版社

【3】《整合建筑――建筑学的系统要素》 机械工业出版社

【4】《生态建筑――面向未来的建筑》 东南大学出版社