WOWA分享：建筑如何实现“双碳”目标与零碳建筑案例

今年刚过去的这个夏天，是长江中下游地区60年来高温综合强度最强的一年，近50天的连续高温天气让人记忆难忘。天气的极端化增多、温室效应的增强，使得建筑物的节能与可持续发展越来越不能让人忽视。

目前建筑物占全球能源消耗的33％和温室气体排放的39％，过多二氧化碳排放所导致地球气候的异常与变化已经成为人类面临的全球性问题。而伴随着世界气候大会、《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴黎协定》等一系列国际气候公约的诞生，世界各国以全球协约的方式协定减排温室气体，中国也由此在第七十五届联合国大会上提出了“碳达峰”和“碳中和”两个目标，力争在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，由增转减，达到“碳达峰”目标，并且努力争取在2060年前实现“碳中和”目标，积极地应对全球气候挑战。

建筑如何实现双碳目标，可由以下6个方面开展：

「政策引导建筑行业零碳化」

建筑实现双碳目标要从顶层设计开始，近年来，国家和多地政府纷纷出台激励政策和发展引导政策，鼓励绿色近零能耗建筑的发展，开展绿色建造示范工程创建行动，推动绿色化、工业化、信息化、集约化、产业化建造方式，加强技术创新和集成，利用新技术实现精细化设计和施工。

建筑领域的碳中和首先要有该领域明确的碳排放量计算的方法和标准，全面执行绿色建筑评价标准体系，准确核算建筑的碳足迹，需要出台更全面的技术指南。

开展建筑领域碳排放检测、核算和交易系统，提升建筑能耗和碳排放检测能力，需要充分利用碳市场，在碳市场上进行碳配额或核证减排量的交易来抵消建筑的碳排放，并应用CCUS、林业碳汇等手段。

从节能建筑、绿色建筑、生态建筑、可持续性理念到现在的低碳，共同的目标都是为了降低温室气体的排放量。但实现建筑的碳中和仍需要完善的政策和引导。目前零能耗建筑正处于初步发展阶段，加快零能耗建筑的发展可助力建筑领域尽早实现“碳中和”。

「建材阶段低碳化」

建材生产阶段的碳排放不容小觑，聚焦建筑材料工业板块，2020年，中国水泥产量23.77亿吨，约占全球55%，排放二氧化碳约12.30亿吨，约占全国碳排放总量12.1%。中国2020年钢材产量13.24亿吨，钢铁行业碳排放量占全国碳排放总量的15%左右。要达到双碳目标，建材生产端也要减碳。

「建筑施工低碳化」

建筑施工碳排放的影响因素主要有两个，一是运输环节的碳排放，另一个是施工现场的碳排放。

在施工过程中，建筑材料和设备的运输会导致二氧化碳的排放，一般与运输方式、运输距离、运输效率和驾驶人员操作水平等有关。

施工现场的碳排放主要来源是施工过程，以及治理人员办公和工人生活所引起的。施工现场，设备的碳排放占据整个施工总排放的90%以上，施工生活及照明仅占10%左右。高效节能的施工设备要比一般设备的工作效率高5%左右，碳排放比一般设备减少25%左右。所以节能设备的使用较为重要，如变频节能升降机要比一般升降机减排20%。

装配式建筑相较于采用传统的施工方式的建筑，施工效率高，节能减排优势明显。预加工装配式建筑因其集成式的生产，可大幅减少建筑原材料与能源消耗，在建筑施工废弃物方面的碳排放量较传统现浇住宅节省率达到24.99%。

「促进可再生能源应用以及鼓励建筑使用高效节能科技」

在能源方面，通过建筑光伏一体化（BIPV）、储能（电池储能、冰蓄冷、相变材料等）、地源水源热泵、生物质发电、吸收式热泵等技术充分利用本地的可再生能源及余热余冷，替代化石能源的使用以降低碳排放。从投资角度看，在碳中和的愿景下，光伏作为可再生能源中成本较低、灵活性较高的能源，未来的市场需求旺盛。

在建筑运行方面，越来越多的新建建筑开始采用高能效设备，如LED灯、变频水泵、磁悬浮冷机、智能化的中控系统等。但是低效的建筑管理及日常运行模式，让这些先进设备及系统的优势迅速消失殆尽。运行阶段碳减排的关键不在于一次性投入多少金额更换设备，而在于长期维持已有设备的高效运行。通过加强运行调试和运维管理，才是实现运行阶段减排的关键。建筑终端使用高效节能科技，将更有效的利用可再生电力、核电等零碳能源，使大规模减排成为可能。

「拆除和清理阶段的低碳化」

建筑垃圾一般是在建设过程中或旧建筑维修，拆除过程中产生的废弃物，基本为固体垃圾。不同结构类型的建筑所产生的垃圾虽然各种成分的含量有所不同，但其基本的组成是一致的，主要包括土、渣土、砖石、混凝土、钢筋、金属、木材、玻璃、装修废料、建材包装等。

我国建筑垃圾的存量和潜在增量大。随着城市化进程不断提速，新城区的建设和老城区的改造拆除制造了大量的建筑垃圾。35个试点城市统计，2018年建筑垃圾产生量13.15亿吨，2019年13.69亿吨，其中工程渣土（泥浆）的产生量占建筑垃圾总产生量的70%以上，推算全国建筑垃圾在35亿吨以上。但现阶段我国建筑垃圾的处理手段相对滞后。不少城市只有10-15%的建筑垃圾能够被运往指定的消纳场所，亟需加强管理。目前对于大部分建筑垃圾的处理方式仍处于相对粗放的填埋及堆放阶段，具有严重的弊端。

「提高固碳，碳汇能力」

固碳是指增加大气之外的碳库碳含量的措施，包括生物固碳和物理固碳两种方式。

生物固碳一般是指利用植物通过光合作用，将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物，固定在植物内或土壤中。我们在建筑项目设计时可以充分的利用空间来进行绿化设计，增加项目绿地面积以及植物数量。

物理固碳是将排放出的二氧化碳通过技术收集长期存储在开采过的油气井、煤层和深海里。当然在建筑方面，我们可以提高可吸收二氧化碳材料的使用量。

而碳汇就是指这种减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。

零碳建筑案例分析

零碳建筑可以成为人类、建筑与环境和谐共生的一种解决方案。高效的零碳建筑能够利用现有的技术减少排放，同时促进当地社区的健康、平等和经济繁荣。

以下为目前在世界上已经建成的一些零碳建筑案例：

1. 伦敦贝丁顿零碳社区BedZED

世界上第一个“零碳建筑”范例是伦敦贝丁顿零碳社区。

伦敦贝丁顿零碳社区

贝丁顿零能源发展社区位于伦敦西南部的萨顿镇，整个项目占地1.65公顷，包括82套公寓和2500平方米的办公和商住面积，2002年完工。通过巧妙设计并使用可循环利用的建筑来实现“零碳”生态社区的目的。“零碳社区”并不是完全没有碳排放，而是通过利用太阳能、节能建筑等手段来实现不使用煤和石油等传统化石能源。

伦敦贝丁顿零碳社区

社区所使用的能源主要来自两个方面：一是在建筑的楼顶和南面大面积安装的太阳能光伏板，二是社区里建有一个利用废木头等物质发电并提供热水的小型热电厂。

由于整个小区只使用可再生资源产生的能源满足居民生活所需，不向大气释放二氧化碳，因此是一个“零碳”项目，其目的是向人们展示一种在城市环境中实现可持续居住的解决方案以及减少能源和水使用率的方法。

伦敦贝丁顿零碳社区屋顶上的风帽与太阳能板

生态村的设计标准要求非常高，尤为强调对阳光、废水、空气和木材的可循环利用，各种节能措施都是从环保角度考虑，而且简便易用，经过证明都切实有效。

2. 香港零碳天地CIC-ZCP

在香港以往的耗电量中，建筑物用电占了九成；全港温室气体排放量，也有六成源自建筑物。因此公众越来越关注建筑物的可持续性，港府也致力推动可持续建筑，特别是绿色建筑。

香港零碳天地CIC-ZCP

位于香港九龙湾的“零碳天地”CIC-ZCP是香港首座在亚热带整个生命周期中达到零能耗的建筑物，除了试验最先进的建筑零碳设计理念和技术外，项目还致力恢复地区的生态价值，为社区提供适宜的绿化环境，也为城市如何转型成可持续发展都市提供范例。

香港零碳天地CIC-ZCP室内的高容量低转速风扇

项目包括零碳建筑及景观园区。零碳建筑楼高两层，带一层地下车库，其中设有机房；景观园区内有愿景建筑、花木布置、香港首个都市原生林、有盖的行人通道、水体设计及多用途休憩用地。“零碳天地”是一个展示环保教育和低碳生活的平台，它展示最先进的环保建筑设计和科技，提高市民对低碳及可持续生活模式的认知。

“零碳天地”采用太阳能以及较环保的生物柴油发电，其产生的可再生能源比营运时所需能源更多，并可将剩余能源回馈公共电网，以抵消建造过程及建筑材料本身在制造和运输过程中所使用的能源。

香港零碳天地CIC-ZCP项目运作示意图

3. 新加坡国立大学设计与环境学院SDE4

位于新加坡南部海岸线附近的SDE4试图通过零碳建筑的打造，为热带地区的建筑提供应对特殊气候特点的可持续性设计策略。

新加坡国立大学设计与环境学院SDE4

从建筑的规模与整体规划来看，SDE4致力于打造一个大体量并具有多功能的综合型教学建筑。SDE4教学楼建筑共六层，总面积为8500平方米，其中包括了超过1500平方米的设计工作室空间、500平方米的开放广场，以及咖啡厅、图书馆等公共社交空间。

新加坡国立大学设计与环境学院SDE4的外廊

在通风方面SDE4大楼通过多孔空间和体积的创造，来实现横向通风；通过创新混合制冷系统的引入，使得天花板通风机更快地循环空气，为房间提供100%新鲜冷空气。同时，吊扇的采用提高了空气的流通速度，能够很好地调节热带特殊气候的影响。在多种手段的作用下，SDE4建筑的自然通风总面积超过50%，这样一来只需要在需要时才开空调，同时，将空调的温度控制在26度左右，不仅最大化地实现温度的舒适性，也极大地降低了能耗。

新加坡国立大学设计与环境学院SDE4的大悬挑屋面