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涵及工作機理，分析了低碳技術在國內外的研究進展與應用情況，探討了低碳建筑在設計中的注意事項，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)能源高效利用和經濟可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

關鍵詞: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、相關機構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。低碳建筑在設計階段以及全壽命期內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節(jié)能減排，減少對氣候變化的影響。本文擬通過回顧總結低碳建筑的設計原理、研究進展及在國內外的工程應用，探討了該項技術的發(fā)展前景。

2技術背景

2．1低碳建筑的內涵

其目標是在建筑全生命周期內盡量節(jié)能減排，減少對氣候變化的影響。低碳建筑的內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，低碳建筑會在設計階段制定詳細的減排方案，而在建筑的各使用期內會通過采用節(jié)能技術、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，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量、增加居住的舒適性和安全性作為設計目標，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域的一次新革命，其意義已經遠超節(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)能減排相關方面的工作一直處于領先地位。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《英國低碳轉換計劃》，該計劃涵蓋全國土木、工業(yè)等多個領域，表明該國開始向低碳經濟轉型;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》，對國內所有節(jié)能材料和設施均作出統(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)能減排經驗豐富的國家合作。從節(jié)能技術上看，英國主要運用常規(guī)節(jié)能技術和創(chuàng)新節(jié)能技術，前者從外圍護結構和新能源利用出發(fā)，主要利用節(jié)能材料、設施、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、綠色洗衣機、節(jié)能燈等;美國、德國等國家則將節(jié)能技術劃分為建筑本體的節(jié)能、建筑設備的節(jié)能和建筑熱環(huán)境的節(jié)能，其實質和英國的節(jié)能技術劃分基本相同。

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)能領域有了長足的發(fā)展?？萍己扛叩募夹g主要有以下方面:1)計算機仿真技術與智能控制技術相結合。這項技術從控制角度出發(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。這項技術的實質在于采用少量電能來完成熱量的轉移，其利用對象為水熱源和空氣源。如能量樁技術，通過在樁身布置一定數量和長度的地埋管，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，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)變頻空調技術。這項技術實質在于根據電量負荷變化智能調節(jié)送風量，該技術可大幅降低風機動力以達到降低能耗的目的;此外，空調余熱回收技術、熱電聯(lián)產技術、太陽能熱利用技術等也已經在建筑中使用［5-8］。

5結語

本文介紹了低碳建筑的研究背景、設計原理以及國內外研究現(xiàn)狀和工程應用。低碳建筑是一種新興產業(yè)，盡管相關法規(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。

參考文獻:

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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發(fā)展總公司 2.江蘇建科建設監(jiān)理有限公司