近零能耗建筑碳排放及影响因素分析

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时间：2024-09-20 15:25 阅读：47 来源：互联网

近零能耗建筑碳排放及影响因素分析

【摘要】随着全球气温变暖和二氧化碳含量的逐渐提升，各国逐渐关注生产耗能和环境保护问题。我国据此提出“双碳”的发展目标，同时也加快了建筑行业近零能耗的发展规划，以此助力实现经济社会可持续发展的目标，完成建设绿色低碳环保的美好社会愿景。基于此，本文通过分析近零耗能建筑碳排放的影响因素，为近零能耗建筑碳排放工作提出相应的措施建议。

【关键词】零能耗；建筑碳排放；影响因素

节能减排、应对全球气候变化，现已成为各国面临的重大挑战。建筑耗能的碳排放量在碳排放量中占据较大比例，近零耗能的建筑碳排放研究具有十分重要的意义。建筑碳排放量现占到全国碳排放量的一半以上，对我国生态环境发展具有深远的影响。零耗能建筑碳排放量的主要因素是建筑保温材料的类型、建筑保温材料的厚度、建筑窗户的框架结构、建筑窗户和墙的面积比例、建筑的供暖形式、建筑的使用年限。基于此，降低建筑碳排放量的实践创新工作刻不容缓。

一、近零能耗建筑碳排放的影响因素分析

（一）建筑保温材料的类型

建筑保温材料主要是用在建筑的外部构建当中，不会影响建筑内部照明器具的使用情况，但是会对建筑系统的热力性能产生一定的影响，从而影响建筑冬季取暖和夏季制冷的效果。针对建筑保温材料的选择，主要包括PUR、EPS、XPS和岩棉等多种材料。根据科学实验研究表明，在建筑材料厚度相等的情况下，XPA保温材料的建筑碳排放量最大，岩棉保温材料的建筑碳排放量最小。正因如此，在不考虑建筑保温材料厚度的情况下，为降低建筑碳排放量，应当选用岩棉作为建筑的保温材料。

（二）建筑保温材料的厚度

建筑保温材料的厚度对于建筑碳排放具有较大影响。当选用统一材质作为建筑材料时，随着建筑保温材料厚度的逐渐增加，建筑碳排放量随之下降。然而，当建筑材料厚度达到一定程度时，建筑碳排放量稳定不变。与此同时，当建筑材料厚度较高时，即使增加建筑保温材料的厚度，建筑碳排放的减排效果也并不显著。不仅如此，建筑保温材料过厚将会影响建筑外表的美观性并增加建筑施工的成本。正因如此，出于成本、建筑美观等多方面的考虑，若建筑材料为EPS保温材料，建筑保温层的厚度在160mm-260mm之间较为适宜。

（三）建筑窗户的框架结构

建筑可选择不同的窗户结构，如木框窗户、铝框窗户、PVC材质窗户和各种窗户玻璃类型。在同一玻璃材质下，测算不同窗户框架结构的建筑碳排放。其中铝框的建筑碳排放量最多，木框的建筑碳排放量最少。综合考虑建筑外观、窗框耐用性和窗户的隔热保温功能性，建筑窗户应选择铝制框架。与此同时，综合考虑玻璃的层数和性能对建筑碳排放造成的影响，不管玻璃类型如何，玻璃制造过程中产生的碳排放远高于玻璃在建筑中使用所产生的碳排放量。基于此，为实现近零能耗建筑碳排放的目标，建筑窗户玻璃的层数和窗户的层数不宜过多。

（四）建筑窗户和墙的面积比例

建筑窗户所造成的碳排放主要分为两部分：一方面可能是窗户的保温性能较差，建筑夏季制冷和冬季取暖所造成的碳排放增加。另一方面是窗户透光功能能够接受太阳光照辐射造成夏季制冷的碳排放增加，除此之外建筑窗户所造成的碳排放还和窗户所在位置的朝向相关，南向窗户所接受的光照辐射更强，夏季空调制冷所造成的碳排量更多。经实验表明，在同一条件下，随着窗户和墙的比例的增加，建筑碳排放量先降低再升高。基于此，建筑窗户和墙的比例应当控制在合理范围内，建筑围护结构设计中应当关注窗户的隔热性能，选择适宜的墙窗面积比例。

（五）建筑的供暖形式

建筑的空调制冷和冬季取暖是建筑碳排放的主要部分之一。例如，建筑冬季取暖方式主要分为太阳能制热、地源热能、太阳能+地源热能等多种供暖形式。其中太阳能供热系统建设过程中的能耗最大，地源热运行中建筑碳排放最多。除此之外，基于成本考虑，太阳能的供暖技术和供暖成本较高，建筑供暖设备应当选择太阳能和地源热能综合的方式。

（六）建筑的使用年限

我国建筑的正常使用寿命普遍在40年、50年、70年不等年限。通过研究表明，随着建筑使用年限的增加，建筑运行中碳排放量逐渐增大。然而，建筑外围材料运输阶段的碳排放耗能逐渐减少。综合来看，随着建筑使用年限的增加，建筑每年的碳排放量逐渐减少。

二、近零能耗建筑碳排放工作的措施建议

（一）根据建筑环境进行节能设计

近零耗能建筑碳排放节能设计应当充分考虑建筑所在环境的外界条件。第一，充分检验建筑环境的气候，包括建筑环境平均气温、建筑日照的平均时长、内外温差比、风向和频率、年均降雨量、年均夏季制冷和冬季取暖的天数等数据信息。建筑设计师可以采用相关软件对气候数据进行分析，从而实现调整建筑设计中的布局、绿化环境、方位等方面的规划，最大化地利用外界环境条件，降低建筑能量损耗，以实现建筑碳排放量的最小化，实现绿色低碳环保的环境发展理念。

（二）根据建筑墙体机构进行节能设计

根据建筑实地勘测所收集的气候数据，建筑外围结构也应充分考虑气候条件的影响作用，进行节能减排的相关设计工作。例如，若是建筑所在地区常年较为炎热，建筑墙体等外围结构应当主要采用隔热材料，进行外部遮阳设计，窗户和内部建筑的气流流动通风设计，避免因室内温度降温所造成的碳排放。若是建筑所在地区常年较为寒冷，建筑墙体和窗户应当选择隔热性能较好、导热系数较低的材质，提高建筑内部的密封性，保证建筑室内的光照时间和光照强度。根据上述分析，建筑墙体结构应当根据不同气候条件进行不同设计，实现节能减排的建筑低耗能效果，进一步降低建筑碳排放量。

（三）建筑系统节能设备的升级创新

建筑碳排放量的主要来源为室内的空调制冷和冬季取暖设备的使用，其中传统的如天然气、煤炭等能源取暖方式能耗较大，对环境造成巨大影响。基于此，近零能耗建筑的碳排放应当结合建筑特点对耗能设备进行优化升级和创新驱动。例如，若是建筑所在地区常年较为炎热，建筑内部可采用风扇和空调组合使用的方式，提高室内空气流动的速度，扩大空调制冷效果和制冷范围，降低空调能耗，作为补充作用来弥补客观条件的不足之处。

（四）建筑系统设备可再生能源的使用

可再生能源能够降低其他不可再生能源的损耗，能够降低建筑碳排放量，减轻生态环境循环的压力。例如，若是建筑所在地区常年较为寒冷，建筑可以采用太阳能和地源热泵综合供暖的方式，尤其是在纬度较高地区，日均取暖时间较长，一年中有1/2的时间处于供暖状态，建筑供暖压力较大。基于此，建筑可在楼顶铺置太阳能设备，利用光照条件进行建筑电能供应，最大限度地转化太阳能源。不仅如此，在未来碳循环和碳达峰的发展规划下，科技创新驱动将更多关注于太阳能等新型清洁能源的转化和使用效率，降低建筑开发和使用的成本支出，实现建筑的近零能耗。

总结

综上所述，为实现建筑的近零能耗，应当做到根据建筑环境进行节能设计，根据建筑墙体机构进行节能设计，建筑系统节能设备的升级创新，建筑系统设备可再生能源的使用。

来源：《工程管理前沿》2022年第16期、绿色建筑研习社

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