01、建筑業(yè)碳中和的背景

建筑是全球能源需求不斷增長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，根據(jù)國(guó)際能源署核算，2020年全球建筑運(yùn)行能耗約占社會(huì)總能耗的36%，二氧化碳排放占總排放的 37%。未來(lái)，新建建筑數(shù)量或?qū)⒈３指咚僭鲩L(zhǎng)，這將對(duì)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)“截至 2030 年，建筑業(yè)能源強(qiáng)度改善 30%” 的目標(biāo)帶來(lái)挑戰(zhàn)，從而為兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)設(shè)置障礙。因此，追求更高能效的建筑一直是世界各國(guó)降低能耗，應(yīng)對(duì)氣候變化的重要手段之一。

02、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)建筑節(jié)能是以1980-1981的建筑能耗為基礎(chǔ)，按每步在上一階段的基礎(chǔ)上提高能效30%為一個(gè)階段。因此通常說(shuō)的第一步節(jié)能是在1980-1981的基礎(chǔ)上節(jié)約30%，通稱為節(jié)能30%的標(biāo)準(zhǔn)。第二步節(jié)能是在第一步節(jié)能的基礎(chǔ)上再節(jié)約30%，即30%+70%×30%=51%，簡(jiǎn)稱為節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)。第三步節(jié)能是在第二步節(jié)能的基礎(chǔ)上再節(jié)約30%，即50%+50%×30%=65%，簡(jiǎn)稱為節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)。目前我國(guó)住宅和公共建筑普遍執(zhí)行的是節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)。

2021年，我國(guó)新頒布了《建筑節(jié)能與可再生能源通用技術(shù)規(guī)范》GB55015-2021標(biāo)準(zhǔn)，把嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑評(píng)級(jí)節(jié)能率提升至75%， 公共建筑平均節(jié)能率提升至72%，與此同時(shí)，《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》也正在編制當(dāng)中， 2030年新建建筑能效逐步提升至超低/近零碳建筑水平。

03、零碳建筑的概念

在“能源、碳排放”的雙重約束下，我國(guó)推動(dòng)了建筑領(lǐng)域的低碳轉(zhuǎn)型，在零能耗建筑的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑全生命周期，提出了近零碳建筑、零碳建筑。

零碳建筑考慮的不僅僅是建筑運(yùn)行階段的碳排放，更是全面考慮建筑建造過(guò)程中的隱含碳排放，目標(biāo)是在建筑的全生命周期中實(shí)現(xiàn)碳的零排放。

零碳建筑是指充分利用建筑本體節(jié)能措施和可再生能源，使可再生能源二氧化碳年減碳量大于等于建筑全年全部二氧化碳排放量的建筑。

它除了采用被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)中的高效保溫、高效節(jié)能窗等被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)外，更多的是通過(guò)主動(dòng)技術(shù)措施提高能源設(shè)備與系統(tǒng)的效率，引入更多的智能控制技術(shù)，充分利用可再生能源，例如光伏。

同時(shí)注重實(shí)現(xiàn)材料和產(chǎn)品的循環(huán)利用，有效的減少建筑全生命周期的減少碳排放。

04、零碳建筑與零能耗

建筑一說(shuō)起零碳建筑，往往會(huì)聯(lián)想到零能耗建筑。零碳建筑和零能耗建筑是很相近甚至被經(jīng)?；煊玫膬煞N綠色建筑，但它們是兩個(gè)不同的概念。

零碳建筑是指在全生命周期內(nèi)，綜合碳排放為零的建筑，近零碳建筑即最大限度地接近零碳建筑水平。而零能耗建筑是建筑運(yùn)行不消耗常規(guī)能源，完全依靠太陽(yáng)能或者其他可再生能源。

相比于零能耗建筑，零碳建筑直接衡量建筑碳排放的指標(biāo)?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，將近零碳作為考核指標(biāo)有利于推動(dòng)建筑業(yè)更好的融入到“雙碳”目標(biāo)當(dāng)中。

05、零碳建筑標(biāo)準(zhǔn)

2021年9月，天津市低碳發(fā)展研究中心牽頭制定的全國(guó)首個(gè)零碳建筑團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑認(rèn)定和評(píng)價(jià)指南》，推動(dòng)從綠色建筑、超低能耗建筑、近零碳建筑向“零碳建筑”進(jìn)一步邁進(jìn)。

《零碳建筑認(rèn)定和評(píng)價(jià)指南》中的控制指標(biāo)和碳排放量核算是零碳建筑認(rèn)定的主要依據(jù)?？刂浦笜?biāo)包括建筑室內(nèi)環(huán)境參數(shù)、能效指標(biāo)以及碳排放三個(gè)方面，目的是在保證建筑使用功能的前提下盡可能降低建筑用能需求，并鼓勵(lì)通過(guò)可再生能源的利用抵消建筑用能，以實(shí)現(xiàn)建筑的零碳排放。

△ 零碳建筑認(rèn)定主要指標(biāo)

（數(shù)據(jù)來(lái)源：《零碳建筑認(rèn)定和評(píng)價(jià)指南》，銳成產(chǎn)城咨詢分析）

2022年11月，由中國(guó)建研院牽頭的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》正式啟動(dòng)編制。該系列標(biāo)準(zhǔn)覆蓋零碳建筑、醫(yī)院、社區(qū)、園區(qū)、校園的完整評(píng)價(jià)體系，從不同維度和細(xì)分領(lǐng)域?qū)α闾荚u(píng)價(jià)作出具體要求，具體指導(dǎo)我國(guó)零碳建筑、零碳醫(yī)院、零碳社區(qū)、零碳園區(qū)和零碳校園的建設(shè)工作。

△ 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》體系

（數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)建研院，銳成產(chǎn)城咨詢分析）

06、零碳建筑技術(shù)路徑

零碳建筑通過(guò)主動(dòng)式建筑理念與被動(dòng)式設(shè)計(jì)理念相結(jié)合，最大幅度地降低建筑對(duì)能源的依賴，使建筑排放的碳量處于較低水平。

主動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能系統(tǒng)

太陽(yáng)能系統(tǒng)在建筑中的利用主要有附加光伏系統(tǒng)（BAPV）和光伏一體化建筑（BIPV）兩種形式。

BAPV是最早且最常用的一種形式，它與建筑結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的安裝形式，主要是屋頂光伏電站；

BIPV是將光伏建材與建筑融為一體，直接替代原有建筑結(jié)構(gòu)，BIPV采用的光伏技術(shù)目前主要可分為晶硅光伏組件和薄膜光伏組件，晶硅組件是目前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，單位裝機(jī)功率高，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)16%至22%，同樣裝機(jī)面積下發(fā)電量?jī)?yōu)于薄膜組件。

地道風(fēng)技術(shù)

利用土壤夏冷冬熱的特點(diǎn)為建筑提供熱（冷）能，通過(guò)設(shè)計(jì)階段對(duì)管道冷卻能力的計(jì)算，確定管道的尺寸、長(zhǎng)度、埋深及間距等，利用地道風(fēng)技術(shù)，可以有效的縮短空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間，極大限度的降低建筑的使用能耗。

地源熱泵技術(shù)

地源熱泵指所有使用大地作為冷熱源的熱泵全部稱為地源熱泵，是利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)，是一種既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。

通過(guò)輸入少量的電能，即可實(shí)現(xiàn)較多的能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移，利用地源熱泵技術(shù)制冷，與傳統(tǒng)中央空調(diào)技術(shù)相比能耗可降低20%以上，是一種清潔高效的能源利用形式。

被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)

以氣候特征為引導(dǎo)，通過(guò)建筑物本身來(lái)收集、儲(chǔ)蓄能量（而非利用耗能的機(jī)械設(shè)備）使得與周圍環(huán)境形成自循環(huán)的系統(tǒng)。

這樣能夠充分利用自然資源，達(dá)到節(jié)約能源的作用。在寒冷地區(qū)冬季以保溫和獲得太陽(yáng)能為主，夏季兼顧隔熱和遮陽(yáng)作用。

07、零碳建筑技術(shù)體系

邁向零碳建筑的過(guò)程中，根據(jù)碳排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的難易程度表現(xiàn)為三種形式，即超低排放、近零排放建筑及零碳建筑，屬于同一技術(shù)體系。其中，超低排放建筑節(jié)能水平略低于近零排放建筑，是近零排放建筑的初級(jí)表現(xiàn)形式。零碳建筑能夠達(dá)到碳排放為零，是近零排放建筑的高級(jí)表現(xiàn)形式。目前我國(guó)的《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》正在編制過(guò)程中，主要通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：      

降需求：為了降低建筑用能需求，可以采取被動(dòng)式技術(shù)手段，如被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)、自然通風(fēng)、自然采光、建筑遮陽(yáng)隔熱措施、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能提升等，同時(shí)結(jié)合國(guó)家正在大力推廣的《近零能耗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51350-2019的最新應(yīng)用技術(shù)。

提效率：通過(guò)提升主動(dòng)式能源系統(tǒng)和設(shè)備單體的能效，如提高冷熱源系統(tǒng)性能系數(shù)、新風(fēng)熱回收效率、地道風(fēng)、照明系統(tǒng)及電器等設(shè)備的單體能效，并結(jié)合智能優(yōu)化控制算法，可以進(jìn)一步降低建筑能源消耗。

拓應(yīng)用：通過(guò)最大化利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉刺娲Ｒ?guī)能源，也可以減少建筑的電力使用。

增碳匯：在設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮到項(xiàng)目周邊地勢(shì)特點(diǎn)，增加可綠化面積，增加后山綠化土壤保持率，從而增加碳匯。

促行為：在促進(jìn)人員的行為方面，可以引導(dǎo)來(lái)館人員綠色出行、低碳生活方式，建立個(gè)人生活排碳計(jì)算機(jī)制，提高個(gè)人行為減排責(zé)任意識(shí)。

可監(jiān)控：在能源監(jiān)測(cè)與碳排放核算方面，應(yīng)設(shè)置能源監(jiān)測(cè)與碳排放核算管理平臺(tái)，以方便管理和監(jiān)控。

08、建筑碳排放計(jì)算

建筑全生命周期的碳排放是指建筑物在與其有關(guān)的建材生產(chǎn)及運(yùn)輸、建造及拆除、運(yùn)行階段產(chǎn)生的溫室氣體排放的總和，以二氧化碳當(dāng)量表示：    

建材碳排放應(yīng)包含建材生產(chǎn)階段及運(yùn)輸階段的碳放。建筑材料的生產(chǎn)需要消耗大量的能源和產(chǎn)生大量的溫室氣體排放；

建筑建造階段的碳排放應(yīng)包括完成各分部分項(xiàng)工程施工產(chǎn)生的碳排放和各項(xiàng)措施項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程產(chǎn)生的碳排放；

建筑拆除階段的碳排放應(yīng)包括人工拆除和使用小型機(jī)具機(jī)械拆除使用的機(jī)械設(shè)備消耗的各種能源動(dòng)力產(chǎn)生的碳排放；

建筑運(yùn)行階段碳排放計(jì)算范圍應(yīng)包括暖通空調(diào)、生活熱水、照明及電梯、可再生能源、建筑碳匯系統(tǒng)在建筑運(yùn)行期間的碳排放量。建筑的運(yùn)用階段是整個(gè)生命周期中碳排放量最長(zhǎng)的階段。

零碳建筑是指在運(yùn)行階段實(shí)現(xiàn)了碳中和的建筑。運(yùn)行階段的碳排放采用如下公式計(jì)算：

09、零碳建筑案例

蘋果公司在加利福尼亞州庫(kù)比蒂諾耗資50億美元的華麗新總部被稱為“宇宙飛船”，它不僅將包含有史以來(lái)最大的結(jié)構(gòu)玻璃片，而且還將是世界上最大的企業(yè)建筑太陽(yáng)能電池陣列之一，新總部將從屋頂面板產(chǎn)生超過(guò)16兆瓦的電力。這家科技巨頭正在利用其豐富的屋頂表面積安裝數(shù)千塊太陽(yáng)能電池板，估計(jì)輸出功率為16兆瓦。該園區(qū)還將配備4兆瓦的沼氣燃料電池，并從附近的第一太陽(yáng)能公司的130兆瓦太陽(yáng)能裝置中獲取額外的可再生能源。

除了可再生能源，蘋果公司在新總部還增加了2500棵新的本土樹(shù)木(總數(shù)超過(guò)7000棵)以及數(shù)英里的自行車和慢跑路線?？偟膩?lái)說(shuō)，175英畝的園區(qū)將有80%是綠地。

▌編輯：同辰建筑

▌來(lái)源：綠色建筑研習(xí)社