低碳建筑的研究进展与工程应用

王杰妮 史晓冬

(1.江苏省江南建筑技术发展总公司，江苏 南京 210008； 2.江苏建科建设监理有限公司，江苏 南京 210019)



低碳建筑的研究进展与工程应用

王杰妮1史晓冬2

(1.江苏省江南建筑技术发展总公司，江苏 南京 210008； 2.江苏建科建设监理有限公司，江苏 南京 210019)

简述了低碳建筑的内涵及工作机理，分析了低碳技术在国内外的研究进展与应用情况，探讨了低碳建筑在设计中的注意事项，指出低碳建筑具有节能、环保、绿色、低排放等优点，是实现能源高效利用和经济可持续发展的重要途径。

低碳建筑，节能减排，能耗，研究进展

1 概述

随着可持续发展的呼声高涨，全世界各国政府、相关机构和组织正积极开展低碳研究[1-4]。在这种大环境下，低碳建筑是近10年来提出的一种新概念，通常认为低碳建筑是在满足人类居住要求的同时，通过减少传统能源的使用，提高能源利用效率，降低CO2排放量的建筑。低碳建筑在设计阶段以及全寿命期内对减少温室气体排放有着明确要求，其目标是在建筑全寿命期内节能减排，减少对气候变化的影响。本文拟通过回顾总结低碳建筑的设计原理、研究进展及在国内外的工程应用，探讨了该项技术的发展前景。

2 技术背景

2.1 低碳建筑的内涵

其目标是在建筑全生命周期内尽量节能减排，减少对气候变化的影响。

低碳建筑的内涵要求建筑具备可持续发展特性，即在实现建筑节能的同时，尽可能降低碳排放，以减少建筑对周围环境的影响；此外，低碳建筑还要求与自然环境和谐共处，实现人类、自然和建筑的可持续发展。综上，低碳建筑会在设计阶段制定详细的减排方案，而在建筑的各使用期内会通过采用节能技术、回收再利用等手段减少碳排放，其能耗与排放均小于常规建筑。

2.2 低碳建筑的特点

总体来说，低碳建筑主要有4个特点：节能、环保、绿色、低排放。与节能建筑和绿色建筑不同，低碳建筑的概念更广，它考虑了建筑对环境的影响，也将低碳技术作为考量标准之一，尽可能使两者在一定条件下达到最优。由于低碳建筑不仅包括建筑自身，还与交通和市政配套等相关，因此，可认为其包含了节能建筑与绿色建筑，相当于它们的进一步延伸。

从设计理念上看，除了达到节能的目的，低碳建筑还将提高空气质量、增加居住的舒适性和安全性作为设计目标，最终使建筑与自然和谐共处，尽可能降低建筑对环境的影响。随着低碳建筑研究的深入，其与节能建筑、绿色建筑的最终目标反而更接近。由此可见，低碳建筑相当于建筑领域的一次新革命，其意义已经远超节能、绿色等目的，最终形成可持续发展要求的设计理念。

3 低碳建筑在国外的研究进展与工程应用

近几十年来，英国、美国、德国、日本等国家在节能减排相关方面的工作一直处于领先地位。从政策和法规上看，英国在2007年公布了《气候变化法案》草案，承诺了2020年以及2050年的温室气体减排目标，2年后，英国又发布了《英国低碳转换计划》，该计划涵盖全国土木、工业等多个领域，表明该国开始向低碳经济转型；在美国，政府在2003年的政府文件《能源部能源战略计划》中提出未来要进一步提升能源利用率，此外，美国还在各个州采用减税的形式支持低碳建筑的发展；德国在2002年制定了建筑能耗标准《能源节约法》，对国内所有节能材料和设施均作出统一规定和节能要求，新法规可使能耗较之前的规定进一步降低约30%；在日本，节能减排已经形成了完善的体系，降低能耗甚至覆盖到节能管理工作中，且政府会对节能减排效果进行跟踪。除上述国家外，其他欧美国家也有使用一些节能减排手段来建造低碳建筑并与节能减排经验丰富的国家合作。

从节能技术上看，英国主要运用常规节能技术和创新节能技术，前者从外围护结构和新能源利用出发，主要利用节能材料、设施、清洁能源等实现节能减排，后者从智能角度对传统电器进行改造，制造出智能空调、绿色洗衣机、节能灯等；美国、德国等国家则将节能技术划分为建筑本体的节能、建筑设备的节能和建筑热环境的节能，其实质和英国的节能技术划分基本相同。

4 低碳建筑在中国的研究进展与工程应用

在哥本哈根世界气候大会上，中国向世界承诺2020年的能耗减排量将比2005年的进一步减少约40%。在政策上，我国当前有两部关于节能减排的法律：《节约能源法》和《可再生能源法》。此外，国家和地方均颁布了许多法规和鼓励性政策，对部分建筑进行了强制规定和采取了相应的惩处措施。随着科技发展与深化合作，我国在建筑节能领域有了长足的发展。科技含量高的技术主要有以下方面：

1)计算机仿真技术与智能控制技术相结合。这项技术从控制角度出发，能极大提高能源的利用率从而减少能源的消耗；

2)热泵应用技术。这项技术的实质在于采用少量电能来完成热量的转移，其利用对象为水热源和空气源。如能量桩技术，通过在桩身布置一定数量和长度的地埋管，利用电能循环液从地表流向深层并返回地面，由于地表以下一定深度的土层温度较稳定，基于换热条件，夏天可降低循环液的温度，冬天可提高循环液的温度，再辅以空气压缩技术，则可完全实现建筑的制冷和供热，同时保证环境的清洁；

3)变频空调技术。这项技术实质在于根据电量负荷变化智能调节送风量，该技术可大幅降低风机动力以达到降低能耗的目的；此外，空调余热回收技术、热电联产技术、太阳能热利用技术等也已经在建筑中使用[5-8]。

5 结语

本文介绍了低碳建筑的研究背景、设计原理以及国内外研究现状和工程应用。低碳建筑是一种新兴产业，尽管相关法规和政策还有待进一步完善和补充，但随着科技进步以及国家、政府的推动，低碳建筑未来必定会得到更加广泛的应用。

[1] Chen G Q,Chen H,Chen Z M,et al.Low-carbon building assessment and multi-scale input-output analysis[J].Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation,2011,16(1):583-595.

[2] Tuohy P,Roaf S,Nicol F,et al.Twenty first century standards for thermal comfort:fostering low carbon building design and operation[J].Architectural Science Review,2010,53(1):78-86.

[3] Omer A M.Focus on low carbon technologies:The positive solution[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2008,12(9):2331-2357.

[4] Da Graca Carvalho M,Bonifacio M,Dechamps P.Building a low carbon society[J].Energy,2011,36(4):1842-1847.

[5] 陈力莅,丁太威,耿化民.低碳建筑全生命周期碳排放影响因素分析[J].四川建筑,2012,32(5):79-80.

[6] 王崇杰,薛一冰.节能减排与低碳建筑[J].工程力学,2010,27(S2):42-47.

[7] 王 俊,王有为,林海燕,等.我国绿色低碳建筑技术应用研究进展[J].建筑科学,2013,29(10):89-92.

[8] 任乃鑫,徐 晶.中国特色低碳建筑战略分析[J].建筑节能,2011,39(6):27-30.

Research advances and engineering application of low-carbon building

Wang Jieni1Shi Xiaodong2

(1.JiangsuJiangnanBuildingTechnologyDevelopmentCorporation,Nanjing210008,China;2.JiangsuJiankeConstructionSupervisionLimitedCompany,Nanjing210019,China)

This paper described the connotation and working mechanism of low carbon building, analyzed the research progress and application situation of low carbon technology in the domestic and foreign, discussed the precautions in low carbon buildings design, pointed out that low carbon buildings with energy saving, environmental protection, green, low emissions and other advantages, was an important way to realize the energy efficient use and economic sustainable development.

low carbon building, energy conservation and emission reduction, energy consumption, research progress

1009-6825(2016)22-0185-02

2016-05-26

王杰妮(1987- )，女，助理工程师； 史晓冬(1989- )，男，助理工程师

TU201.5

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