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作者韓業(yè)天
（二）綠色低碳設(shè)計(jì)
綠色低碳設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)綠色低碳建筑的核心。本文從綠色建造設(shè)計(jì)及低碳拆除設(shè)計(jì)兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié)闡述實(shí)現(xiàn)綠色低碳建筑路徑。
1.綠色建造設(shè)計(jì)
通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)建筑良好的自然通風(fēng)，可以在不消耗能源的情況下，帶走內(nèi)部空間的熱量，并提供新鮮的自然空氣，從而降低室內(nèi)溫度。建筑為實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)可以：建筑群落：在群體布局上須要采用錯(cuò)列式，且高低結(jié)合的布局。高層建筑或不便直接開(kāi)窗的建筑：通過(guò)設(shè)置雙層幕墻組織自然通風(fēng)，雙層幕墻下部設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，上部設(shè)置排放口，空氣從下部進(jìn)風(fēng)口流入，再?gòu)纳喜窟M(jìn)風(fēng)口排出。可以采用架空、局部挖空、組織內(nèi)院等處理方法，引入自然通風(fēng)。可利用高大空間、樓梯間、通風(fēng)煙囪等方式組織熱壓通風(fēng)。可以通過(guò)合理的窗墻比和開(kāi)窗方式可提升室內(nèi)的自然通風(fēng)效果。
通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)建筑良好的隔熱，可以在不消耗能源的情況下，減慢內(nèi)部空間的冷氣的流失，從而降低室內(nèi)溫度。建筑為實(shí)現(xiàn)良好的隔熱可以：墻體保溫。使用綠色低碳材料加強(qiáng)墻體保溫效果，減低內(nèi)外熱量交換。門窗保溫。外門窗的保溫性能對(duì)于降低建筑能耗、減少碳排放量同樣具有重要作用。門窗框型材常常可采用木-金屬?gòu)?fù)合型材、塑料型材、隔熱鋁合金型材、隔熱鋼型材、玻璃鋼型材等。在門窗安裝過(guò)程可通過(guò)改善窗戶制作安裝精度、加裝密封條等辦法，減少空氣滲漏和冷風(fēng)滲透耗熱。對(duì)于幕墻,可采用隔熱型材、隔熱連接緊固件、隱框結(jié)構(gòu)等措施,避免形成熱橋。
通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)建筑良好的采光，可以在不消耗能源的情況下，加快內(nèi)部空間的熱量提升，從而增加室內(nèi)溫度。建筑為實(shí)現(xiàn)良好的采光可以：考慮建筑的總體布局，如中國(guó)絕大部分地區(qū)的建筑均以南向(或者南偏東、南偏西)作為最佳朝向。另外群體建筑錯(cuò)落布置，建筑方位適當(dāng)偏東或偏西，可提高日照水平，實(shí)現(xiàn)采光效用最大化。考慮單體建筑形體的設(shè)計(jì)，如需要陽(yáng)光的房間(臥室、病房、兒童活動(dòng)室、主要辦公空間等)應(yīng)布置在南向,以獲取寶貴的陽(yáng)光；對(duì)于大進(jìn)深的建筑物,可以通過(guò)設(shè)置內(nèi)院、中庭等方式,引入光線,而內(nèi)院和中庭的界面還可以通過(guò)采用淺色材料以反射更多的光線；對(duì)于地下空間,可以通過(guò)下沉廣場(chǎng)、開(kāi)設(shè)高窗等方式,引入光線和陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)采光效用最大化。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)行示例。中建一局建設(shè)的國(guó)家游泳中心冰壺場(chǎng)館改造項(xiàng)目，通過(guò)搭建可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和安裝可拆裝制冰系統(tǒng)，形成具有4條標(biāo)準(zhǔn)賽道的冰壺場(chǎng)地。全新的智能建筑管理系統(tǒng)通過(guò)增加膜結(jié)構(gòu)空腔自然通風(fēng)，不僅可以節(jié)電30%以上，還能夠控制和監(jiān)測(cè)場(chǎng)館室內(nèi)的溫度、濕度、照明、聲學(xué)等變化。
通過(guò)光能發(fā)電實(shí)現(xiàn)綠色低碳。目前建筑利用太陽(yáng)能主要途徑為加裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)光伏發(fā)電為整個(gè)建筑物的運(yùn)行提供能源。現(xiàn)階段按照光伏組件與建筑結(jié)合的方式主要分為屋頂光伏發(fā)電、墻面光伏發(fā)電、遮陽(yáng)板光伏發(fā)電3種方式。屋頂光伏發(fā)電：即將屋頂光伏安裝于頂層，直面陽(yáng)光，進(jìn)行發(fā)電。同時(shí)，通過(guò)緊貼屋頂結(jié)構(gòu)安裝，減少風(fēng)力的不利影響，一定程度上可替代保溫隔熱層遮擋屋面。墻面光伏系統(tǒng)：即將墻面光伏替代傳統(tǒng)幕墻，直面陽(yáng)光，進(jìn)行發(fā)電。同時(shí)，光伏幕墻與傳統(tǒng)玻璃幕墻的構(gòu)造方式基本相同，兼具采光、遮陽(yáng)功能。光伏遮陽(yáng)板：即將光伏發(fā)電系統(tǒng)作為遮陽(yáng)構(gòu)件可以阻擋陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)，在發(fā)電的同時(shí)還能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，降低建筑物空調(diào)負(fù)荷。
光伏發(fā)電示例。一是由中建科技自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造的上海璀璨城市零碳建筑展示中心，是中國(guó)首個(gè)模塊化零能耗建筑。這座面積近4000平方米的建筑裝有光伏板、光伏幕墻“發(fā)電機(jī)”，通過(guò)“搭積木”方式模塊化建造，用最優(yōu)保溫材料開(kāi)啟“節(jié)能閥”。光伏每年可以發(fā)電12.4萬(wàn)度，減少碳排放52噸，用可再生能源輸入的方式替代原有市電輸入，最終實(shí)現(xiàn)建筑的零能耗。二是中海集團(tuán)建設(shè)的內(nèi)蒙古中海河山大觀項(xiàng)目，是內(nèi)蒙古自治區(qū)首批次超低能耗建筑示范項(xiàng)目，也是燕長(zhǎng)城以北、嚴(yán)寒地區(qū)第一個(gè)落地的大規(guī)模超低能耗住宅建筑項(xiàng)目。該項(xiàng)目將外墻保溫、氣密性處理、冷熱橋處理及能源供應(yīng)方式等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)90%以上的節(jié)能效果。采用新風(fēng)冷熱源一體機(jī)、在屋頂設(shè)置太陽(yáng)能光伏發(fā)電板、配備電輔熱采暖，降低采暖費(fèi)用約40%，以更少能耗保障保證極端天氣下的室內(nèi)正常溫度，以及地下車庫(kù)照明用電需求。三是中國(guó)中鐵在廣州鐵路樞紐新建廣州白云站項(xiàng)目屋面工程中，大量采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)，采用國(guó)產(chǎn)碲化鎘110瓦光伏組件，以“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”發(fā)電模式，在金屬屋面建設(shè)1.85萬(wàn)平米，2.5兆瓦光伏電站，可實(shí)現(xiàn)25年年平均發(fā)電量245萬(wàn)千瓦時(shí)。按2022年度全國(guó)電網(wǎng)平均排放因子0.5703tCO2/MWh計(jì)算，年約減排二氧化碳1397噸。四是中建八局建設(shè)的埃塞俄比亞商業(yè)銀行新總部大樓項(xiàng)目大量采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)。新總部大樓塔樓高度209米，總建筑面積約16萬(wàn)平方米，集銀行、高端寫字樓、餐飲、購(gòu)物等業(yè)態(tài)于一體，成為當(dāng)?shù)匦碌貥?biāo)建筑。項(xiàng)目幕墻板塊安裝精準(zhǔn)度控制在毫米級(jí)誤差范圍內(nèi)，并結(jié)合當(dāng)?shù)睾０胃摺⑷照兆愕臈l件，在室外設(shè)置112個(gè)太陽(yáng)能燈具，室內(nèi)安裝117個(gè)光感器，實(shí)現(xiàn)總體節(jié)能30%。
通過(guò)風(fēng)能發(fā)電實(shí)現(xiàn)綠色低碳。風(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染，為零碳清潔能源。風(fēng)能與建筑的結(jié)合可分為兩種形式，分別為直接結(jié)合與間接結(jié)合。直接結(jié)合是指將風(fēng)電機(jī)組直接集成于建筑物中。間接結(jié)合是指將風(fēng)電機(jī)組融合于建筑綠地、建筑物附近的較大空地等。對(duì)于直接結(jié)合，又可根據(jù)風(fēng)力機(jī)在建筑物中的放置位置分為四種，分別為頂部安裝型、側(cè)排安裝型、空洞安裝型和通道安裝型建筑。
風(fēng)力發(fā)電示例。巴林世貿(mào)中心，是全球第一座利用風(fēng)能作為電力來(lái)源的摩天大樓。巴林世界貿(mào)易中心是一座高240米、雙子塔結(jié)構(gòu)的建筑物。主體平面為橢圓形，在兩座大廈之間設(shè)置了水平支持的3座直徑29米的風(fēng)力渦輪。風(fēng)帆一樣的樓體形成兩座樓之前的海風(fēng)對(duì)流，加快了風(fēng)速。風(fēng)電機(jī)組預(yù)計(jì)能夠支持大廈所需用電的11%-15%。
通過(guò)氫能發(fā)電實(shí)現(xiàn)綠色低碳。氫能建筑，是近年發(fā)展起來(lái)的一種綠色建筑。不同于太陽(yáng)能及風(fēng)能，氫能未實(shí)現(xiàn)小型化應(yīng)用，故它以氫能完全或部分替代市政電網(wǎng)、天然氣等傳統(tǒng)能源，滿足建筑對(duì)冷、熱、電、生活熱水等各種能源的需求，在提高建筑用電可靠性的同時(shí)，還有助于優(yōu)化國(guó)內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)、降低電網(wǎng)整體投資和減少問(wèn)題氣體排放。
采用多種綠色低碳能源項(xiàng)目示例。中建科技在浙江嘉興打造了中國(guó)首個(gè)零碳科創(chuàng)村落。其將原有建筑拆除后產(chǎn)生的廢舊磚瓦，作為新建筑的裝飾材料；采用風(fēng)能、地?zé)崮堋⑻?yáng)能、生物質(zhì)能、氫能等可再生能源，進(jìn)行多能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)村落能源自給自足；污廢水100%處理后回用、再排放；廚余垃圾等通過(guò)生物降解本地處理，其他生活垃圾分類收集處理、回用；約400畝的農(nóng)田通過(guò)智慧農(nóng)田、垃圾降解、污水處理等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)灌溉，水的灌溉量節(jié)約50%，降碳20%；應(yīng)用無(wú)接觸式智慧垃圾桶、光伏發(fā)電景觀廊架、智慧太陽(yáng)能充電椅、智慧路燈、儲(chǔ)能充電樁等低碳智慧城市設(shè)施產(chǎn)品，探索國(guó)內(nèi)領(lǐng)先可復(fù)制的零碳村落有機(jī)更新模式。
2.低碳拆除設(shè)計(jì)
低碳拆除設(shè)計(jì)顧名思義，即在建筑設(shè)計(jì)階段就考慮建筑建造及后期拆除過(guò)程及建材回收的便利性，以實(shí)現(xiàn)綠色低碳。因此，在設(shè)計(jì)階段就要考慮如下問(wèn)題：考慮到拆除后廢舊建材的可回收性，因此需要選用可回收性強(qiáng)的材料，如鋁制品、鋼制品等；考慮到建造及拆除時(shí)的便利性，因此建筑的主要元素如地板、墻體等可以統(tǒng)一規(guī)格及模塊，部分地方采用預(yù)制件，以達(dá)到低碳拆除目的。
低碳拆除設(shè)計(jì)示例。這一概念的實(shí)質(zhì)化落地影響力最大的或是上海世博會(huì)—國(guó)奧村展館的低碳化拆除。當(dāng)然其不僅僅是低碳拆除也踐行了低碳建造及建材循環(huán)利用等綠色低碳理念。國(guó)奧村展館在建設(shè)之初就確定了低碳搭建和低碳拆除的理念。展館中的國(guó)奧村大門等許多標(biāo)志性建筑部分，就是依據(jù)其他各地國(guó)奧村設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求搭建，世博會(huì)后將“物歸原主”用于其它國(guó)奧村；部分有紀(jì)念意義的物品將捐贈(zèng)給世博館，或其他博物館；也有部分物品將參與拍賣，所得款項(xiàng)將進(jìn)行慈善捐助；其他建筑廢棄材料將被再次循環(huán)利用，經(jīng)過(guò)加工還原成建筑原料，再轉(zhuǎn)換成建筑材料或建筑藝術(shù)品
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