浅析可持续建筑低碳设计-

论文导读：阳能电池板将太阳能转化为直流电能，再通过逆变器将直流电能转换成交流电能，就能成为绝大多数家用电器的电能来源。但在实际应用上，将太阳能转化为电能的太阳能电池片转换效率目前仅为15%左右，即使采用聚光技术的电池片，最高转换效率也只能达到35%左右。而许多办公设备(比如笔记本电脑、打印机等)，又要将交流电源转换成直流电
摘 要：根据可持续建筑的定义，本文介绍了可持续建筑的低碳设计，主要阐述了低碳设计的技术层面，以及强调了意识提升与行为转变在建筑节能中的作用。
关键词：可持续建筑；低碳设计；碳抵偿措施

一、可持续建筑的定义发展

通常，可持续建筑与1987 年《布伦特兰报告》中对于可持续发展的定义互相联系，即“可持续发展是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可持续发展。”但是可持续发展的定义宽泛，常被批评为过于模糊。
可持续建筑没有统一的定义，环保、生态、节能、绿色、生物和气候适应性建筑，都被认为是可持续建筑的实现途径。所有可持续建筑的实现途径都关注两大方面：一即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系，及对自然环境的影响”，二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”。

二、可持续建筑的低碳设计战略

为了实现节能和减排的双重目标，一种综合性的可持续建筑发展战略呼之欲出。此种战略并不仅仅聚焦于技术层面，同时强调了行为转变在建筑节能领域中的作用，而这点通常在中国的建筑行业被忽略。

1.低碳节能技术手段

建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC 系统)和照明系统，占了建筑总能耗的绝大比例。低碳节能技术手段也聚焦于此，在维持建筑的热平衡、保证照明舒适度的同时，采用现代先进科技和创新型产品，降低建筑能耗。
（1）维持建筑热平衡
在建筑设计过程早期，应将当地气候条件、太阳高度角、采光条件等考虑入设计概要中。建筑从屋顶、外墙到窗户可应用智能玻璃立面、建筑遮阳设备、创新型隔热产品等先进技术与材料，降低整个建筑的屋顶、外墙、窗洞等传热系数，从而减少住户用于取暖和消暑的电费支出。
（2）照明设备与控制系统
照明设计应符合建筑照明标准的相关规定，使用高效节能的光源与灯具，并根据使用者的实际需求，设置适当的环境照明和任务照明。采用时控、光控或者智能控制器进行调光，在一个空间内依据用户的需求与喜好，创造不同的场景，适应多功能的用途。智能调光系统在保证光环境舒适宜人的同时，也能提高用户的工作效率，同时，最大限度地节省使用灯光，节省电力消耗，充分展示在照明运行环节最大限度挖掘节能减排的潜力。

2.可再生能源技术与建筑一体化设计

可再生能源技术与建筑一体化设计，即将建筑的使用功能与可再生能源的利用有机地结合在一起，形成多功能的建筑构件，使得建筑各部分的功能协调统一，达到令人满意的节能和使用效果。如今，光热建筑一体化、光伏建筑一体化、风能建筑一体化等技术，在建筑中的应用也越来越广泛。但从目前来看，这些技术大多更适于整合于新建建筑中，而用于已建建筑的改造，还亟须技术改进。
（1）光热建筑一体化
太阳能热水器是目前我国太阳能热利用的主要形式。除此之外，还可以将太阳能转化后的热能利用于制冷与空调，包括太阳能吸收式制冷、太阳能除湿式制冷、太阳能吸附式制冷等。但由于太阳能集热器占地较多，在推广中难免受到一些限制。
太阳能集热器是太阳能转化为热能系统的重要组成部分，也是一体化设计中的重点内容。建筑设计需将太阳能集热器作为建筑的组成元素，与建筑有机结合，保持建筑统一和谐的外观，并与周围环境相协调。在保证集热效果的前提下，太阳能集热器的设计安装有着多种方式，包括在建筑屋面(平、坡屋面)、阳台拦板、建筑立面等。其中，太阳能集热器设置在平面屋顶上是最为简单易行的设计方法，其优点是安装简单，可放置的集热器面积相对较大，且可以调整集热器的朝向，对于东西朝向的建筑极为便利。而太阳能集热器设置在建筑外立面上会使建筑有一个新颖的外观，能弥补屋面(尤其是坡屋面)上集热器面积及安装角度受限的缺陷。
（2）光伏建筑一体化
新建建筑采用光伏建筑一体化，可以达到更好的节能和碳减排效果。通过太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，再通过逆变器将直流电能转换成交流电能，就能成为绝大多数家用电器的电能来源。但在实际应用上，将太阳能转化为电能的太阳能电池片转换效率目前仅为15%左右，即使采用聚光技术的电池片，最高转换效率也只能达到35%左右。而许多办公设备(比如笔记本电脑、打印机等)，又要将交流电源转换成直流电源，能量损失最高可达50%。事实上，大多数电气设备，包括照明设备，都能依靠直流电有效工作而不需要交流电源。鉴于此，更多地使用直流分配网络(DC distribution networks)，可减小不必要的能量转换，提高可再生技术的经济效益。
从另一个角度看，目前使用太阳能电池板发电，相对于传统煤炭等发电手段，依然比较昂贵。如果每千瓦时的电能能够降低，那么将光伏产品用于建筑发电的低碳潜力巨大。随着太阳能电池板生产量的扩大、生产技术的不断成熟，光电转换效率不断在提高，太阳能电池板的也不断在下降。现今的研发重点也聚焦于传统晶硅电池片的替代品研究，采用不同基质材料(比如薄膜聚化物)尝试光电转换，使得CIGS 等各类低成本电池片的效率仍在提高。源于：论文参考文献格式www.7ctime.com
与此同时，专为建筑集成而开发的光伏组件双面玻璃的封装方式在逐渐流行，为建筑商将光伏组件直接组成玻璃幕墙，扩大电池片覆盖建筑的面积，从而为提高电量输出提供着新的设计思路与方法。这些都预示着光伏技术将成为可再生能源技术与建筑一体化设计中的重要一员。
（3）风能建筑一体化
风能建筑一体化发电效率高、成本较低。小程机器，其应用价值还有争议，而中程机器(5～50 kW)，若装置适当(如成为新型建筑或高层建筑的一部分)，则贡献巨大。比较典型的例子如2007 年6 月竣工的巴林世贸中心(WTC)，3 个巨大的风力涡轮螺旋桨按照独特的空气动力学安装到建筑中，每个直径长达29m，每次工作，这3 个巨大的螺旋桨大约能给大楼提供11%～15%的电力，足够给300 个家庭用户提供1 年的照明用电。

3.意识提升与行为转变

在很多情况下，意识提升对于实现节能和碳减排的目标，有着极大的促进作用，既节约成本，又行之有效。可持续建筑的扩展，需要利用政府立法和论文导读：筑年度能耗中，带来非常可观的节能效果。4.碳抵偿措施碳抵偿，即人们计算自己日常活动直接或间接制造的二氧化碳排放量，并计算抵消这些二氧化碳所需的经济成本，然后付款给专门企业或机构，由他们通过植树或其他环保专案、可再生能源工程等方式，抵消大气中相应的二氧化碳量。建筑节能领域可以考虑推动碳抵偿措施的实现。
企业政策的影响力，提升建筑用户的意识，促使行为转变以实现节能。比如鼓励建筑用户，当离开房间的时候，关闭不必要的照明和电器设备，可以有效地减少电能消耗。又比如，在中国很多的商业建筑中，有近50%的能量用于供热和制冷需求。如果在任何一座建筑中调整1 ℃的室内温度变化，可在建筑年度能耗中，带来非常可观的节能效果。

4.碳抵偿措施

碳抵偿，即人们计算自己日常活动直接或间接制造的二氧化碳排放量，并计算抵消这些二氧化碳所需的经济成本，然后付款给专门企业或机构，由他们通过植树或其他环保专案、可再生能源工程等方式，抵消大气中相应的二氧化碳量。建筑节能领域可以考虑推动碳抵偿措施的实现。建筑在采取了高效能源管理、节能技术应用以及可再生能源利用等措施后，可以针对建筑全寿命期间的碳排放量进行合理的评估，采取一定的碳抵偿措施，以实现更为显著的碳减排效果。但值得注意的是，碳抵偿仍旧富有争议，自愿减排项目不仅缺乏统一认证标准，客观上造成认证、监测的难度，还无法保证其真正实现项目所在地社区的可持续发展。因而，应该在前述措施都已有效开展后再考虑碳抵偿措施。
三、结束语
为了实现节能和减排的双重目标，可持续建筑的低碳设计战略不仅仅聚焦于暖通空调系统与照明系统的节能技术手段，以及可再生能源技术与建筑一体化设计，同时强调了意识提升与行为转变在建筑节能中的作用，鼓励政府或企业框架下的政策激励手段。
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