近零能耗建筑碳排放及影响因素探讨

近零能耗建筑碳排放及影响因素探讨

吴新兵

江苏泽宇电力设计有限公司 江苏省南通市 226000

摘要：社会迅猛发展的今天，使得建筑行业对碳排放产生了更高的重视程度，从而提出了近零能耗建筑方案，以减少建筑领域的碳排放。而想要构建出近零能耗建筑，则需要准确掌握建筑碳排放的影响因素。基于此，本文以某工程作为具体案例，分析了近零能耗建筑碳排放的影响因素，从而为近零能耗建筑的建设提供支持。

关键词：近零能耗建筑；碳排放；影响因素

引言：工业化的快速发展，使得环境破坏问题日益加剧，对人类的生活与生存造成较大干扰。从碳排放的角度来说，建筑是主要来源之一，在碳排放中的占比非常高，有效对建筑碳排放进行控制，可在一定程度上加强对自然环境的保护。针对这一情况，建筑领域逐渐通过先进技术与材料的使用，建立出了能耗较低的建筑物，在保证建筑物可以向用户提供正常服务的同时，减少建筑建设、使用时的碳排放。

1 案例分析

本研究当中，选择某近零能耗建筑作为研究对象。该工程以H型钢框架为主，结合现浇聚苯颗粒泡沫混凝土墙，长度是18m，宽度是8.4m，高度是6.9m，总面积是302.4m2。建筑内部由两层构成，均处于地上，一层高度是3.3m，二层高度是3.6m。

2 近零能耗建筑碳排放的影响因素

以某工程为具体案例，通过对工程建设与施工情况的观察可知，在近零能耗建筑全生命周期内，碳排放与六个因素有关，分别为保温材料的型号、保温层厚度、窗户类型、窗墙面积比、供暖方案及建筑使用年限。

2.1保温材料的类型选择

现代建筑建设过程中，需要材料相应的保温材料，通过将这些材料附着到建筑的外部，以达到保温的目的。这些保温材料使用时，通常不会影响使用环节电气设备的运行，但会干扰材料的热工性，从而影响暖通系统的能耗量[1]。现代建筑材料市场中，存在多种类型的保温材料，本研究当中，共选择了四种材料，分别为PUR板、EPS板、XPS板与岩棉板，通过对四种材料进行分析后可以发现，材料厚度保持一致的条件下，XPS板的碳排放量最高，而岩棉板的则最少；在能耗方面，最高的为岩棉板，而最低的为PUR板。所以，在厚度保持不变的条件下，想要减少碳排放量，最好采用岩棉板；而想要减少建筑能耗，最好采用PUR板。

2.2保温层厚度设计

建筑外墙保温层构建时，即便采用同一种材料，但保温层厚度不同，也会产生不同的碳排放量。基于此，以PUR板作为研究对象，分别设置了多种不同厚度的保温层，以此分析保温层厚度与碳排放间的关联性。通过研究可以发现，在材料保持不变的基础上，不断阶段建筑的碳排放量变化也存在明显差异。其中，在建筑使用环节，保温层越厚，碳排放量越低，厚度超过380mm后，碳排放量基本相同；在材料生产环节，碳排放与保温层厚度层呈现出线性正相关关系，但变化并不显著；从全生命周期角度来说，保温层厚度的逐渐提升，碳排放量在逐渐下降，达到380mm左右后，则开始保持稳定。其中，相对于260mm厚度来说，3800mm厚度的碳排放减少量在6.0%左右，效果并不是很显著，同时保温层较厚，不仅会增加建筑建设成本，而且还使建筑更加丑陋。所以，在实际当中，若采用PUR板作为保温材料时，一般将保温层厚度设置在210±50mm范围内，即可减少太排放，又可节约工程成本。

2.3窗户类型的选择

窗户是建筑当中的主要结构之一，具有通风、采光等多种作用，直接影响到建筑的碳排放与造价成本[2]。为了研究窗户与建筑碳排放间的关联性，本研究当中，分别采用了三种框架结构，两种玻璃类型，以此组成六种窗户类型，在框架结构方面，分别为木质框架、铝制框架、PVC框架；在玻璃类型方面，分别为双层low-EAr，太阳能总透射比设定成选取0.624，传热系数选取1.270W/（m2·K），三层low-EAr，太阳能总透射比设定成选取0.584，传热系数选取0.590W/（m2·K），之后，通过专业的计算机软件，对各种类型窗户予以模拟，以此估算出建筑的碳排放量。通过研究发现，玻璃类型保持一致的情况下，木质框架的碳排放量最低，之后为PVC框架，铝制框架的最高。但对于木质框架来说，不仅易于损坏，而且保温性差，不美观，因而最好采用PVC框架。采用PVC框架时，在建筑使用阶段，相对于双层low-EAr玻璃来说，三层low-EAr玻璃的碳排放更低一些，可减少650kg左右的碳排放量。而在窗户碳排放量方面，相对于双层low-EAr玻璃来说，三层low-EAr玻璃更高一些。由此表明，选择不同的玻璃，长湖生产过程碳排放量的影响远高于建筑使用环节的碳排放。所以在建筑建设时，尽量采用层数较低的玻璃

2.4窗墙面积比的计算

窗与建筑能耗具有紧密联系，可导致能耗出现明显损失。以南侧窗墙面积比为例，在外墙处，传热系数设定成0.099W/（m2·K）；在屋面处，传热系数设定成0.090W/（m2·K）；在地面处，传热系数设定成0.1130.099W/（m2·K）。并以此为基础，设计了多种窗墙面积比方案，以此分析建筑碳排放情况。通过研究能够发现，该指标处于0.1～0.2范围内时，能耗值最小。所以，在近零能耗建筑建设时，应注重对窗前面积比的设计，确保该指标处于最佳范围内。

2.5暖通方案的制定

现代建筑建设时，均制定了相应的暖通方案，以此对室内温湿度予以调节，为用户打造出更加良好的生活环境。本研究当中，以室内采暖作为研究对象，设置了多种不同的采暖方案，暖通系统运行时，太阳能结合地源热泵的能耗量最低，其次为光伏结合双源热泵，而单一地源热泵最高；在建筑使用阶段，得到的结果基本与此相同。但需要注意的是，采用太阳能技术供暖时，需要安装先进的太阳能设备，需要投入较高的成本，因而为了降低建筑使用成本，需要控制太阳能供热的占比，一般控制在15%左右，即可达到正常供暖要求，又可减少能源的消耗。

2.6建筑使用年限

在我国，相关规定将建筑物划分成四个等级，并针对各等级建筑物的特点，设置了不同的使用年限，其中，对于1级建筑来说，使用年限应超过100年；对于2级建筑来说，使用年限应处于50～100年范围内；对于3级建筑来说，使用年限处于25～50年范围内；对于4级建筑来说，使用年限则低于15年。通常来说，一般混凝土、砖混结构建筑的使用年限为50年[3]。为了探析建筑使用年限对建筑碳排放的影响情况，本研究分别将某工程的使用年限设置成30年、50年、60年与80年，然后通过模拟分析的方式，预测处不同使用年限下建筑的碳排放量。通过模拟分析可以发现，使用年限为30年时，碳排放量的均值是211.0 tCO2/m2；使用年限为50年时，碳排放量的均值是127.5 tCO2/m2；使用年限是60年时，碳排放量均值是106.0 tCO2/m2；使用年限为80年时，碳排放量的均值为79.3 tCO2/m2。由此可以发现，随着建筑使用年限的增加，碳排放量逐渐降低。所以，为了真正达到近零能耗建筑的目的，应在保证建筑质量达到规定要求的基础上，尽量延长建筑的使用年限。

总结：综上所述，近零能耗建筑建设时，通常受到保温材料、保温层厚度、窗户类型、窗墙面积比、暖通方案与使用年限等多方面因素的影响，想要最大程度上降低建筑碳排放量，真正达到近零能耗建筑的标准，则需要针对工程具体情况，结合周边环境、地质条件、气温等因素，充分考虑上述影响因素，以此制定出最佳的工程建设方案，确保建筑功能、美观性符合规定要求的同时，降低碳排放量。

参考文献：

[1]张果瑞，白蕾.基于STIRPAT模型的河南省建筑碳排放影响因素分析[J].济源职业技术学院学报,2022,21(03):67-72.

[2]李瑜，梅诗意，孟鑫淼，等.基于全生命周期评价法的雄安新区某木混结构建筑碳排放及其减碳效果研究[J].木材科学与技术，2022，36(05):63-70.

[3]吕雨彤，仇湘湘.基于不完全信息重复博弈的装配式建筑碳排放激励机制研究[J].上海节能，2022，29(08)：983-989.