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被動式建筑是實現建筑低碳化的根本途徑

收錄時間:2014-08-04 10:20 來源: 西安建筑科技大學  作者:宋琪,楊柳  閱讀:0次 評論:0我要評論

內容提示:建筑設計低碳化在實現建筑低碳化中起著決定性的作用。被動式建筑基于可持續建筑觀之上,將焦點深入并鎖定到建筑設計的過程中。強調通過被動式技術的使用以實現建筑設計的低碳化,成為了實現建筑低碳化的根本途徑。

延伸閱讀:低碳建筑 建筑低碳化 被動式建筑

        以二氧化碳為代表的溫室氣體,導致地球不斷變暖。應對氣候變化、緩解溫室氣體的排放、倡導低碳生活,已成為全人類的共識。在這種共識下,建筑低碳化、低碳建筑等成為繼綠色建筑、可持續建筑之后備受關注的熱點問題之一。低碳建筑與建筑低碳化在一定程度上是同義語,建筑低碳化是建筑在建造及使用過程中達到低碳排放量的過程,其結果表現為更多的低碳建筑的出現。由于建筑低碳化是一個新概念,人們對其在理解上存在誤區,致使現實中出現大量的偽低碳建筑。因此,正確理解建筑低碳化的涵義、明晰被動式建筑是實現低碳建筑的根本途徑,具有十分重要的理論意義和現實意義。(參考《建筑中文網

        一、 建筑低碳化的涵義

        建筑低碳化是指在建筑材料制造、建筑規劃設計施工建造、使用以及廢棄拆除的整個生命周期內,減少化石能源的使用。充分利用可再生能源,降低能耗,減少二氧化碳的排放量的過程。基于這一概念,可以將建筑低碳化分為由低到高三個層次:即建筑設計低碳化、建筑設備系統低碳化及建筑用能低碳化。

        1. 建筑設計的低碳化

        建筑設計的低碳化要求建筑師在設計時基于氣候、地域等因素,在掌握建筑使用者的舒適性要求的基礎上,通過確定相關參數,運用氣候調控策略,設計科學合理的建筑圍護結構和開窗、空間布局,獲得最舒適的居住環境,這是第一層次的建筑低碳化,核心是通過建筑本體實現低碳化,現實中存在一些認識誤區。如一些建筑師認為,建筑低碳化是暖通空調設備工程師的責任,是依賴高技術的應用及高效率的設備才能夠做到的。因此在設計過程中把氣候問題作為一個可有可無的參數,忽視甚至放棄地域氣候和太陽輻射資源對建筑室內熱環境的調節作用,將更多的注意力集中在建筑空間的功能以及美觀等方面,阻礙了建筑設計低碳化的實現。

        2. 建筑設備系統利用的低碳化

        如果建筑設計中已經采用被動式技術及設計策略,由于室外環境過于寒冷或炎熱,建筑的室內環境依然不能夠達到人體熱舒適的要求,這就需要配備相應的采暖空調等機械設備。建筑低碳化的第二層次即是指在采暖空調等設備選用過程中,需要選擇節能、高效的設備系統,提高能源的使用效率,降低碳排放。只有實現了建筑設計低碳化,建筑設備系統利用的低碳化才是有意義的。因為當建筑設計沒有結合氣候、沒有考慮地域等因素時,這種設計往往會造成建筑室內環境比室外更不舒適。需要通過機械系統消耗大量的能源,將室內溫度調節到舒適范圍。這種情況下,即使使用最高效的建筑設備系統,建筑能耗依然會很高,不能夠達到低碳排放。

        3. 建筑用能的低碳化

        做到了建筑設計中的低碳化、建筑設備系統利用的低碳化,建筑師為了減輕空調負荷和利用自然的力量滿足空調及熱水供應所需的熱源。在設計過程中,還應最大可能利用天然氣、風能、太陽能、生物質能等可再生能源及低品位能源,實現第三層次的建筑低碳化。可再生能源及低品位能源在建筑中的應用主要包括地源熱泵、太陽能采暖空調及生活熱水供應、太陽能光伏照明發電等。第三層次的建筑低碳化必須因地制宜,在擁有豐富的太陽能及地熱能等可再生資源、自然條件得天獨厚的地域。通過適宜的新能源應用技術,并考慮其經濟可行性,從而達到優化建筑用能結構,降低建筑采暖、空調、照明以及電梯等設備對常規能源的消耗,減少碳排放。

        上述建筑低碳化的三個層次中,建筑設計的低碳化是基礎,在實現建筑低碳化中起著根本性的作用。如果想要在建筑全生命周期中取得理想的CO2減排效果,必須在建筑設計的早期就為相應的策略做出全盤的考慮,實現建筑設計低碳化。

        二、 被動式建筑是實現建筑低碳化的根本途徑

        被動式建筑基于技術角度提出,深入并鎖定到建筑設計的過程中。強調在建筑設計過程中,通過被動式技術的使用以實現建筑低碳化所設定的目標,從而成為實現建筑低碳化的根本途徑。具體來說,被動式建筑從以下兩個方面保證了建筑低碳化的實現。

        1. 從建筑設計理念及設計方法方面

        現代建筑室內熱環境調控理論及方法是建立在“能源與資源無限、自然環境容量無限”的理念之上,建筑設備工程師可以通過制冷與供熱設備,實現人們對建筑室內空間熱環境的需求。被動式建筑摒棄了這一理念,它基于生物氣候學理論及方法,以規劃、設計、環境配置的建筑手法來改善和創造舒適的居住環境。充分利用當地的自然氣候資源,盡量使用適當的建筑手段來削弱外界氣候對室內熱舒適環境的不利影響。實現了低能耗建筑,或者零能耗甚至負能耗建筑,實現了建筑低碳化。

        2. 從建筑技術方面

        被動式建筑在于保持建筑物房間內部物理條件的獨立性,維持內部環境的熱平衡。因此在建筑設計與建造過程中,要求建筑具有緊湊的外形和良好熱工性能的外圍護結構、建筑物的朝向與陽光相適應、注重外窗的構造等。另外,建筑師還應該綜合考慮建筑的防霉處理、熱水供應等,并盡可能地利用可再生能源以及采用節能型的家用電器和設備。通過使用這些建筑技術,可直接節約能源,減少碳排放;也可將相關信息傳遞給建筑使用者,轉變他們在節能減排方面的意識和行為,改變他們原有的高能耗生活模式,實現建筑低碳化。

        三、 結語

        被動式建筑基于全新的自然觀、科學觀及建筑觀的基礎之上,尋求人、自然、建筑的和諧統一,將焦點設定在建筑設計階段的低碳化,是實現建筑低碳化的根本途徑。現階段,國內的被動式建筑的理論研究相對較少,相關概念界定較為模糊,基礎理論研究缺乏。同時,現有的被動式建筑的標準大部分是基于歐洲冬冷夏涼地區的中性氣候特征制定的。我國地域遼闊,從南到北覆蓋了多個氣候區。氣候變化大,而且很多地區屬于寒冷或酷熱的極端氣候區,這意味著現行的被動式建筑標準有可能難以實現。因此,必須立足于國情,建立及完善被動式建筑的理論框架、技術路線及設計策略。制定被動式建筑的設計標準勢在必行,且意義重大。

        發展被動式建筑是一項系統工程,不僅需要從建筑理論及建筑技術上進行深入探討和研究,還需要做好兩方面工作。第一,根據國外被動式建筑發展的經驗,短期來看,建造被動式建筑比普通建筑經濟成本高。但長遠來看,初期額外增加的建造成本能夠在可以預見的時期內,通過減少采暖等費用支出而得以回收。研究分析被動式建筑是否經濟合理、能給消費者帶來多大的經濟效益、給予消費者較為明確的信息,是影響被動式建筑是否可以在市場上推廣的關鍵因素。第二,我國政府應該借鑒發達國家發展經驗,制定相應的減免稅收、貼息貸款等經濟激勵政策,創新投融資體制,籌措開發被動式建筑的資金。通過政策的引導及支持,推動被動式建筑的發展。

        參考文獻

        [1]李啟明,歐曉星.低碳建筑概念及其發展分析[J].建筑經濟,2010.

        [2]萬麗,吳恩融.可持續建筑評估體系中的被動式低能耗建筑設計評估[J].建筑學報,2012.

        [3]A.Audenaert,S.H. De Cleynb, B. Vankerckhove,Economic analysis of passive houses and low-energyhouses compared with standard houses[J].Energy Policy,2008.

        注:基金項目,國家自然科學基金項目“民用建筑節能分級標準體系的基礎研究 (51108366/E080301);陜西省教育廳專項“陜西省建筑節能經濟激勵政策體系研究”(09JK134)。

        (作者單位:西安建筑科技大學,西安 710055) 來源: 《建筑中文網》.

原文網址:http://www.wqjlgg.icu/research/201408/15259.htm

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