低碳建筑 | 新建零碳建筑的设计策略

到2050年，世界上的每一栋建筑——每一个家庭、办公室、学校、工厂——都需要实现零碳排放，以将全球气温增幅保持在2摄氏度以下。城市占全球二氧化碳排放量的70%以上。其中一半的排放量来自建筑物中消耗的照明、电力、供暖和制冷能量。此外，新兴经济体的城市将占多数，并导致到2030年全球能源使用的继续增长。

世界上估计有数以千亿级平方的建筑，但是都不是净零碳建筑，碳排放量很大。为了改变这种状况，2019年9月在“2019年联合国气候行动峰会”上与会国家发起了一项名为“人人零碳建筑”的多伙伴全球倡议。包括肯尼亚、土耳其、阿拉伯联合酋长国和联合王国在内的参与国承诺实施国家和地方政策，到2030年使所有新建筑实现零碳排放，到2050年使所有现有建筑实现零碳排放。

净零碳建筑，由世界绿色建筑理事会提出的“高能效建筑，完全由现场和/或场外可再生能源供电。”因此，对于这些建筑，能源消耗被生产的可再生能源所抵消。许多国家和城市已经明确设定了零净建筑的目标，以达到《巴黎协定》设定的最高标准。

研究表明，降低建筑能耗是应对气候变化最具成本效益的方法 。 zcb也有重要的共同利益，如改善居民和工人的健康和生活质量。

零碳建筑的五个关键组成部分，来自世界绿色建筑理事会

减少建筑运行产生的碳排放有明显的必要性。然而，我们目前没有实现任何显著的同比削减成绩，除非体现了新标准、激励和惩罚的新政策到位，否则我们不太可能实现这一目标。

      如果这种零碳策略从单个建筑扩展到国家层面，那么如果我们新家的外围节能效率水平提高到被动房的水平，实现净零运营碳建筑环境是可能的。

建筑需要能量来为居住者提供一个可居住的环境，如前表所述。虽然我们可以采取措施提高能源使用效率，但我们永远无法将实际使用量降至零。因此，为了实现零排放，我们需要能够用来自可再生能源的电量来抵消我们的实际能源使用。这似乎使零碳的定义变得简单明了——所有受监管和不受监管的能源都必须由可再生能源来抵消。

与直接用电相比，使用热泵将使供暖和热水的实际耗电量至少减少一半。因此，似乎简单地从燃气转换到热泵来利用电网脱碳本身就能显著减少排放。这是否足以让我们接近零碳？

下图显示了根据建筑法规标准10.0建造的一栋68平方米的房屋的年能源需求明细，该房屋首先使用燃气锅炉进行供暖和热水(当前情况)，然后使用空气源热泵对同一栋房屋应用2020年排放系数。这些要求与16块太阳能电池板的发电量相抵触。

平均新建筑能源需求-现状和从2020年与ASHP

当然，我们的目标必须是减少碳排放，但单纯关注排放而不考虑能效可能会导致不合理的决策。随着与不同能源相关的碳排放因子的变化，建筑产生的碳排放会随着时间而变化。随着供应国家电网的能源的变化，这些可以在长期(几年)或短期(几小时)内变化。所采用的建筑服务类型也对最终排放水平有重大影响，因此在建筑寿命期间，升级和更换各种建筑服务系统将改变与建筑用途相关的碳排放量。因此，准确测量和预测碳使用变得复杂，并且基于几个假设——随着我们展望未来，这些假设变得越来越不可靠。

新建零碳建筑的设计策略：

• 1.利用建筑物的设计来最大限度地利用自然光。
• 2.安装遮阳设施，减少夏季的太阳热量，并在冬季最大限度地利用太阳能。
• 3.在建筑周围创建一个新的高性能气密外围护，在不可能的地方，升级现有的密闭系统。
• 4.增加和改善建筑物墙壁、地板和屋顶的隔热性能。
• 5.减少整个建筑的热桥。
• 6.通过安装三层或真空玻璃，优先考虑朝北和暴露的立面，最大限度地减少通过窗户的热量损失。
• 7.安装一个机械通风热量回收(MVHR)系统，以确保用户舒适，减少热量损失。
• 8.确保所有需要的照明都由发光二极管提供。
• 9.确保所有的灯都由被动红外传感器控制
• 10.将太阳能光伏和太阳能热能安装到合适的立面和朝南的屋顶上。
• 11.利用SMART节能控件。
• 12.拆除燃气锅炉，使用空气或地源热泵加热建筑物。在不可能的地方，安装带有烟气热回收装置的高效锅炉。
• 13.拆下燃气器具，换上电。
• 14.安装智能化显示屏幕，使能源使用可视化，并鼓励居住者改变行为。
• 15.通过选择材料、技术和翻新方式，减少翻新的碳含量。
• 16.翻新现有家具，并确保所有新家具都是高质量的，建造时间超过2036年，并且易于内部维护。
• 17.安装并利用雨水收集。
• 18.安装绿色屋顶或无障碍屋顶花园。
• 19.在住宅建筑中，将建筑设计成公共空间。仅在公共空间提供电视和娱乐，以减少能源需求。
• 20.安装收集动能的健身设备，并利用它为建筑提供动力。
• 21.确保至少一年的高质量使用后评估

建筑翻新设计策略：

• 1.在可能的情况下，利用建筑的设计来最大限度地利用自然光。
• 2.在建筑周围创建一个新的高性能密闭外围护，如果不可能，升级现有的围护体系，同时保持其密闭性。
• 3.增加和改善建筑物的墙壁、地板和屋顶的保温。
• 4.减少整个建筑的热桥。
• 5.通过安装三层、双层或真空玻璃将窗户的热量损失降至最低。可能拆除原来的窗户，然后用二次玻璃进行重建。
• 6.安装机械通风热回收系统(MVHR)。
• 7.确保所有需要的照明都由发光二极管提供。
• 8.确保所有的灯都由被动红外传感器操作
• 9.拆除燃气锅炉，使用地源或空气源热泵加热建筑物。在不可能的地方，安装带有烟气热回收装置的高效锅炉。
• 10.尽可能利用太阳能光伏和太阳能热能。如有必要，藏在外墙后面，以保持建筑的外部美感。
• 11.安装蓄电池。
• 12.利用SMART控件。
• 13.安装可视化智能屏幕，向用户展示能源使用情况，以鼓励行为改变。
• 14.通过选择材料、技术和翻新方式，减少翻新的碳含量。
• 15.翻新现有家具，并确保所有新家具都是高质量的，使用可持续来源的材料建造至2036年，并且易于内部维护。
• 16.安装并利用雨水收集。
• 17.在可能的情况下，建造无障碍的屋顶花园或绿色屋顶。
• 18.在住宅建筑中，将建筑设计成公共空间。仅在公共空间提供电视和娱乐，以减少能源需求。
• 19.确保至少一年的高质量使用后评估。
  
     

框架

• 通过使用补偿或现场可再生能源的净出口，当一个建筑的产品和施工阶段到实际完工的碳排放量为零或负值时。

• 当每年与建筑运行能源相关的碳排放量为零或负值时。一个净零碳建筑是高能效的，由现场和/或场外可再生能源提供动力，并有任何剩余的碳平衡补偿。

• 当一个建筑在其整个生命周期内，包括其处置过程中，与建筑的具体影响和运营影响相关的碳排放量为零或为负值时。

实现净零碳建筑的步骤

零碳建筑的十大基本优势

• 1.运行成本为零的经济实惠的建筑——超低的生命周期成本
• 2.气密结构优异
• 3.集成太阳能光伏屋顶的清洁能源生产和收入
• 4.多项获奖设计
• 4.符合ESFA设计和布局规范。
• 5.负碳排放资产评级
• 6.出色的隔热性能，最大限度减少热量损失
• 7.快速施工——在建筑场地上花费的时间非常少
• 8.最先进的节能供暖和制冷每年运行成本仅为5英镑/平方米
• 9.能源零运行成本。
• 10.显著降低维护成本。