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建筑设计如何影响建筑碳排放?

GB 55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》4月1日已经开始正式实施,设计师们在工作的时候又增加了一个任务:减少建筑碳排放。

建筑设计如何影响建筑碳排放?

而建筑碳排放很大的一部分,来自于建筑运行过程中的能源消耗。在规划和设计中做出明智的决策是在不影响其容量的情况下最大限度地减少建筑碳排放的第一步。

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初始结构设计

今天,一座普通建筑的全寿命周期(50年左右)产生的碳排放中,大约60% 是运行期间的排放,近40%是施工和上游过程中的排放。平均而言,几乎三分之二的排放是由主体结构和围护结构导致的,它们提供了最大的节能潜力。剩下的三分之一主要是由建筑扩建、建筑设备和材料运输导致的。

建筑设计如何影响建筑碳排放?

因此,为了新建建筑的减排,在建设中应特别注意结构设计。建筑整体选择木结构可以减少碳排放约 30%。适当的保温隔热材料是减少建筑物能源使用的一种方法。大多数现代结构使用三层玻璃窗来更好地调节温度。这种类型的窗户可以最大限度地利用光线,同时防止建筑物过热或过冷。

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不同建筑结构的碳排放差异

在结构概念的设计中,有些选择是在早期设计阶段进行的,例如关于跨度的选取或者材料的选用,在后期设计过程中要想进行调整,通常只能花费大量时间和金钱。项目的早期阶段特别适合制定减排方针。从起始阶段开始,最迟到初步设计和方案设计,这些阶段制定的减排方案可以在建筑概念中就减排做出根本性的决策,从而将这些决策以尽可能低的额外成本贯彻到所有设计阶段。

选择低碳建材

为材料和产品进行EPD(环境性能要求)认证是减少建筑全生命周期碳排放的有效方法之一。使用经EPD认证或其他低碳认证的建材及产品,可以在完全相同的设计性能条件下,实现最低的建筑碳排放目标。研究表明,如果建筑采用低碳产品,整个建筑材料生命周期的碳排放可减少约10%。

建筑物中大量的混凝土或水泥、钢材和铝材,是建筑隐含碳最大的排放源。因此值得在建材上寻找替代解决方案。例如使用来自林业的可持续木材,由于木材能够固定二氧化碳,因此在纯木结构建筑中可以实现负碳排放。除了可再生建筑材料之外,可回收材料也能减少碳排放。

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以钢材为例,使用大量回收材料的钢材的平均碳排放明显低于仅由初级原材料制成的钢材,这是由于制造地点和制造流程的不同决定的。目前,钢材的回收率几乎可以达到 100%。在招标阶段,甲方也可以要求投标方提供碳足迹最低的建筑材料。

优化建筑外形

简单的形状更节省材料和能源,但由于采光、分区、功能或空间分布要求,并非总是可以建造方形。更复杂的建筑形状推动了外墙需求,也需要额外的通道。

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如果建筑物在不同位置需要额外的楼梯和电梯井,这也会产生需求,而无需额外的相应可用房间面积。因此在设计时应当采用紧凑的外形。

适合当地气候的建筑材料

设计决定了适合建筑的材料类型。除了可持续、环保的建筑实践之外,建筑师和工程师还考虑该地区的气候以提高能源效率。

考虑到全球气候差异,每个地区的设计师都应遵循其所在国家的建筑和结构设计标准,以确保结构的安全性和完整性。

更可持续、更耐用、更节能的建筑材料的创新从未停止。每年,越来越多的专业人士都在发现更多方法来设计和建造具有能源效率的结构。

高效的热舒适系统

建筑物中最耗能的部分之一是其供暖、通风和空调系统,这是为了在建筑内提供清洁的空气及舒适的环境。可以通过使用创新设计功能节省不合理的能量消耗。

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