接招吧！建筑｜零碳建筑长啥样？

建筑业历来是碳排放的隐形“大户”之一。根据国际能源署的数据，建筑贡献了全球碳排放总量的三分之一，与交通业、工业相当。

2021年底，中国建筑节能协会能耗专委会公布了《中国建筑能耗研究报告》，统计了2019年中国“建筑全过程”的碳排放总量，为49.97亿吨，占当年全国碳排放总量的50.6%。

“建筑全过程”中，许多环节都会产生碳排放，从钢筋水泥混凝土等建材的生产和运输，施工，再到竣工后的运营维护，直至多年以后的废弃和拆除。

一栋建筑的全生命周期漫长，涉及的环节和流程众多。那么，让建筑实现“零碳”，可能吗？

零碳建筑的“加减法”

20世纪开头，玻璃幕墙迅速成为整个世纪的宠儿，但早期玻璃幕墙的缔造者们或许没能预料到，这些玻璃盒子逐渐成为能耗“黑洞”。

光污染、保温性能差，许多高层玻璃幕墙无法打开，通风和温度调节完全依赖空调等机电设备。许多城市都开始反思，如何改造一批玻璃幕墙公共建筑，以降低能耗。

如今，越来越多的设计者开始在建筑孕育的早期阶段，思考如何节能减排。

最近，成都天府新区出现了一个“近零碳建筑”——中建滨湖设计总部。它的建造者来自中建西南设计研究院。

通过“加减法”，建造者在成都打造了一座“近零碳建筑”。本文图片均为中建西南设计研究院 提供

要达到“近零碳”，一栋建筑首先得做点减法。

在成都，中建西南院的建造者们研究起了风。他们利用“计算流体动力学CFD”模拟室外风环境，希望能充分利用自然通风，减少对空调等机电的依赖。大楼采用“气象跟踪技术自控天窗”，能通过感应器自动开启。建造者们还在中庭安装了可开启的电动天窗，配合风机，利用热压和风压诱导建筑内的自然通风。

除了研究风，中建西南院的建造者们还研究起了光。他们对大空间采光进行模拟，在合适的位置设计了采光天井，这使得87%的功能房间达到了自然采光标准。

同时，中建滨湖设计总部的幕墙采用了一种特殊材质玻璃——三银双中空Low-E玻璃。两层空腔具有更好的保温性能，节省能耗。

三银双中空Low-E玻璃示意图

经过种种低能耗设计的中建滨湖设计总部，年平均能耗降低至40-80千瓦时/平方米，每年可以节省用电186万度，减少二氧化碳排放约1027吨。

减少能耗只是第一步，要让一栋建筑做到“近零碳”，还需要做点加法——发电和储能。

中建滨湖设计总部拥有8000多平方米的屋顶花园，像是给建筑戴上了“防晒帽”，大楼还设计了540平方米的分布式光伏面板，装机容量86.4千瓦，年发电量约为6.9万度。

设计总部的地下室是大型储能机房，机房中的运维系统能够实时监控发电量及用电量。

高原上的“零碳实验”

在青藏高原东北边缘的四川省阿坝州若尔盖县下热尔村，高寒高海拔下，中建西南院的建造者为160个孩子打造了一栋新校舍，它的首要目标就是抵御严寒。

在高原，建造者们面对的是一连串的限制条件。匮乏的资源，薄弱的生态环境，有限的经费。不能大拆大建，也无法选择空调、暖气片等常见的取暖设备。更不能盲目堆砌一些高技术却容易故障、难以维护的新奇设备。

中建西南院利用当地的太阳能资源，建造了一栋充满阳光的校舍，这栋校舍被命名为“暖巢一号”。

建造者们先是重新设置了建筑朝向，以提高太阳能的利用效率。

为提高太阳能的利用效率，调整建筑朝向

接着，他们在建筑内部划分不同区域，把建筑布局为“暖区”和“次暖区”，解决了室内供暖问题。宿舍等“暖区”位于建筑南面，北面较冷的“次暖区”留给卫生间等附属用房，楼梯间则作为缓冲区域。

坡顶还开设了斜天窗，直接阳光集热。

这一切都是为了最大程度地减少热量损失。建造者们还利用了建筑能耗模拟软件，模拟当地的日照和气流，对建筑布局进一步优化。确定门、窗的朝向和开口面积，模拟室内外冷暖气流交换，并在建筑南侧设计了双层墙体。加强外围结构的隔热性能，使其节能率达到65%以上。

经过一个冬天的实验测试，暖巢一号的御寒能力有些惊人，没有辅助采暖，在室外-20°C的寒夜，孩子们的宿舍室温能维持在10°C。

这项高原上的零碳实验，或许是多重限制条件下“不得已”的选择。但暖巢一号的成功，证明了高寒高海拔地区，仍能因地制宜，设计出可持续的近零碳排建筑。而眼下，进一步优化设计的“暖巢二号”也即将诞生。

为实现建筑与环境的和谐共生，中国的建造者们仍在不断探索新的挑战。