我国双碳背景下建筑智慧与低碳融合发展趋势分析

帅松

中国电建集团江西省电力建设有限公司 江西省南昌市 330001

摘要：绿色低碳经济强调对能源结构进行优化，在不断创新低碳能源的基础上，通过转化人们观念的方式，使新能源得到充分利用。飞速发展的科技，为绿色低碳经济的践行提供了有力支持，要想实现持续发展目标，当务之急便是对节能技术进行快速且大力的推广，保证以建筑为代表的各个行业，均能够主动应用节能技术，通过将节能技术与建筑设计充分融合的方式，使建筑达到绿色低碳标准。基于此，以下对我国双碳背景下建筑智慧与低碳融合发展趋势进行了探讨，以供参考。

关键词：双碳背景；建筑智慧；低碳融合；发展趋势分析

引言

伴随着现今国内绿色节能环保理念的推进，人们对环境保护的意识也逐渐增强，同时对建筑工程建设和设计提出了新的发展要求。在实际建筑设计时，不仅要注重资源的合理开发利用，而且应该从绿色低碳概念着手，减少建筑污染对生态环境带来的不良影响，合理处置在建筑工程中产生的垃圾、废水、废气等污染问题，加强绿色建筑设计，确保在达到绿色环保的基础上，有效提升建筑建设水平，推动国内建筑行业的可持续稳固发展，实现经济建设与生态管理的持续平衡发展。

1我国建筑节能低碳发展情况

20世纪70年代，全球范围发生能源危机，各国开始陆续推进能源节约工作计划。中国从20世纪80年代起开展建筑领域节能工作，最初界定“建筑节能”是指建筑从建造到使用全寿命周期内，在满足建筑功能的基础上，尽可能地减少建筑能耗。随着建筑节能活动开展，建筑节能的内涵在不断丰富，如图1所示。1986年，我国出台了《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑）》JGJ26-1986（已废止），标志着我国建筑领域正式将“降低能源损失”放入到未来技术发展规划中。1995年，《民用建筑节能设计标准》进行了第一次修订，建筑节能的内涵从“降损耗”转向“能效提升”。从此，我国建筑领域节能减排技术标准体系开始将暖通空调、照明、智控等各个专业纳入其中。2005-2006年，《居住建筑节能设计标准》进行了第二次修订，原建设部还正式颁布了《公共建筑节能设计标准》、《绿色建筑评价标准》等，首次将“低碳”纳入到建筑节能标准体系中，此时建筑节能和减排工作开始被系统化管理。2015-2016年间，节能技术标准又一次全面提标，同时，绿色生态、绿色建筑等相关标准内容发布，意味着中国建筑节能低碳技术发展重心转移，《“十三五”节能低碳综合工作方案》对我国建筑节能低碳工作提出了更紧迫的要求。2020年9月，“双碳”目标的提出意味着我国建筑节能低碳发展技术层面需要进一步细化，相关标准体系需要升级优化。根据建筑节能低碳内涵发展历程可知，建筑节能是绿色建筑和低碳发展的基础，建筑节能关注提升能效、降低能耗，以《民用建筑节能条例》为依据，具有法律强制性；而绿色低碳发展是建筑节能近年来内涵的深化补充，更关注建筑全生命期内综合性能的提升、对环境更友好的需求。低碳发展不一定会降低能耗，但可以通过使用可再生能源降低温室气体排放对气候变化的影响。相应地，建筑领域节能减排标准体系也从关注建筑本体节能，逐渐衍生出关注绿色低碳的新衡量标准。虽然绿色建筑是建筑节能发展方向，但是追求建筑本体能效提升的目标需求短期内不会被完全替代。因此，在梳理既有标准体系过程中，从标准衡量内容的角度，将标准分为建筑节能标准与建筑绿色低碳标准两大类。

2低碳绿色理念下建筑设计的必要性

经济发展给我们的生活带来诸多便利条件的同时，也使我们面临巨大的挑战。人们消费水平的不断提升，加大了对生态环境的破坏，在生产中产生的大量废气、人们出行中的汽车尾气等，都对我们的生活环境造成了不利影响。在种种原因的共同作用下，我国部分城市的空气质量较低，环境问题日益突出。由于人为因素的影响，生态环境遭到破坏，部分珍贵的动、植物赖以生存的环境遭到了严重污染，大大缩小了其生活范围，甚至使它们处于濒临灭绝的境地。工业生产中产生的大量废水会对河水造成一定的污染，对生活用水的安全性造成一定的威胁。工业生产、建筑行业产生的大量垃圾，对生活环境造成了不良影响，严重威胁着人们的身体健康。就我国人民的生活现状来看，整体的生活环境质量较低，因此，低碳绿色理念下的建筑设计具有一定的必要性。在建筑设计行业，设计人员应改变传统的设计思维意识，将低碳绿色理念全面落实于建筑设计工作中，共同推动生态环境的可持续发展。

3低碳理念下智慧建筑存在的问题

3.1建筑形状和保温设计缺乏合理性

设计人员在建筑设计中，需要综合周围生态情况和建筑外观形状以及保温要求等。但是在我国建筑行业发展中，外形设计和保温设计等不符合低能耗发展需求。设计人员没有结合建筑需求和市场发展落实设计工作，最终影响到建筑设计方案的科学性。此外设计人员在建筑设计中过于重视施工成本，但是忽视投入使用后的成本，导致建筑设计脱轨于建筑投入使用情况，不利于顺利实现预期目标。

3.2建筑能耗大，运行维护成本高

我国现有的建筑能耗消耗较大，占比我国总能耗的40%，并且每年都在逐步的增长，根据相关的调查分析，我国最近两年建设的建筑中大部分都是高耗能建筑，这些高耗能建筑的平均耗能相较于国外发达国家建筑的平均耗能提高了2～3倍。与高能耗相比，我国的能源储备紧张。我国人均煤炭储量低于世界平均水平的30%，人均石油仅为11%。因此我国要加大力度发展绿色智慧建筑，减少能源的消耗，充分地利用现有的能源。绿色智慧建筑对能源的消耗量相较于普通建筑可以降低70%左右。此外在建设绿色能源建筑时要确保建筑的稳定性和可持续性，保证绿色能源建筑在实际的使用中维护的成本较低。

3.3施工技术落后

在建筑施工过程中需要提高能源利用率，缓解我国建筑行业能源紧缺现状，但是一些建筑企业利用落后的能源利用技术，没有合理设计建筑空间和自然采光，不利于充分利用太阳能资源，建筑空间利用率也因此降低。近些年不断推出建筑环保科研成果，也在不断调整建筑市场，建筑企业的信息收集能力和市场分析能力发挥着重要的作用，如果没有充分整合利用信息，不利于技术更新建筑设计理念，还会增加设计成本和使用成本。

4智慧与低碳在现代建筑中的融合发展措施

4.1智慧管控在建筑降碳中发挥的效用

在现代智慧建筑中，以智慧化手段做好建筑节能降碳主要有四大部分：（1）在建设之初对整个建筑的用能设施进行分系统、分区域、分类别的规划，安装分类、分项能耗计量仪表、控制器，通过信息传输网络及时上传能耗数据。（2）设置建筑能耗监测系统，该系统实现对能耗使用的全过程的监测和管理功能，可对建筑能耗进行动态分析和跟踪，实现能耗精细化管理与控制。（3）通过楼宇自动控制系统（BA）管理建筑物内的空调、照明、水泵、新风等机电设备，通过自动控制系统将关联设备进行统筹，发挥设备群组的整体优势和节能潜力，既能够提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间，又能够反馈应用层的节能策略，从而可降低能源消耗和成本。（4）既定楼宇节能关联策略，在管理端设定主动干预的节能策略，如利用季节的变化、室内外温差进行新风换气策略，利用上下班高峰与人流潮汐制定电梯运行与悬停策略，利用室内传感装置既定有无人的设备唤醒功能等。在建筑运行期间，在保证“舒适”、“高效”的前提下，做好建筑能耗的计量、监测、分析、预判的智慧管控，运用传感、数据分析、智能干预等手段，通过设定的策略对整体建筑用能设备进行主动优化。

4.2降低能源消耗，保护自然环境

由于一些城市的建筑用地规划和建筑设计不合理，自然和经营资源的浪费十分严重，建筑的单位能耗比发达国家高了2～3倍，部分城市的取暖设备造成了十分严重的空气污染。根据统计，世界上有二分之一的能源用于建筑。人们从大自然获取的各种原材料有二分之一流入了建材市场，用于建设建筑。可见建造建筑消耗的能源非常大。绿色智慧建筑可以减少建筑对环境的影响。利用可回收的建筑材料减少对自然环境的污染和浪费。同时绿色智慧建筑可以通过清洁的可再生能源，对建筑内的温度进行控制，这样就可以减少温室气体的排放，促进人类社会可持续发展。绿色智慧建筑可以通过智能系统监测各种能源的使用，为居住者提供相关的参考建议，减少能源的消耗。

4.3合理设计建筑形状和保温方面

在建筑设计中利用低碳理念，可以促进建筑节能环保发展，设计人员需要合理设计建筑形状和保温方面。融合低碳理念，设计人员需要有效改变建筑形状，通过开展特殊设计合理改变建筑平面和体形，优化建筑使用功能。设计人员需要充分利用可再生资源，优化建筑物的湿度和空气质量等，避免影响到周围环境，进一步提升建筑设计方案的价值。利用低碳理念开展建筑保温设计工作，设计人员需要利用保温材料，结合行业技术规范合理设置保温层，优化建筑保温效果。此外在建筑保温设计工作中，设计人员需要科学利用低碳理念，细化相关设计内容，优化建筑物保温性能。

4.4优选符合低碳理念的建筑材料

低碳理念下的现代化建筑设计需要尽可能地使用节能环保类材料。在传统建筑设计当中，建筑材料是导致污染和能源消耗的主要因素。有些传统材料的不当使用会给环境带来影响。例如，加气混凝土使用不当会挥发氮气，质量不合格的人造板和油漆会释放甲醛等有毒类气体。这些有毒有害气体的释放，不仅污染环境，而且严重影响使用者的身心健康。基于低碳理念的现代建筑设计需要加强对木材、石灰、石材和油漆等建筑材料的审查力度，以确保材料不会损害使用者的生命健康。因此，可以应用节能环保材料，同时确保建筑物内的良好通风，以确保建筑物内的空气清新，温度适宜。

4.5建设低碳绿色型系统

要想实现建筑的低碳绿色设计目标，就要加强建筑设计中的低碳绿色设计元素。我国幅员辽阔，不同地区的资源特点存在较大的差异，各地区的建筑特点各有千秋。要想充分体现建筑设计的低碳绿色特点，设计人员需要对地区资源进行优化组合，实现建筑的低碳绿色设计目标。设计人员在进行绿色建筑设计时，应结合当地的地理、人文、气候特点，促使自身的设计方案能够高度符合当地人民的切实需求，为人们提供最基本的使用保障。比如，我国北方的冬季室外气温较低，在进行建筑设计的过程中，设计师需要充分考虑当地的气候特点，在整体的能源消耗中提升取暖资源消耗的整体比重，不仅要确保取暖排放符合标准，而且要寻找其他绿色环保型的代替能源，建设低碳绿色型系统。

4.6积极选用可再生清洁能源

低碳理念下，建筑设计人员应积极选用可再生能源，实现能源资源的循环利用。一方面，要求因地制宜地选择节能系统，采用科学合理的能源利用方式，由此才能充分适应不同地区的地域特点。例如，对于中国北方的城市，要重视建筑本身所具备的保温性能，不断寻找建筑采暖的新能源，以减少传统燃料燃烧产生的二氧化碳排放；另一方面，基于低碳理念的现代建筑设计也应加强可再生能源的综合利用。可再生能源包括风能、太阳能、水电、生物质能、地热能、海洋能等。设计者应在现代建筑设计的整个生命周期中合理利用这些可再生能源，以有效替代传统能源，如在建筑物中安装太阳能屋顶热水器、太阳能集热器等能量收集设备，有效利用太阳能，实现真正的低碳建筑设计，从而实现建筑设计的全面优化与完善。

4.7地源供热

我国现有建筑中，约有95%的建筑未达到节能标准，在正在施工或计划投入使用的建筑中，高能耗建筑的占比为90%，建筑能耗约为各行业总能耗的35%，其中，能源消耗量较大的环节为暖通。在传统设计中，建筑制冷、供暖和热水需求，主要依靠燃烧气、矿煤和油来得到满足，由此而带来的问题体是要消耗大量能源和导致环境污染程度加重。地球浅层所蕴含的地能往往为可再生能源，作为现有技术中，优势突出且应用前景广阔的技术，经由地源热泵对浅层地能进行转化，可使各国所排放CO2的总量减少约6%。由我国所研发的超导热泵，其节能效果较常规热泵技术更加优异，该技术强调利用超导材料替代水源传导材料，通过升级真空金属管及其内部传导材料的方式，使导热性得到显著提高，不仅传递能量的速度更快，传输距离也有所延长。

4.8提升可再生能源的有效利用率

绿色低碳概念下建筑设计需要提升对可再生资源的重视度，尤其是对于一些楼层较高的建筑设计，应逐步优化可再生能源的使用形式，提升新材料能源的使用率。首先，构建节能型系统。通常情况下，不同地区建筑消耗的能源也存在一定的差异性，相关设计人员应该遵循因地制宜的建筑原则，结合本地的实际情况和环境特点，优选出符合本地建筑要求的能源方式。例如，东北地区由于冬季气温较低，相应的采暖能耗较多，特别是对煤炭的消耗量较大，所以相关建筑设计人员需要提升保温设计。与此同时，还应该寻找各种可替代的新型可再生能源用于减少碳的排放量。其次，建筑设计人员应该综合考虑可再生能源的有效利用率，如风能、太阳能、水能等，通过科学合理的有效利用来完成低碳设计，实现自然环境与建筑设计的协同发展。例如，在建筑施工过程中会消耗大量水资源，包含人工饮用水和建设施工用水等，此时可以将绿色低碳概念应用到合理使用工业用水的设计中，设计一个单独的污水回收装置，使污染不严重的水资源能够被二次循环再利用。最后，适量添加部分绿色元素。建筑设计人员应该在实际设计过程中提升对绿色原料的有效利用，减少建筑资源的浪费和建筑垃圾的产生。进而确保绿色低碳概念得以有效落实到位。在实际建筑设计时，需要注意遵循与周边环境协调发展的绿色设计理念，确保建筑施工建设可以与周边环境相呼应，并且符合人们的居住需求，同时尽可能减少对周边环境的破坏，达到提升建筑使用舒适度的目的。

结束语

在大家的意识里认为绿色智慧建筑建造的成本高于普通建筑，这也直接导致了绿色智慧建筑的推广速度较慢。这其实是错误的想法，因为从长远的角度来看，如果能够加大建造绿色智慧建筑的研究就可以大大降低后期绿色智慧建筑的维护和运营成本。同时绿色智慧建筑可以减少对自然能源的消耗，保护自然环境，有利于提高建筑的经济效益。目

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