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摘 要 ：本文介绍了低碳经济及低碳建筑技术的概念及内涵,并提出了具体的低碳建筑技术措施.定量计算了C40与C50混凝土柱、铝合金幕墙与墙体涂料、常见地面装饰材料的“隐性”CO2排放量,计算结果显示应该优先选用高强度混凝土、尽量减少铝材的使用量及应地制宜的多使用木地板.本文可为低碳建筑技术和节能减排提供定量化的参考.

关 键 词 ：低碳经济； 低碳技术；建筑技术；定量计算

1.引言

2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来：创建一个低碳经济体》首次提出了“低碳经济”的概念.所谓低碳经济,是指工业化国家应采用尽可能降低CO2排放的生产技术,在谋求经济的发展,同时保护全球的生态环境.大气层中的二氧化碳、臭氧等具有吸收太阳辐射热,同时又阻止地球向外层辐射散热,使得大气低层具有自然温室效应.当CO2等温室气体在大气中浓度升高,便会造成吸收太阳辐射热增加,而地球向外辐射散热减少,导致全球变暖.全球变暖使冰川融化,海平面上升,大陆面积减少,海岸后退,引起港口、航道的回淤、湿地和河口冲击平原被淹没,将给沿海经济发达地区带来巨大影响.此外全球变暖还会引起温度带向高纬度移动,使一些地带生态发生变化,以及一些传染性疾病增加和大气臭氧层耗损增加.

中国政府2008年10月29日发布的《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书指出,中国近百年来地表平均气温升高了1.1℃.近30年来,中国沿海海平面总体上升了90毫米.如2007年广东省气象局首次发布的《广东气候变化评估报告》预测,在未来气候变暖的大背景下,广东的CO2 等温室气体排放可能加倍,未来海平面可能上升30厘米（从历史最高潮位起算）,其影响区域和后果都十分严重.

中国是最早签署《京都议定书》的国家之一,由于目前尚处于发展中国家行列,尚没有承担减排义务.但中国在全球经济中的影响力日益彰显,中国作为一个负责任的大国,减少温室气体排量,发展低碳经济,将成为中国经济增长中必须面临的重要问题.

2.建筑节能减排

各行各业实现节能减排,开发低碳能源是发展低碳经济的基本保证.目前建筑能耗约占全国总能耗的30%左右.是CO2等温室气体的排放大户,也是发展低碳建筑经济的重点之一.

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建筑节能减排涉及到建筑规划、建筑设计、围护结构、采暖空调系统设计、照明系统等多个专业领域.当前工程上已开展多种途径的建筑节能工作,包括围护结构保温隔热节能技术；太阳能及风能利用；供热供冷节约用能；加强节能科学管理等等,在节能减碳排放方面取得了较好成效.但笔者感到当前这些主要还是“显性”的节能减碳工作,如围护结构保温隔热技术更多考虑的是建筑在使用期间降低空调制冷和供热采暖的能耗,这些工作尚未考虑项目实体的建造需要消耗大量的建筑材料和能源,建筑材料的采集、加工过程及运输能源的消耗将排放大量CO2等温室气体,对这部分潜在的、内含的碳排放同样应采取低碳排放措施,这种低碳排放措施姑且称之为“隐性”减碳措施.就此意义而言,建筑低碳技术不仅要考虑 “显性”的低碳排放技术措施,而且还要考虑“隐性”的低碳技术措施.

3.低碳建筑技术

从低碳建筑技术角度,对建筑物消耗的大量各种材料、构配件,在建筑设计、施工中应精心考虑,认真比较选择碳排放低的材料和构配件.

3.1 结构设计的低碳技术

本论文选用某化工厂一栋五层框架结构的工业厂房的底层结构作为实际计算案例,在满足同样的结构荷载及抗震等设计要求前提下,通过PKPM结构设计软件分别选用C40与C50混凝土进行设计对比.在保持柱内钢筋不变的情况下,把混凝土等级由C40提高到C50,柱子截面变化情况如图1所示,大部分柱子的截面边长减少50mm.

用于本文研究的混凝土配合比如表1所示.水泥生产的CO2排放量为1041.6kg CO2/t .根据武汉市建筑材料采购的调查结果,混凝土搅拌站所用水泥的运输距离为50km～200km,为了方便计算,假设水泥的运输距离为100km,砂、碎石的运输距离为50km,混凝土从混凝土搅拌站到工程现场的运输距离为50km；根据文献,砂、碎石的生产能耗按13.89kw·h/t计算,混凝土搅拌耗电量为2kw·h/m3计算.所有材料的运输均采用5t卡车运输,公路运输及电力生产中的CO2排放量参考文献.应用生命周期评价中的清单分析两种强度等级下1m3混凝土的CO2排放量计算如表2所示.

经计算可得,底层结构的柱为C40混凝土时,混凝土用量为30.996m3,CO2排放量为15994kg；而采用C50混凝土时,混凝土用量为25.389m3,CO2排放量为15193kg,混凝土用量减少了5.607m3,用量减少率为18.1%；CO2排放量减少了801kg,减少率为5.0%.通过提高混凝土等级,可以较大幅度地减少混凝土用量和CO2排放量.因此,在保证结构安全和设计要求的情况下,应该优先选用高强度混凝土.

3.2 建筑材料的低碳技术

建筑（构件）制品可以选择不同的建筑材料来制作,不同建筑材料的生产过程中的“隐性”CO2排放量却大不相同.本文运用美国标准和技术研究院开发的BEES评价软件来计算各种建筑材料的“隐性”CO2影响.BEES（Building for Environmental and Economic Sustainability, BEES）是一种建筑的环境及经济可持续性综合评价软件,并得到了美国环境保护协会和美国政府的支持,采用全寿命周期分析法（Life Cycle Assessment, LCA）对建筑材料的环境性能进行定量评价.

3.2.1 铝合金幕墙与墙体涂料的对比

本文对某大学餐厅工程的铝合金玻璃幕墙进行了计算,分析了将其替换为普通墙体涂料的CO2排放量的差异.

利用BEES软件计算出1 m2的铝合金玻璃幕墙及普通墙体涂料的“隐性”CO2排放量.为了计算方便,假定两种材料的运输距离都为200 km,使用寿命为50年,则两者的CO2排放量如下： 因此,铝合金玻璃幕墙的CO2排放量远远大于普通墙体涂料.该餐厅工程中的铝合金玻璃幕墙总工程量为2 519 m2,如果将其改