“雙碳”目標下綠色技術在建筑工程中的應用探究

陳永耐

建筑行業是全球能源消耗的主要領域之一，也是碳排放的重要來源。隨著氣候變化和環境問題日益引起全球關注，建筑業在實現可持續發展和應對氣候變化方面面臨著新挑戰與機遇。2020 年9 月，中國明確提出具有里程碑意義的“雙碳”目標，即在2030 年前實現碳達峰，2060 年前實現碳中和。這一目標對建筑行業提出了更高的要求，促使建筑行業加速朝著綠色、低碳方向轉型。

1 綠色建筑的重要性

綠色建筑旨在最大限度提高能源利用效率，降低能源消耗。加強綠色建筑建設，有助于全面減少碳排放和溫室氣體排放，促進可持續材料和技術的使用，減少廢物產生，促進資源回收和再利用，從而降低業主的運營成本。通過提供更好的室內空氣質量、自然照明和熱舒適性，優先考慮居住者的健康和福祉，可以為居住者提供更健康和更舒適的室內環境。雖然綠色建筑實踐初始投資可能略高于傳統建筑方法，但綠色建筑的長期成本節約和運營效率往往超過前期成本，節約能源、降低維護成本以及潛在的激勵和回扣可抵扣初始投資，并在建筑的使用周期內大量節省成本。同時，綠色建筑對于減少對環境的負面影響，減少碳排放，實現“雙碳”目標至關重要。通過優先考慮能源效率、資源節約和室內環境質量，綠色建筑不僅有利于環境保護，還有利于保持建筑使用者和業主的健康[1]。

如今，綠色建筑在全球范圍內得到廣泛的關注和推廣，越來越多的政府、企業和個人開始認識到綠色建筑的重要性，并將其納入其建筑計劃和項目中。綠色建筑已經成為建筑行業的一種新趨勢，從設計到施工再到運營和維護，綠色建筑都強調對環境的尊重和保護。例如，設計師開始注重建筑與自然環境的和諧共生，采用創新的建筑技術和材料，以提高建筑的能源效率和資源利用效率；施工人員在施工過程中更加注重環保和節能，減少對環境的破壞和污染。隨著綠色建筑的需求不斷增加，越來越多的企業開始投入研發和生產綠色建筑所需的材料、設備與技術，這不僅促進了相關產業的發展和創新，還為社會創造了更多的就業機會和經濟價值。

綜上所述，綠色建筑對于推動可持續發展、保護環境和提高人類生活質量具有重要意義。隨著全球對環境保護和可持續發展的重視日益加深，綠色建筑將在未來發揮更加重要的作用，成為建筑行業的重要發展方向。

2 綠色技術的種類和作用

2.1 節能建筑技術

節能建筑技術在降低建筑業能耗和促進建筑業可持續性方面發揮著至關重要的作用：第1，外墻保溫系統包括在建筑外墻上增加一層保溫層，以減少熱損失，提高熱性能，有助于保持舒適室內溫度，減少加熱和冷卻的需要，從而降低能源消耗和相關成本。第2，節能門窗設計旨在盡量減少建筑內外之間的熱量傳遞，雙層或三層玻璃窗、低發射率涂層和隔熱框架有助于改善隔熱效果，減少能量損失，提高室內舒適度。第3，節能空調系統使用先進技術，如可變制冷劑流量（Variable Refrigerant Flow，VRF）、熱泵和能量回收通風，在優化能源使用的同時提供冷卻和加熱。與傳統的暖通空調系統相比，這些系統有助于保持建筑室內溫度一致，提高室內空氣質量，并減少能源消耗。第4，發光二極管（Light-Emitting Diode，LED）照明裝置是高度節能和持久的，與傳統的白熾燈和熒光燈相比，其消耗的能源更少。用LED 照明裝置取代傳統的照明系統，建筑可減少電力消耗，降低能源成本，并提高居住空間的照明質量。第5，建筑自動化系統集成各種建筑系統（如照明、暖通空調和安全），以優化能源使用，提高操作效率。自動化控制、傳感器等使居住者可以根據居住模式、環境條件和能源需求調整照明、溫度與通風，從而節省能源和改善建筑性能[2]。第6，綠色屋頂和垂直花園不僅為城市環境增添了綠色，還為建筑物提供了天然的隔熱層。這些綠色空間通過吸收和存儲太陽能，減少熱島效應，改善空氣質量，同時降低建筑物的冷卻需求，從而減少能源消耗。

2.2 可再生能源利用技術

可再生能源利用技術在減少對化石燃料依賴、降低碳排放和促進建筑業可持續發展方面發揮著至關重要的作用：第1，太陽能光伏系統利用光伏電池將太陽光直接轉化為電能，從而減少電力照明、家用電器和暖通空調系統對電網電力的依賴，并降低能源成本。第2，太陽能熱水系統利用太陽能集熱器采集太陽熱量，在陽光的照射下使太陽的光能充分轉化為熱能，然后將熱能傳遞給水箱中的水，從而達到加熱水的目的。利用太陽能加熱水，有利于減少建筑能源消耗，降低水電費，并減少對傳統熱水系統的依賴。第3，與傳統的暖通空調系統相比，地源熱泵（Ground Source Heat Pump，GSHP）系統利用可再生地熱能進行高效和可持續的供暖與制冷，能夠減少建筑能源消耗和溫室氣體排放量。第4，風力渦輪機安裝在建筑物上或建筑物附近，可利用風能進行發電以供現場使用，或將多余的電力送回電網。同時，風力渦輪機可作為太陽能光伏系統的補充，為多風地區的建筑提供可再生能源解決方案。第5，生物質能系統利用有機材料，如農業殘留物或沼氣，為建筑提供熱量、電力或生物燃料。生物質能系統可以提供可再生的能源，減少對化石燃料的依賴，減少溫室氣體排放。

綜上所述，將太陽能光伏系統、太陽能熱水系統、地源熱泵系統、風力渦輪機和生物質能系統等可再生能源技術集成到建筑工程項目中，可以減少建筑碳排放，降低能源成本，并促進建筑行業可持續發展[3]。

2.3 雨水收集與利用技術

雨水收集和利用技術能夠幫助更好地建筑物收集和利用雨水，減少水資源的消耗。雨水收集系統通常由雨水花園、雨水集水池、雨水溢流井、雨水回用系統、城市排水管網、管網系統等組成，從屋頂收集雨水，并將其引導至蓄水池。從屋頂收集的雨水可能含有碎片、污染物與細菌等，在使用前需要使用過濾器、紫外線消毒器和氯化劑等進行處理。同時，蓄水池的大小和容量根據建筑的用水需求與空間可用性來確定，還需要定期清洗蓄水池，確保水質和防止污染。收集和儲存的雨水可用于非飲用水用途，如沖水廁所、洗車、灌溉花園等，這可以減少對市政供水的依賴，并節約淡水資源。在實際應用中，雨水收集和利用技術需要結合當地的自然環境和氣候條件，選擇合適的方案，還需考慮雨水收集和利用的成本和效益，以確保技術的可持續性與可行性。

2.4 綠色建材

綠色建筑材料同樣在減少建筑對環境的影響和促進建筑業可持續發展方面發揮著關鍵作用。通過利用環保、低碳和可回收的綠色建材，建筑工程項目可減少資源消耗，盡量減少廢物的產生，并在整個建筑生命周期中降低碳排放：第1，竹子是一種可持續發展和快速可再生的材料，可用于制作地板、櫥柜等。第2，木材復合材料是一種新型的環保材料，由真實木材和人造木材膠合而成的一種新型木材制品，具備真實木材的美觀性和人造木材的耐用性，可代替實木應用于建筑中。第3，再生混凝土是指將廢棄混凝土或建筑物的碎片利用再生技術加以處理后再次利用的一種建筑材料。在建筑施工中使用再生混凝土有助于減少對自然資源的消耗，減少對環境的污染，提高材料的耐久性和穩定性，降低建筑成本。第4，可回收金屬，如鋼和鋁，可用于建筑物的結構框架、屋頂和立面系統。生產可回收金屬產品消耗的能源較少，壽命較長，成為建筑項目的可持續選擇。第5，在建筑物中使用低揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的油漆可以改善室內空氣質量，減少居住者潛在的健康風險，打造健康的室內環境。

通過利用綠色建筑材料，如竹子、木材復合材料、再生混凝土、可回收金屬和低揮發性有機化合物涂料，可減少對環境的負面影響，提高建筑居住者的居住體驗，并為建筑業的可持續發展作出貢獻[4]。

3 應用案例分析

為深入掌握綠色技術在建筑工程中的實際應用效果，本文選取國家體育場、上海中心大廈兩個典型的綠色建筑案例進行分析。

3.1 國家體育場

國家體育場在設計和施工過程中充分運用綠色技術，如外墻保溫系統和高效空調系統，有效降低建筑能耗，還利用可再生能源，如太陽能光伏和地源熱泵，為建筑提供清潔能源（表1）。

表1 國家體育場綠色技術節能效果

如表1 所示，這些綠色技術的應用，使得國家體育場的能源成本和碳排放降低25%，成為綠色建筑的典范。例如，通過外墻保溫系統和高效空調系統的優化，國家體育場在保持舒適環境的同時，也實現了能耗的顯著降低，外墻保溫系統和高效空調系統能耗都降低了20%；太陽能光伏板為國家體育場提供了清潔能源，減少了其對傳統能源的依賴，還對改善環境質量起到了積極的作用，安裝在國家體育場屋頂上的太陽能光伏板每年可以產生大約100 萬kW·h 的電力，滿足體育場20%能源需求；地面源熱泵的應用，進一步提升了國家體育場的能源利用效率，從而減少對傳統加熱和冷卻系統的依賴，地面源熱泵將國家體育場對傳統加熱和冷卻系統的依賴減少30%。

另外，國家體育場獲得能源與環境設計先鋒建筑評級體系（Leadership in Energy & Environmental Design，LEED）白金認證，表彰其在能源效率、節水和可持續設計方面的模范表現。國家體育場獲得LEED 白金認證，無疑是對其在綠色建筑領域所取得成就的肯定。這一認證不僅證明了國家體育場在能源效率、節水和可持續設計方面的卓越表現，還為其他建設項目樹立了榜樣，鼓勵更多的建筑項目優先考慮環境的可持續性。

3.2 上海中心大廈

上海中心大廈作為全球最高的綠色建筑之一，其在設計和施工過程中同樣了采用多種綠色技術。上海中心大廈的外墻采用的是雙層玻璃幕墻系統，提高了建筑的保溫隔熱性能；安裝了大規模的太陽能光伏系統，利用太陽能為建筑提供電力；采用雨水收集與利用技術，將雨水用于沖廁和澆灌等。這些綠色技術的應用，使得上海中心大廈在節能、減排、環保等方面取得顯著成效（表2）。綠色技術的實施不僅使上海中心大廈成為一座環保的綠色建筑，還為其他建筑提供了可借鑒的范例。

表2 上海中心大廈綠色技術節能效果

上海中心大廈雙層玻璃幕墻系統能夠增強建筑的保溫性能，調節室內溫度，可降低能耗25%。安裝在上海中心大廈屋頂上的大型太陽能光伏系統可年產約350 萬kW·h 的電力，滿足該建筑15%的能源需求，太陽能光伏系統不僅可以減少建筑對電網電力的依賴，還可以降低20%的碳排放。

上海中心大廈雨水收集系統收集和儲存的雨水用于沖洗廁所和灌溉景觀等非飲用水用途，可以保護淡水資源，并減少30%用水量，有助于實現可持續的水資源管理實踐和環境管理。上海中心大廈應用綠色技術后，總體能源消耗減少30%，每年的碳排放減少25%。上海中心大廈的節能設計和可再生能源戰略顯著降低了其運營成本，因其可持續發展的成就而獲得許多贊譽，包括LEED 白金認證等[5]。

上海中心大廈的成功實踐，不僅展示了綠色技術在建筑領域的應用潛力，還為全球范圍內的城市規劃和可持續發展提供了有益的參考。這座摩天大樓通過雙層玻璃幕墻系統、太陽能光伏系統和雨水收集系統等綠色技術的運用，減少了能源消耗和碳排放量，為建筑內部的辦公環境創造了更加舒適和節能的條件。相信隨著科技的不斷進步和環保意識的日益增強，會有越來越多的建筑采用綠色技術，實現節能減排的目標，為地球的可持續發展貢獻力量。同時，期待更多的建筑能夠像上海中心大廈一樣，將環保理念融入設計之中，創造出更多既美觀又環保的綠色建筑。

4 結語

綠色技術在建筑工程中扮演著關鍵的角色，為實現“雙碳”目標和可持續發展提供了重要支持。通過節能建筑技術、可再生能源利用、雨水收集與利用技術以及綠色建材的應用，建筑行業可以減少能源消耗，降低碳排放，提升資源利用效率，并促進環境保護，更好應對氣候變化。