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建筑脱碳的 10 项策略
元宇宙与碳中和研究院
2024-02-23 10:56:22

由于碳作为一种普遍认可的指标,可以用来跟踪建筑物的温室气体排放,因此实现这一目标的最重要方法之一就是建筑物的脱碳。

“脱碳”概念最近在政治演讲和全球环境事件中流行,但它尚未在建筑领域获得足够的关注以深刻改变我们设计和构建未来世界的方式。目前,建筑物消耗了全球 33% 的能源,排放了 39% 的温室气体,这表明如果我们要阻止或扭转气候变化,建筑师必须发挥重要作用。由于碳作为一种普遍认可的指标,可以用来跟踪建筑物的温室气体排放,因此实现这一目标的最重要方法之一就是建筑物的脱碳。

脱碳包括减少运营碳和隐含碳,分别指建筑物使用阶段和整个生命周期的碳排放。该生命周期涵盖了每种材料和家具的提取、运输、安装、使用和寿命终止,占全球温室气体排放量的 11%和全球建筑行业排放量的 28%。2018年全球气候行动峰会上发起的“净零碳建筑承诺”等倡议,通过呼吁将每年二氧化碳排放量减少至零或负数,促进全球运营碳减排 。其他倡议,例如美国的碳领导力论坛,也强调减少隐含碳的重要性,并援引预测到 2060 年世界建筑面积将增加一倍作为其重要性的标志 。

为此,我们概述了以下十项建筑脱碳策略,从重要的考虑因素到程序,再到可以为寻求具体解决方案的建筑师提供实际用途的产品和文件。

1. 从三个层面实现脱碳

由于不同的碳减排战略模型的有效性水平不同,而且不同的建设阶段需要不同的程序,世界资源研究所提出了按优先级排列的战略分层列表,可以大致转化为三个脱碳程序。世界资源研究所 (WRI) 减少运营排放的清单如下:能源效率优先于可再生能源;现场可再生能源优先于场外可再生能源;和碳抵消之前的可再生能源(投资其他地方的可再生能源)。对于隐含排放,建议在碳抵消之前再次减少碳排放。这种碳抵消方法始终处于低优先级,因为仅建议在 100% 可再生能源供应不可行的情况下使用 。因此,通过这种优先顺序,我们可以在三个不同的层面上实现建筑物的脱碳:

1)通过能源效率减少现有建筑物的运营碳;

2) 使用可再生能源来满足剩余的低能源需求,最好是在现场或附近场外(如有必要);

3) 减少新建筑整个生命周期的隐含碳排放。

这些级别并不是建筑师实现脱碳的统一程序(即,最后体现的碳减排),而是简单地概括了建筑师可以根据建筑的阶段或要求减少碳排放的三种不同方式。最终,这三个目标都必须迅速实现,才能实现《巴黎气候协定》的目标。区分这三个级别只是为建筑师和建筑业主提供有用的指南,帮助他们在自己的项目中实现脱碳。

2. 同时考虑运营碳和隐含碳

如上所述,减少运营碳和隐含碳是整个建筑脱碳的必要步骤。然而,对于现有建筑来说,由于材料已经就位,隐含碳可能不是一个重要的考虑因素,建筑业主应优先考虑实现净零运营碳。相比之下,在新建筑的建设中(建筑师的责任),仅考虑一种类型的碳排放或另一种可能会产生关于结构的真实环境影响的误导性结果。例如,使用某些材料可以产生低运行碳输出,但在其整个生命周期内产生高隐含碳,反之亦然。与隔热良好的建筑物相比,隔热程度较低且采用单层玻璃的建筑物通常具有较低的隐含碳,但运行时的碳却增加了。同样,虽然生产可再生能源的设备可以显着减少运营碳排放,但建筑师必须记住,此类设备的制造本身会留下碳足迹。由于这些潜在的不一致,新建筑或重大翻修工程的建筑师在选择材料以优化能源效率并尽可能降低碳足迹时必须同时考虑这两种类型的碳输出。

3. 瞄准项目的早期阶段

由隐含碳审查提供

为此,建筑师应在新项目一开始就立即严格而详细地实现脱碳。在项目的早期阶段考虑时,低碳设计实践,尤其是那些针对隐含碳的实践,是最有效且最具成本效益的。One Click LCA 的体现碳审查详细概述了这种更高效率的原因。项目的早期阶段“锁定”了设计许多部分的可能性,包括那些可能显着影响隐含碳排放的部分。建筑师以后可能无法进行节能改造,或者可能性的范围将被严重缩短。例如,选择一个需要非常深的地基的地点可能会使项目的隐含碳排放量增加一倍以上,但建筑师以后无法修改这一选择。不太明显的是,随着时间的推移,即使仍然可以更改某个元素,它几乎总是会产生更高的成本。因此,建筑师必须在设计过程的早期分析减少隐含碳的可能性。

4. 使用轻质材料

建筑师实现这一目标的一种方法是使用轻质材料。圣戈班进行的一项研究比较了巴西常用的两种内墙型材,他们发现重量较轻的系统具有许多环境效益 。较轻的选择是 Placo 干式墙系统,这是一种绝缘金属螺柱干式墙,与水泥抹灰 140 毫米砖传统墙系统相比。对于一平方米的隔墙,他们发现使用这种干墙系统代替传统墙将导致全球变暖潜力降低 63%,一次能源使用减少 49%,墙体系统重量减少 80%,淡水用量减少 36%。同样,一种名为Façade F4的轻质外墙系统被发现可以将传统大型外墙的二氧化碳排放量减少一半。这些产品不仅展示了轻质墙体系统的有效性,而且为寻求环保解决方案的建筑师提供了切实可行的选择。

立面 4 / 伊索弗

5.考虑生物来源材料

同样,一些生物来源的材料,如木材、麻毛和木纤维,在其使用阶段储存碳,这意味着它们实际上在处理材料和释放碳之前减少了大气中的二氧化碳水平。这种品质使它们成为一种高效且可持续的材料。然而,考虑此选项的建筑师应该意识到,在新的 EN15804-A2 生命周期评估标准(第 8 部分中讨论)中,植物生长过程中储存的碳(称为生物碳)必须与隐含碳(提取、运输)分开计算。、安装、使用、寿命结束)由于重要的类别差异。例如,由于距建筑工地较远,生物源材料的隐含碳可能高于传统材料,而且由于吸收和最终再利用,生物碳本身在其整个生命周期内的净排放量为零。-碳排放。因此,根据新的 LCA 标准,生物碳在整个生命周期中被单独计算并归零,即不再被视为留下负碳足迹。

6. 承认内部元素

是潜在的碳排放源

设计师在规划的早期阶段常犯的一个错误是在计算碳含量时考虑了建筑物的核心和外壳,但忘记了潜在重要的内部配件、机械和技术设备。这些物体的使用寿命较短,并且在建筑物的使用寿命内可能会被多次更换,这使得它们的碳排放量与结构的任何其他部分一样重要。只有考虑到这些重要的内部元素,计算出的碳含量才能完全准确。

Casa Lucciola 改造 / Rafael Schmid Architekten

7. 重复使用或回收现有材料

重复利用现有材料无需以潜在的高昂环境成本提取和制造新材料。如果可行,建筑师应尝试购买尽可能多使用回收材料的产品,以降低隐含碳量。例如,在玻璃制造中,由碎玻璃制成的玻璃(经过重复使用,从而使废玻璃脱碳)每使用 10% 的碎玻璃,就可以减少 3% 的能源消耗。同样,由于能耗降低,使用一吨碎玻璃可减少 300 公斤二氧化碳排放量。因此,由碎玻璃和其他回收材料制成的玻璃应该成为致力于脱碳的建筑师的一个重要考虑因素。

Y 小屋 / dmvA 建筑师

8. 使用生命周期评估或

第三方验证的 EPD

建筑师可以通过国际标准制定的生命周期评估 (LCA) 以及第三方验证的环境产品声明 (EPD) 中发布的结果来评估其建筑物的碳排放量。这些是建筑产品和材料中碳含量的唯一有效的科学信息来源。LCA 是一种从摇篮到大门或从摇篮到坟墓的分析技术,用于评估产品生命周期各个阶段的环境影响。EPD 是独立验证和注册的文件,传达有关产品在其整个生命周期中对环境影响的“透明且可比较”的信息。建筑师可以使用两者来确定和评估其设计结构的碳足迹。为了标准化产品评估方式,EPD 以及从中得出的生命周期评估受到欧洲标准等国际标准的监管。一个特别相关的例子是 EN 15804,它为建筑产品和服务的环境声明提供了核心产品类别规则 (PCR)。由于其与建筑行业的相关性,EN 15804 是建筑师尤其需要了解和应对的重要标准。

盖茨/ Bloc Architects

存在许多不同的软件应用程序,可以自动根据设计数据提供生命周期评估并提供最佳解决方案。一个突出的例子是One Click LCA,它利用 Revit、IFC (BIM)、Excel、IESVE、能源模型 (gbXML) 和其他工具来查找类似的解决方案,并提供具有可访问 EPD 的相关材料。认真对待脱碳的建筑师应该使用此工具或类似的应用程序,以确保其隐含碳输出尽可能低。

9.将建筑纳入循环经济

与生命周期评估问题相关的是产品使用寿命结束后的处置或再利用。停止“获取、制造和浪费”模式,实现资源效率的循环经济,是实现更加可持续的建筑业的必要措施[8]。遵循循环经济准则的建筑在其生命周期中自然会消耗更少的资源,因为它的设计是资源高效、适应性强和持久的。如上所述,在这座建筑内,大多数具有较高回收成分百分比的构成材料将减少碳足迹。重复使用的材料和产品的隐含碳排放量也较低。所有这些解决方案都是循环经济的例子,展示了循环经济对建筑脱碳的至关重要性。建筑行业约占整个欧洲所有提取材料的一半和废物产生量的三分之一。因此,通过在我们的行业中进行再利用和回收来消除提取和废物的负面影响可能会对全球结束全球变暖的努力产生巨大影响。

房屋内的谷仓修复 / G+F Arquitectos

10. 支持全球倡议

虽然这些战略都构成了极其重要的单独解决方案,但脱碳之路必须是全球集体努力才能取得成果。企业可以通过支持全球和地方倡议(例如净零碳建筑承诺、全球建筑联盟、碳领导力论坛等)来帮助宣传和提高认识。

2m26 京都之家 / 2M26

世界绿色建筑委员会的 2019 年隐含碳行动呼吁报告详细介绍了一项计划,即到 2030 年,所有新建筑实现零运营碳和减少 40% 的隐含碳,到 2050 年,所有新建和现有建筑实现零隐含碳和运营碳 。该计划的制定明确是为了帮助实现《巴黎协定》的雄心壮志,并将全球平均气温上升幅度控制在 2 摄氏度以下。然而,这些目标仍然是崇高的目标,因为新建筑继续快速建造,每五天增加相当于巴黎面积的建筑面积,并且到 2060 年一半的建筑尚未建成。为了使世界 GBC 计划和《巴黎协定》能够克服这些困难,建筑师必须齐心协力,降低整个建筑行业的碳排放。隐含碳、运营碳、现有建筑、新建建筑、循环经济、轻质或生物来源材料、回收利用等都必须被考虑,以全面实现脱碳。通过上述十项策略,我们希望尽自己的一份力量来提供帮助。

END

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