昨天提到 LWK + PARTNERS 設(shè)計研究董事劉少瑜教授在亞太地區(qū)綠色建筑深度雜志《FuturArc》發(fā)表文章，分享我們在中國廣東的碳中和建筑設(shè)計項目，以此說明低碳新建筑技術(shù)應(yīng)用和低影響開發(fā)模式的實踐意義。昨天我們分享了文章上半部分，今天我們繼續(xù)閱讀劉教授的研究觀點，了解如何從建筑的設(shè)計、運營、管理多方面推動碳中和！

如不小心錯過了上半部分，可先按這里重溫。

▲ 報導(dǎo)版面；

首刊于《FuturArc》2021 年第四季第 75 期

雨棚遮陽設(shè)計策略

由此可見，氣候適應(yīng)性設(shè)計作為被動式設(shè)計的主要手段，需要提升至更高水平去降低建筑的供暖空調(diào)能量需求，也同時讓建筑師等有關(guān)設(shè)計人員可在設(shè)計前期占有一定主導(dǎo)性。基于氣候分析的總結(jié)，最合適的被動式設(shè)計策略分別為提供遮陽、室內(nèi)熱量增益、自然通風(fēng)冷卻和除濕及有效優(yōu)化空調(diào)效能。此等策略能有效提高能源效率及室內(nèi)環(huán)境的舒適性。在遮陽方面，以下以雨棚遮陽設(shè)計為例進行分析詳述。

“氣候適應(yīng)性設(shè)計作為被動式設(shè)計，需要提升至更高水平去降低能量需求”

中國廣東碳中和建筑設(shè)計項目的雨棚遮陽設(shè)計是在建筑日照倒影分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮雨棚所在區(qū)域所對應(yīng)的建筑立面，進行兩種類別的區(qū)域劃分。雨棚區(qū)域一對應(yīng)建筑立面為實體墻面，其主要遮陽策略是春、夏、秋季遮擋更多陽光，盡量避免建筑立面收到陽光照射，減少建筑立面熱冷負(fù)荷變化。區(qū)域二是雨棚對應(yīng)區(qū)域為出入口、玻璃幕墻的，考慮到入口人流聚會活動外，冬天陽光能盡量多照射到建筑室內(nèi)深處，有助采光及暖人節(jié)能，其主要遮陽策略則是冬季接收更多陽光。

▲ 中國廣東碳中和建筑設(shè)計項目

雨棚格柵遮陽角度的計算以區(qū)域一為例，是根據(jù)雨棚高度、長度，及建筑南立面高度，估算太陽高度角要大于 13° 時，雨棚發(fā)揮遮陽效果。再根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，從項目春夏秋季日照分析可知，在中午至下午 5 點左右期間，雨棚鋁格柵能提供遮陽效果。同時又根據(jù)當(dāng)?shù)赜昱锏牟挥嬎闳莘e率方法，雨棚透空率需大于 80%；鋁格柵的傾斜角度估算必須小于 11.5°，因此如果雨棚要提高遮陽效果，鋁格柵應(yīng)以盡量大的傾斜角度呈現(xiàn)，即得出雨棚格柵遮陽角度為 11.5°。

此外，LWK + PARTNERS 也建議雨棚上方再添加為雙層雨棚，一方面可為屋頂遮陽，同時還可使積聚於雨棚一層、二層及屋面之間的熱氣逸出，有助于降低建筑空間的冷負(fù)荷需求。雙層屋頂結(jié)合空氣腔進行分隔，夾層可增加燈光的建筑照明效果。在透空率一致的情況下，也可擴大外墻遮陽范圍，創(chuàng)造遮陽的戶外生活空間。

▲ 中國廣東碳中和建筑設(shè)計項目

水設(shè)計與綠化系統(tǒng)低影響開發(fā)

在氣候方面，碳中和建筑設(shè)計項目屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，雨量充足。為減少水資源消耗間接增加碳排放。本項目收集各種雨水來源，包括建筑屋面雨水、道路廣場雨水和綠地雨水。初期棄流后水質(zhì)較好，收集后經(jīng)簡單處理可回用于雜用水。經(jīng)估算，僅回用雨水就可以 100% 供應(yīng)本項目雜用水，區(qū)域用水量主要為辦公樓用水、工業(yè)廠房用水、區(qū)域內(nèi)綠化澆灌用水、道路澆灑用水。

另外基于項目現(xiàn)有建筑方案與綠化概念，綜合考慮項目所在地的當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)低影響開放指標(biāo)要求，以 “藍(lán)綠設(shè)計” 的原則，同時增加碳匯，采用水資源再生利用、海綿城市、人工濕地景觀、節(jié)水措施等理念，提出綠化系統(tǒng)低影響開發(fā)方面的低碳生態(tài)設(shè)計策略建議。

▲ LWK + PARTNERS 在一個辦公樓設(shè)計競賽方案中，加入層層可穿透空間，不單增加遮陽設(shè)計效果，同時締造開揚舒適的社交體驗。左右滑動查看更多

總體建議在場地南側(cè)綠化系統(tǒng)實施低影響開發(fā)（LID），策略一是考慮到項目基地徑流雨水量較大，存在溢流，可用于營造雨水濕地景觀，利用物理、水生植物及微生物等作用滯留雨水；以雨水濕地為主要自然水體景觀，生態(tài)減排，打造人工濕地廣場。策略二是以自然池底、靜水水體為主，駁岸分層次搭配植被，組合利用透水鋪裝、雨水花園等技術(shù)措施，通過打造人工濕地，對雨水進行滲透、儲存、調(diào)節(jié)、凈化，模擬自然，階梯布置低影響開發(fā)設(shè)施半人工半自然構(gòu)筑，滿足多功能需求。

“僅回用雨水就可以 100% 供應(yīng)本項目雜用水”

太陽能光伏系統(tǒng)

可再生能源最大化是通過使用可再生能源系統(tǒng)對建筑能源消耗進行平衡和替代。LWK + PARTNERS 充分挖掘碳中和建筑設(shè)計項目中的建筑物本體表皮、周邊區(qū)域的可再生能源應(yīng)用潛力，對能耗進行平衡和替代。同樣基于氣候分析和日照倒影分析，另外運用光伏模擬軟件進行屋頂太陽輻射分析、光伏板最佳傾角分析和光伏板距分析，得出光伏板的最佳年發(fā)電量，從而預(yù)估建筑的電力消耗減少量，再利用電力排放因數(shù)計算使用光伏后本項目的二氧化碳減排量。

電力排放因數(shù)資料來源于中國國家發(fā)展和改革委員會應(yīng)對氣候變化司於 2013 年 10 月 11 日在中國氣候變化資訊網(wǎng)發(fā)布的《2010 年中國區(qū)域及省級電網(wǎng)平均二氧化碳排放因數(shù)》中廣東電網(wǎng)平均二氧化碳排放因數(shù)。再參照 “廣東省企業(yè)（單位）二氧化碳排放資訊報告指南（2020 年修訂）” ，電力排放因數(shù)的預(yù)設(shè)值為 6.379 噸二氧化碳 / 萬千瓦時。

因此，在使用光伏發(fā)電系統(tǒng)的情況下，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量和電力排放因數(shù)相乘來算出碳減少量。本項目采用光伏發(fā)電預(yù)估可以每年減少約 89.3 噸的二氧化碳排放量，并在整個生命周期內(nèi)，以 15 年計算，將減少 1339.6 噸二氧化碳排放量。

▲《FuturArc》同時報導(dǎo)了兩個 LWK + PARTNERS 項目，作為可持續(xù)性和氣候適應(yīng)設(shè)計的案例，當(dāng)中包括中國珠海天恒 ? 灣景的景觀設(shè)計。點擊以查看項目詳情；左右滑動查看更多

小結(jié)與展望

綜合而言，建筑在邁向更優(yōu)節(jié)能減排的方向上，基本技術(shù)路徑是一致的。中國已在 2019 年頒布《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》國家標(biāo)準(zhǔn)。碳中和建筑設(shè)計項目的上述設(shè)計策略主要體現(xiàn)在被動優(yōu)先和可再生能源最大化的整合。

不止于此，LWK + PARTNERS 為三大技術(shù)路徑做出提升和補充，提出閉環(huán)的第四大技術(shù)路徑：以使用者導(dǎo)向的建筑人因設(shè)計理念，結(jié)合人因與建筑設(shè)計，整合管理與使用，進一步優(yōu)化建筑和空間設(shè)計，以達(dá)到減排最終目的。LWK + PARTNERS 將貫徹項目的設(shè)計、運營、管理、使用等全生命周期的重要意義，對該項目進行數(shù)字化的以人為本使用后評估追蹤。LWK + PARTNERS 確信建筑使用后評估與建筑碳排放控制、用戶使用感受和建筑建造運營成本密切相關(guān)，對實現(xiàn)建筑精準(zhǔn)瞄準(zhǔn) “減碳” 和 “零碳” 的成效至關(guān)重要。

可見，通過被動設(shè)計手段優(yōu)化建筑外形和空間設(shè)計、提升能源系統(tǒng)、利用可再生能源系統(tǒng)與建筑設(shè)計施工一體化、針對使用者行為的人因設(shè)計等方面，低碳新建筑技術(shù)的應(yīng)用對節(jié)能減排具備重大意義。因此，建筑師及工程師等有關(guān)設(shè)計人員是可以在 “碳峰值 + 碳中和” 行動中通過各種有關(guān)技術(shù)和建筑設(shè)計起到帶動作用的，以此展現(xiàn)建筑行業(yè)等城市建設(shè)行業(yè)在應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)的重要擔(dān)當(dāng)！