住宅体形系数碳敏感性研究

摘要:介绍了建筑体形系数与敏感性分析的定义，结合国内外住宅体形系数碳敏感性研究的现状，探讨了碳排放视野下的体形系数与建筑设计之间的规律，提出了体形系数碳敏感性的研究构想，为同类问题的研究提供参考。

关键词:建筑体形系数，碳敏感性，节能减排，住宅

1概述

随着国际碳交易进入后京都时代以及国内碳交易试点的推进，建筑节能的内涵和外延都需要得到进一步的拓展，同样，住宅规划、设计理论及方法也将面临语境转换的时代要求。由于我国住宅建设量巨大，为配合国家减少碳排放的各阶段目标，有必要重新审视现有的专注于使用阶段节能的设计标准及理念，并结合住宅全生命周期碳排放概念进行扎实的研究，揭示住宅建筑规划、设计与建筑碳排放之间的关系，实现节能与减排的实质对应，探寻以规划和设计为先导的低碳之道。在住宅设计领域，从1986年颁布的第一部节能设计标准到最新的标准，均将体形系数作为重要的规定性指标之一。在国标JGJ26—2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准中，建筑体形系数的定义为:“建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积”。JGJ134—2010夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中，对夏热冬冷地区居住建筑的体形系数按住宅层数的不同分别加以限定，当体形系数大于规定限值时，必须按要求进行建筑围护结构热工性能的综合判断。建筑体形系数与住宅的体量处理、平立面设计均密切相关，是住宅建筑设计过程中的重要关注点之一。因此，以体形系数的碳敏感性为切入点进行研究，可以在住宅建筑设计方法与建筑碳排放之间建立起清晰而直观的联系，并为建筑师提供思路上的拓展与启发。同时，此研究对于增强减排意识，变被动减排为主动减排具有积极的推动作用;对于我国住宅领域碳排放计算与国际通用计算平台的接轨以及相应标准的制定，也具有前瞻性意义。敏感性分析(sensitivityanalysis)是指通过定量分析来研究有关因素发生某种变化时，对某一个或一组关键指标影响程度的一种不确定分析方法，其主要研究方法是通过逐一改变相关变量数值的方式来揭示关键指标受这些因素变动影响大小的规律。在本研究中，体形系数碳敏感性这一概念被用以表征体形系数发生变化时，对于建筑碳足迹指标所产生影响的程度。这一研究将突破以往针对使用阶段进行研究的局限性，量化分析住宅体形系数在全生命周期向度上的碳敏感性，并将最新的国际碳足迹计算标准与中国节能减排的实际国情相结合，以期为设计实践提供客观准确的考量依据，也为将来基于碳足迹合理设定住宅体形系数取值范围打下扎实的理论研究基础。

2既有研究

当前，国内外一些学者已经基于计算机软件虚拟平台和模型分析，对住宅体形系数与节能的关系进行了研究，并总结了一些计算方法和基本规律。本研究拟在前人的研究成果基础之上，通过大量分析和整理近些年已建成的住宅，采用模拟实验、类型化提炼和现场实测等方法，对住宅体形系数的碳敏感性进行详实而科学的实证研究。国内对于体形系数与节能减排关联性的学术研究始于20世纪80年代，近些年得到了越来越多学者的关注。虽然大部分研究者都认为，体形系数与住宅能耗有密切关系，但是，由于多数研究都以抽象数学模型为基础，并运用各种动态能耗模拟软件进行分析，研究结论表现出很大的差异性。目前，我国在居住建筑节能减排设计研究方面，已取得了相当进展。但总的来说，目前尚缺乏权威统一的标准依据，而且与国际计算标准间的衔接与联系有待进一步加强。国外对建筑节能问题的研究始自20世纪60年代，在建筑设计与能耗以及碳排放的关系研究上取得了大量的研究成果，并建立了一系列评估标准、计算方法。国外学者也对住宅体形系数与碳排放的关系有所研究。但是，由于住宅类型、建造方法和技术思路的差异，欧美国家的研究多侧重于表面积系数与建筑碳排放关系的研究。

3研究目标

1)通过体形系数碳敏感性分析，揭示体形系数与住宅碳排放之间的数理关系。由传统上专注使用阶段能源消耗转向对于全生命周期碳排放的量化考察，是低碳视野下住宅可持续设计的必然趋势。本研究将通过充分翔实的数学定量分析，基于对建成住宅的实证研究，揭示体形系数与碳排放之间的科学规律，将传统上对于体形系数与建筑能耗之间关系的研究，延伸到碳排放领域中，为在住宅全生命周期碳排放视野下的体形系数控制及其指标设定提供比较扎实的研究基础。2)面向设计实践，揭示与体形系数相关的住宅建筑设计方法的碳敏感性。低碳设计是技术更是意识。由于体形系数是设计实践中的重要控制指标，对住宅设计思路的影响普遍且深入。本研究将通过严谨的数理研究，揭示与体形系数相关设计方法对于住宅碳排放的不同影响程度，并且通过量化的、明确的研究结果呈现，使建筑师对于设计手段与碳排放之间关系有较为直观的理解，有助于增强建筑师在住宅设计中的减排意识。3)以体形系数为突破口，将住宅研究在碳排放向度上延伸至国际标准平台。由于碳排放国际标准的长期缺位，国内外有关建筑碳排放的相关研究一直处于百花齐放的状态，尚无正式的统一标准。2013年，国际标准化组织出台了第一部碳排放国际标准ISO/TS14067:2013Greenhousegases—Carbonfootprintofproducts—Requirementsandguidelinesforquantificationandcommunication，确定了产品和服务向度上碳排放的计算方法准则。这一准则将为今后包括建筑碳排放在内的各类相关碳排放计算起到指导作用。本课题把ISO14067的相关计算规则与中国实践相结合，将其引入至住宅生命周期碳排放的核算中，以体形系数为突破口，在国际碳足迹标准平台之上进行住宅研究，为未来融入国际碳交易平台打下研究基础。

4结语

目前量化碳足迹正逐步成为国际上各行业通用的可持续评价标准。建立科学的碳交易平台，将传统基于能耗的节能理论向碳排放进行拓展和语境转换已经成为国际共识。体形系数碳敏感性研究将通过多方面的创新，来进行这一转换的探索。一方面，以通过节能模拟验算并已经建成的住宅为研究样本进行实证研究。将以往研究中主要采用的抽象模拟方法与现场实测验证的方法相结合，更加客观准确地揭示研究对象的真实规律。另一方面，在碳排放视野下，在研究中引入最新国际碳排放标准，结合国际最新碳排放标准的计算规则，对体形系数与住宅碳排放之间的关系进行系统的验证，从而获得准确的数理规律，为建筑碳排放的研究寻求国际化支撑。

作者:张磊 黄欣 单位:同济大学建筑与城市规划学院

参考文献:

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