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摘要:介紹了建筑體形系數(shù)與敏感性分析的定義，結(jié)合國(guó)內(nèi)外住宅體形系數(shù)碳敏感性研究的現(xiàn)狀，探討了碳排放視野下的體形系數(shù)與建筑設(shè)計(jì)之間的規(guī)律，提出了體形系數(shù)碳敏感性的研究構(gòu)想，為同類(lèi)問(wèn)題的研究提供參考。

關(guān)鍵詞:建筑體形系數(shù)，碳敏感性，節(jié)能減排，住宅

1概述

隨著國(guó)際碳交易進(jìn)入后京都時(shí)代以及國(guó)內(nèi)碳交易試點(diǎn)的推進(jìn)，建筑節(jié)能的內(nèi)涵和外延都需要得到進(jìn)一步的拓展，同樣，住宅規(guī)劃、設(shè)計(jì)理論及方法也將面臨語(yǔ)境轉(zhuǎn)換的時(shí)代要求。由于我國(guó)住宅建設(shè)量巨大，為配合國(guó)家減少碳排放的各階段目標(biāo)，有必要重新審視現(xiàn)有的專(zhuān)注于使用階段節(jié)能的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及理念，并結(jié)合住宅全生命周期碳排放概念進(jìn)行扎實(shí)的研究，揭示住宅建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)與建筑碳排放之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與減排的實(shí)質(zhì)對(duì)應(yīng)，探尋以規(guī)劃和設(shè)計(jì)為先導(dǎo)的低碳之道。在住宅設(shè)計(jì)領(lǐng)域，從1986年頒布的第一部節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)到最新的標(biāo)準(zhǔn)，均將體形系數(shù)作為重要的規(guī)定性指標(biāo)之一。在國(guó)標(biāo)JGJ26—2010嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，建筑體形系數(shù)的定義為:“建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中，不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶(hù)門(mén)的面積”。JGJ134—2010夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的體形系數(shù)按住宅層數(shù)的不同分別加以限定，當(dāng)體形系數(shù)大于規(guī)定限值時(shí)，必須按要求進(jìn)行建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的綜合判斷。建筑體形系數(shù)與住宅的體量處理、平立面設(shè)計(jì)均密切相關(guān)，是住宅建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要關(guān)注點(diǎn)之一。因此，以體形系數(shù)的碳敏感性為切入點(diǎn)進(jìn)行研究，可以在住宅建筑設(shè)計(jì)方法與建筑碳排放之間建立起清晰而直觀的聯(lián)系，并為建筑師提供思路上的拓展與啟發(fā)。同時(shí)，此研究對(duì)于增強(qiáng)減排意識(shí)，變被動(dòng)減排為主動(dòng)減排具有積極的推動(dòng)作用;對(duì)于我國(guó)住宅領(lǐng)域碳排放計(jì)算與國(guó)際通用計(jì)算平臺(tái)的接軌以及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，也具有前瞻性意義。敏感性分析(sensitivityanalysis)是指通過(guò)定量分析來(lái)研究有關(guān)因素發(fā)生某種變化時(shí)，對(duì)某一個(gè)或一組關(guān)鍵指標(biāo)影響程度的一種不確定分析方法，其主要研究方法是通過(guò)逐一改變相關(guān)變量數(shù)值的方式來(lái)揭示關(guān)鍵指標(biāo)受這些因素變動(dòng)影響大小的規(guī)律。在本研究中，體形系數(shù)碳敏感性這一概念被用以表征體形系數(shù)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)于建筑碳足跡指標(biāo)所產(chǎn)生影響的程度。這一研究將突破以往針對(duì)使用階段進(jìn)行研究的局限性，量化分析住宅體形系數(shù)在全生命周期向度上的碳敏感性，并將最新的國(guó)際碳足跡計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)節(jié)能減排的實(shí)際國(guó)情相結(jié)合，以期為設(shè)計(jì)實(shí)踐提供客觀準(zhǔn)確的考量依據(jù)，也為將來(lái)基于碳足跡合理設(shè)定住宅體形系數(shù)取值范圍打下扎實(shí)的理論研究基礎(chǔ)。

2既有研究

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者已經(jīng)基于計(jì)算機(jī)軟件虛擬平臺(tái)和模型分析，對(duì)住宅體形系數(shù)與節(jié)能的關(guān)系進(jìn)行了研究，并總結(jié)了一些計(jì)算方法和基本規(guī)律。本研究擬在前人的研究成果基礎(chǔ)之上，通過(guò)大量分析和整理近些年已建成的住宅，采用模擬實(shí)驗(yàn)、類(lèi)型化提煉和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法，對(duì)住宅體形系數(shù)的碳敏感性進(jìn)行詳實(shí)而科學(xué)的實(shí)證研究。國(guó)內(nèi)對(duì)于體形系數(shù)與節(jié)能減排關(guān)聯(lián)性的學(xué)術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代，近些年得到了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。雖然大部分研究者都認(rèn)為，體形系數(shù)與住宅能耗有密切關(guān)系，但是，由于多數(shù)研究都以抽象數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，并運(yùn)用各種動(dòng)態(tài)能耗模擬軟件進(jìn)行分析，研究結(jié)論表現(xiàn)出很大的差異性。目前，我國(guó)在居住建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)研究方面，已取得了相當(dāng)進(jìn)展。但總的來(lái)說(shuō)，目前尚缺乏權(quán)威統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，而且與國(guó)際計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)間的銜接與聯(lián)系有待進(jìn)一步加強(qiáng)。國(guó)外對(duì)建筑節(jié)能問(wèn)題的研究始自20世紀(jì)60年代，在建筑設(shè)計(jì)與能耗以及碳排放的關(guān)系研究上取得了大量的研究成果，并建立了一系列評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算方法。國(guó)外學(xué)者也對(duì)住宅體形系數(shù)與碳排放的關(guān)系有所研究。但是，由于住宅類(lèi)型、建造方法和技術(shù)思路的差異，歐美國(guó)家的研究多側(cè)重于表面積系數(shù)與建筑碳排放關(guān)系的研究。

3研究目標(biāo)

1)通過(guò)體形系數(shù)碳敏感性分析，揭示體形系數(shù)與住宅碳排放之間的數(shù)理關(guān)系。由傳統(tǒng)上專(zhuān)注使用階段能源消耗轉(zhuǎn)向?qū)τ谌芷谔寂欧诺牧炕疾?，是低碳視野下住宅可持續(xù)設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。本研究將通過(guò)充分翔實(shí)的數(shù)學(xué)定量分析，基于對(duì)建成住宅的實(shí)證研究，揭示體形系數(shù)與碳排放之間的科學(xué)規(guī)律，將傳統(tǒng)上對(duì)于體形系數(shù)與建筑能耗之間關(guān)系的研究，延伸到碳排放領(lǐng)域中，為在住宅全生命周期碳排放視野下的體形系數(shù)控制及其指標(biāo)設(shè)定提供比較扎實(shí)的研究基礎(chǔ)。2)面向設(shè)計(jì)實(shí)踐，揭示與體形系數(shù)相關(guān)的住宅建筑設(shè)計(jì)方法的碳敏感性。低碳設(shè)計(jì)是技術(shù)更是意識(shí)。由于體形系數(shù)是設(shè)計(jì)實(shí)踐中的重要控制指標(biāo)，對(duì)住宅設(shè)計(jì)思路的影響普遍且深入。本研究將通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)理研究，揭示與體形系數(shù)相關(guān)設(shè)計(jì)方法對(duì)于住宅碳排放的不同影響程度，并且通過(guò)量化的、明確的研究結(jié)果呈現(xiàn)，使建筑師對(duì)于設(shè)計(jì)手段與碳排放之間關(guān)系有較為直觀的理解，有助于增強(qiáng)建筑師在住宅設(shè)計(jì)中的減排意識(shí)。3)以體形系數(shù)為突破口，將住宅研究在碳排放向度上延伸至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。由于碳排放國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期缺位，國(guó)內(nèi)外有關(guān)建筑碳排放的相關(guān)研究一直處于百花齊放的狀態(tài)，尚無(wú)正式的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。2013年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織出臺(tái)了第一部碳排放國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS14067:2013Greenhousegases—Carbonfootprintofproducts—Requirementsandguidelinesforquantificationandcommunication，確定了產(chǎn)品和服務(wù)向度上碳排放的計(jì)算方法準(zhǔn)則。這一準(zhǔn)則將為今后包括建筑碳排放在內(nèi)的各類(lèi)相關(guān)碳排放計(jì)算起到指導(dǎo)作用。本課題把ISO14067的相關(guān)計(jì)算規(guī)則與中國(guó)實(shí)踐相結(jié)合，將其引入至住宅生命周期碳排放的核算中，以體形系數(shù)為突破口，在國(guó)際碳足跡標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)之上進(jìn)行住宅研究，為未來(lái)融入國(guó)際碳交易平臺(tái)打下研究基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

目前量化碳足跡正逐步成為國(guó)際上各行業(yè)通用的可持續(xù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。建立科學(xué)的碳交易平臺(tái)，將傳統(tǒng)基于能耗的節(jié)能理論向碳排放進(jìn)行拓展和語(yǔ)境轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為國(guó)際共識(shí)。體形系數(shù)碳敏感性研究將通過(guò)多方面的創(chuàng)新，來(lái)進(jìn)行這一轉(zhuǎn)換的探索。一方面，以通過(guò)節(jié)能模擬驗(yàn)算并已經(jīng)建成的住宅為研究樣本進(jìn)行實(shí)證研究。將以往研究中主要采用的抽象模擬方法與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證的方法相結(jié)合，更加客觀準(zhǔn)確地揭示研究對(duì)象的真實(shí)規(guī)律。另一方面，在碳排放視野下，在研究中引入最新國(guó)際碳排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國(guó)際最新碳排放標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算規(guī)則，對(duì)體形系數(shù)與住宅碳排放之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)的驗(yàn)證，從而獲得準(zhǔn)確的數(shù)理規(guī)律，為建筑碳排放的研究尋求國(guó)際化支撐。

作者:張磊 黃欣 單位:同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

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