零碳建筑新选择-重型木结构

△ The Joyce Centre 获得“第一版加拿大零碳建筑标准”认证 | Mohawk College

近年来，建筑能耗以及建筑行业碳排放已成为国内外普遍关注的重要议题。随着全球建筑领域对生态环保、减少碳排放、可持续建设等目标的设定和执行，绿色建筑的研究和标准在不断升级，绿色建筑的数量也在稳步增加。

据研究表明，建筑领域每年所产生的二氧化碳排放约占全球碳排放的近40%，其中建筑运行占28%，建筑材料加工和建筑施工占11%；建筑和建造行业最常用的三种材料（混凝土、钢和铝）的生产占据了工业碳排放量的一半以上。

△ 全球碳排放的主要来源 

2018 Global ABC Report, IEA

建筑领域对环境的影响使大家对绿色建筑的需求愈加迫切，整个行业正在为此改变和行动。我们已经比较熟悉的绿色建筑标准体系有被动房（Passive House）、净零能耗建筑（Zero Net Energy）、超低能耗建筑、LEED认证建筑等，去年我国也正式出台了《近零能耗建筑技术标准》，进一步规范了国内该建筑类型的设计和建造。

以上这些提到的绿色建筑均是从建筑的能耗表现来区分，评定的标准主要取决于建筑消耗的能源是否大于年度产出的能源（各国和各组织对建筑能耗计算标准存在部分差异：有的仅考虑一次能源，有的考虑用户端能耗；可再生能源类型也分场地内和场地外等）。而降低建筑能耗的最终目的是为了减少建筑导致的碳排放，基于《巴黎协定》对全球减少温室气体排放从而将全球升温控制在2℃以内的目标，“零碳建筑”（Zero Carbon Building）应运而生，其主要评定标准是看建筑能否通过就地生产或购买无碳可再生能源来抵消建筑运营中所产生的碳排放（同上，各国和各组织评定标准略有不同）。

△ 建筑达到零碳排放的能力（从低到高）

近零能耗建筑<净零能耗建筑<零碳建筑<零碳（包括隐含碳）建筑 | WORLD RESOURCES INSTITUTE

作为最常见的建筑材料，让人“既爱又恨”的混凝土占据了全球碳排放的6%-11%，钢材占据了10%。尽管相关行业正在使用更清洁的生产方式和回收再利用等方法降低它们的碳排放，但在零碳的目标上，木材有着得天独厚的优势。

△ 钢、木、混凝土 | architectmagazine.com

树木从种植的那一刻起就开始吸收碳，并持续到砍伐时，成熟的树木被砍伐后所加工成的林木产品将吸收的碳继续储存，从而减少温室气体的排放，缓解气候变化。工程木产品及重型木结构的创新研究使木材的运用范围得以扩大。工程木板可以替代钢面板和混凝土楼板，胶合木梁柱也可以替代钢和混凝土构件在中高层建筑起到的承重作用。

为了实现“零碳”的目标，被加工的木材是否来自可持续管理的森林也很重要，因为这可以追溯树木在种植和运输中所产生和吸收的二氧化碳，同时被砍伐的树木可以得到补种，使森林不被破坏。

△ 波士顿五层重木结构大楼渲染图

 Generate Architecture and Technologies

Generate建筑和技术公司是来自麻省理工学院和哈佛大学的初创公司，他们和Placetailor建筑公司将合作在波士顿建造一栋五层的被动房示范项目的重型木结构住宅大楼。在设计和研究阶段，Generate的CEO，Klein表示使用重型木结构和装配式模块化的建造方式相较传统建筑有许多优势。不管是从源头的建材获取、生产、交通运输和最终的施工组装，选用木结构的碳排放大约只有传统钢和混凝土结构的一半。

Klein和其他研究人员还对一栋相同规模的八层建筑进行了不同建材和结构的建模和计算，分析显示钢结构将产生最多的温室气体；混凝土结构比钢结构产生的温室气体少了8%；重型木结构减少的温室气体高达53%！

除了木材作为建材自带的优势，由于它也是很好的隔热材料，在建筑实际运营中制冷和制热所消耗的能源也比传统建筑要少。再通过其他的无碳可再生能源的生产如屋顶的太阳能板，可以实现抵消建筑使用时所产生的碳排放，从而达到“零碳建筑”的标准。

随着对于碳排放越来越重视和更严格的计算标准，零碳建筑的标准也在不停升级。加拿大绿色建筑委员会（Canada Green Building Council）率先出台了“建筑中的碳平衡”国家标准。现在第二版本的零碳建筑标准从20个已经完成的零碳建筑项目中吸取了经验教训，进一步明确了提高能源效率的合规途径，要求抵消短期制冷剂泄漏和隐含碳排放，以及更高的碳抵消标准。新版本仍旧要求申请项目须通过建筑的设计标准（一次性认证）以及性能标准（每年认证）。

性能标准变得更加严格，因为在性能标准认证前首先要抵消隐含碳（隐含碳是指任何一种产品的生产，都会直接或间接地产生碳排放，为了得到某种产品，而在整个生产链中所排放的二氧化碳）。因此项目团队必须使用全生命周期评估软件来估算所有新的外围护和结构构件（现有结构除外）的隐含碳量，这些隐含碳量必须在五年内抵消。同时如果制冷剂在第一年的性能评价中有泄漏，那么项目必须抵消等量的碳排放。

△ 加拿大最大零碳建筑Scotia Plaza 40 King St. W. 

获得“第二版加拿大零碳建筑标准”认证 

KingSett Capital

尽管以上提到的绿色建筑的设计建造标准较为严苛以及成本仍然较高，但是绿色建筑的概念从被动房发展至现在的零碳建筑，建筑行业正在以自己的方式为全球的环境做出正面的贡献。技术的创新一定会为建筑行业带来新的革新和发展趋势。零碳建筑也并不是极限，我们期待的是更美好的蓝图——零碳城市。

参考资料：

https://www.architectmagazine.com/technology/concrete-steel-or-wood-searching-for-zero-net-carbon-structural-materials_o

http://news.mit.edu/2020/mass-timber-sustainable-building-boston-0305

https://www.buildinggreen.com/newsbrief/canada-s-zero-carbon-standard-requires-embodied-carbon-offsets