双碳目标下工业建筑绿色化设计策略与全生命周期评价研究

一、引言

在全球气候变化与能源危 融化等环境问题不断加剧，对人类社会的 达峰、碳中和”目标，旨在通过 和碳排放的重要领域，其能源消耗占全 较大份额 。传统工业建筑在设计、 例如，部分老旧工业厂房的围护结 造成能源的过度消耗。开展工 建筑设计，降低能源消耗和碳排放，实现工业建 具有重要意义

二、双碳目标下工业建筑发展现状与问题分析

（一）工业建筑发展现状

近年来，我国工业建筑规模持续 大的 能和形式上不断创新。从功能角度，适应智能制造、绿色制 大跨度、超高空间等特殊结构的工业建筑设计日益增 些绿色技术，如太阳能光伏发电、雨水收集利用 全面绿色技术体系的工业建筑在新建工业建筑中占比不 ，在能源利用、资源循环利用等方面与绿色建筑标准存在较 绿色化升级进程缓慢。

（二）工业建筑碳排放问题

工业建筑的碳排放贯穿其全生命周期，在建造阶段，建筑材料的生产、运输和施工过程消耗大量能源，产生大量碳排放。以水泥生产为例，每生产 1 吨水泥约产生 0.9 吨二氧化碳，而工业建筑中混凝土用量巨大。运营阶段，工业生产设备运行、建筑内部照明、采暖、通风等系统的能源消耗是碳排放的主要来源。据测算，工业生产设备能耗约占工业建筑总能耗的 60%-70% 。拆除阶段，建筑废弃物处理也会产生一定的碳排放，且大量建筑废弃物若得不到合理处置，还会造成土地资源占用和环境污染。此外，部分工业建筑由于设计不合理，导致能源利用效率低下，如厂房内部空间布局混乱，使得通风不畅，不得不依赖机械通风设备，进一步加剧了碳排放问题。

三、双碳目标下工业建筑绿色化设计策略

（一）规划设计阶段策略

1. 合理选址与布局：充分考虑工业建筑所在地的自然条件，如地形、风向、日照等。将工业建筑布局在通风良好、日照充足的区域，减少通风和照明能耗。同时，合理规划功能分区，使工艺流程顺畅，减少物料运输距离，降低运输过程中的能源消耗和碳排放 （林波荣，2020）。例如，在北方地区，将工业建筑的主要功能区布置在南向，以充分利用太阳能采暖；在沿海地区，依据主导风向布局厂房，实现自然通风，减少机械通风设备的使用。

2. 优化建筑体型系数：通过合理设计建筑的平面和立面，降低建筑体型系数。较小的体型系数可减少建筑外表面积，降低建筑围护结构的散热和得热，从而减少采暖和制冷能耗 （赵西安，2019）。对于大型工业厂房，可采用规整的矩形平面设计，避免过多的凹凸变化，在满足生产工艺需求的前提下，有效降低体型系数，提升能源利用效率。

3. 采用绿色建筑材料：优先选择可循环利用、低碳环保的建筑材料，如再生混凝土、秸秆板材等。减少高能耗、高污染建筑材料的使用，降低建筑材料生产过程中的碳排放 （戎卫萍，2021）。目前，再生混凝土在工业建筑基础、地面等部位的应用技术已逐渐成熟，其利用废弃混凝土再生骨料制作，不仅减少了天然砂石的开采，还降低了水泥生产过程中的碳排放。

（二）施工阶段策略

1. 绿色施工管理：制定科学合理的施工计划，采用先进的施工技术和设备，提高施工效率，减少施工周期，降低施工过程中的能源消耗。加强施 现场的环境保护，减少扬尘、噪声、废水等污染排放 （刘长滨，2022）。例如，采用装配式施工技术，将部分构件在工厂预制，减少现场湿作业，降低施工扬尘和噪声；利用BIM 技术进行施工进度模拟和优化，合理安排施工流程，避免施工过程中的窝工和资源浪费。

2. 资源节约与循环利用：在施工过程中，加强对水资源、建筑材料等的管理，避免浪费。对施工过程中产生的废弃物进行分类回收和再利 道路基层材料使用 （张智慧，2020）。一些大型工业建筑施工项目，通过建立施工现场 集的雨水用于混凝土养护、降尘等，实现水资源的循环利用；对废弃的钢材、木材等进行回收处理，重新加工后用于非承重构件制作。

（三）运营阶段策略

1. 高效能源系统应用：采用高效的工业生产设备和建筑机电设备，如高效电机、节能灯具等。推广应用可再生能源，如太阳能光伏发电、地源热泵系统等，减少对传统化石能源的依赖 （江亿，2021）。在工业园区中，建设分布式太阳能光伏电站，将产生的电能优先供给工业建筑使用；采用地源热泵系统为工业厂房提供采暖和制冷，相比传统空调系统，能效大幅提升，碳排放显著降低。

2. 智能运维管理：建立建筑智能化管理系统，对工业建筑的能源消耗、设备运行状态等进行实时监测和分析。通过数据分析，优化设备运行策略，实现能源的合理分配和高效利用 （燕达，2020）。例如，智能照明系统可根据室内人员活动情况和光照强度自动调节亮度；智能空调系统能依据室内温度、湿度等参数，精准控制制冷或制热功率，在满足舒适度的同时，最大限度节约能源。

四、工业建筑全生命周期评价体系构建

（一）评价指标体系构建原则

1. 系统性原则：全面考虑工业建筑全生命周期各个阶段的影响因素，涵盖能源消耗、资源利用、环境影响、经济成本等多个方面，确保评价指标体系的完整性 （田金信，2022）。不仅关注建筑运行阶段的能耗，还将材料生产、施工过程以及拆除处理阶段的相关因素纳入评价范围。

2. 科学性原则：指标选取应具有科学依据，能够准确反映工业建筑绿色化水平和碳排放情况，保证评价结果的可靠性和准确性 （成虎，2021）。所选取的指标需基于相关研究成果和工程实践经验，通过科学的计算方法和数据来源获取。

3. 可操作性原则：评价指标应易于获取和计算，数据来源可靠，便于在实际工程中应用 （丁士昭，2020）。优先选择现有监测手段和统计数据能够支撑的指标，避免过于复杂或难以获取数据的指标。

（二）评价指标体系构建

基于上述原则，构建工业建筑全生命周期评价指标体系，包括目标层、准则层和指标层。目标层为工业建筑全生命周期绿色化综合评价；准则层包括规划设计阶段、 施工阶段、运营阶段、拆除阶段4 个方面；指标层涵盖建筑体型系数、建筑材料碳排放、 运营能源消耗、废弃物处理等 20 余项具体指标 （王要武，2021）。在规划设计阶段，除建筑体型系数外，增加建筑朝向合理性、功能分区合理性等指标；施工阶段增加施工废弃物回收利用率、绿色施工措施落实情况等指标；运营阶段增加可再生能源利用比例、设备能效比等指标，使评价体系更加全面、细致。

（三）评价方法选择

采用层次分析法（AHP）确定各评价指标的权重，通过专家打分等方式构建判断矩阵，计算各指标权重。结合模糊综合评价法，对工业建筑全生命周期绿色化水平进行综合评价，得出评价结果 （谭大璐，2020）。在实际应用中，邀请建筑领域、能源领域、环境领域等多方面专家进行打分，利用层次分析法计算权重时，充分考虑不同专家的意见，确保权重的合理性。模糊综合评价法能够处理评价过程中的模糊性和不确定性，使评价结果更符合实际情况。

五、结论与展望

本研究通过对双碳目标下工业建筑绿色化设计策略与全生命周期评价的研究，得出以下结论：一是提出的工业建筑绿色化设计策略，从规划设计、施工、运营等阶段出发，具有较强的针对性和可操作性，能够有效降低工业建筑的能源消耗和碳排放；二是构建的全生命周期评价体系，结合层次分析法和模糊综合评价法，能够科学、全面地评价工业建筑的绿色化水平；三是通过案例分析，验证了绿色化设计策略和全生命周期评价方法的实际应用效果，对推动工业建筑绿色化发展具有重要的实践意义。

（二）展望

尽管本研究取得了一定成果，但仍存在不足之处。未来研究可进一步扩大案例研究范围，深入分析不同类型工业建筑，如化工厂房、 需求优化绿色化设计策略和全生命周期评价体系。同时，随着科 建筑绿色化设计中的应用研究，如新型相变储能材料、智能玻 为实现双碳目标提供更有力的支持。此外，还需加强政策层面的研究，探索 引导和激励措施 推动 业建筑绿色化设计和全生命周期评价方法的广泛应用，形成政府、企业、社会共同参与的良好局面。

参考文献

[1] 林波荣. 绿色建筑设计原理与实践[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2020.

[2] 赵西安 . 建筑节 工业出版社，2019.

[3] 戎卫萍 型建筑材料，2021，48（12） ：112 - 115.

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[5] 张智 2020.

[6] 江亿 021，51（3） ：1 - 8.

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[12] 谭大 京：人民交通出版社，2020.