建筑节能（ 中英文） Journal of BEE 2021 年第 8 期（ 总第 49 卷 第 366 期） No． 8 in 2021（ Total Vol． 49，No． 366） ■特别关注 Focus doi： 10．3969 / j．issn．2096-9422．2021．08．004 2021 年 8 月 2 日 － 3 日，首届“SSCAE 城市与建筑国际高峰论坛 ”成功举办。 本届高峰论坛由东北大学江 河建筑学院、北京建筑大学建筑与城市规划学院联合主办 ，共邀请到来自英国伦敦大学学院、英国雷丁大学、新 加坡国立大学、清华大学、香港大学等国内外高校的 20 名专家学者进行了精彩报告。 专家们针对城市环境、碳 达峰碳中和、建筑遗产保护等多个领域的研究进行了分享与交流 ，集中反映了当前国内外建筑行业最新研究成 果和发展方向。受新冠疫情影响，本次论坛由《建筑节能 》杂志社提供全媒体支持，进行线上直播。 直播结束 后，所有学者报告已生成独立剪辑，便于行业观众有针对性地学习。 在论坛的特邀报告环节中，清华大学建筑学院副院长、《建筑节能 》杂志编委会副主任委员朱颖心教授报告 题为《碳中和目标下的建筑环境营造》。经教授授权，本刊现对报告进行全文刊发。 碳中和目标下的建筑环境营造 朱颖心 （ 清华大学 建筑学院，北京 100084） 0 前言 从全球建筑能耗占比和中国建筑能耗占比的视 角来看，有一种说法，即建筑运行能耗占社会总能耗 30%是建 的 1 /3。而实际上，全球的建筑能耗占比中， ［1］ 5%是建筑建造能耗 。 根据《中国建筑 筑运行能耗， 节能年度发展研究报告 2021》数据显示，中国社会总能 ［2］ 耗中建筑运行能耗占比 22%、 建造能耗占比 11% 。当 我国处于新建建筑增长过程中，因此在建筑能耗 前， 中，建造能耗占比相对较大。 根据各国最新的建筑能耗统计数据显示，我国人 均建筑能耗、单位建筑面积能耗依然远远低于发达国 家。但从 2007 年开始到现在，中外人均建筑能耗和 单位面积能耗的差距均在缩小。 美国的人均建筑能 耗与我国的人均建筑能耗差距从原来的 7 倍之差缩 小到现在的 3. 3 倍，而单位面积建筑能耗也从原来的 4 倍缩小到现在的 2 倍，明显出现了我们在追赶发达 国家建筑用能的趋势 （ 见图 1） 。 出现这种现象的原 因是当前发达国家已经超过了碳达峰的时间，处于采 取节能措施降低建筑能耗的阶段，而中国仍在继续提 高人民生活水平的建设路上，所以建筑能耗自然还处 于增长区间。 图1 收稿日期： 2021-08-02； 各国建筑能耗水平（ 2018） ［2］ 修回日期： 2021-08-19 日本和欧洲计划在 2050 年达到碳中和，北美地区 尚未明确具体的碳达峰时间，只有加州计划在 2050 年 达到碳中和。 而我国计划在 2060 年达到碳中和，也 就是计划用时 30 年从碳达峰达到碳中和。 这个进程 比西方国家要快得多。 作为耗能大户的建筑行业首 先要做到碳中和，这也是满足国家重大战略需求的必 要措施。在此我们讨论两个问题： 一是建筑行业做到 碳中和有哪些途径，二是实现碳中和目标的同时如何 营造健康的室内环境。 （ 1） 建筑行业实现碳中和的两条途径 。 ①减少建筑用能需求。 一方面是要进行被动式 建筑节能设计，另一方面是暖通空调系统要针对人和 环境层面进行精准服务。 ②建筑供能改革。 建筑耗能的四分之一用于供 暖，目前满足供暖需求主要靠燃煤和燃气。 未来我们 要实现建筑供能的全电气化，这也包括家居生活的全 电气化和暖通空调系统的电气化。 实现建筑采暖空 调部分完全不使用化石能源，如不再采用燃气制冷或 燃气供暖，更不可能再使用燃煤。 所有用电均使用零 碳电力，再加上使用可再生能源、废热余热、自然能源 等，其中自然能源包括地下水能源、地热能、空气中的 干空气能等。 （ 2） 碳中和目标下如何营造健康的室内环境 ？ 建筑还有一项重要任务，就是为人民营造舒适健 康的室内环境，满足人民对美好生活的需求。 不能因 为碳中和降低人民的室内环境品质，同时还要提高人 民的健康水平。过去人们追求夏天有冷气、冬天有暖 气就行，现在人们对室内环境品质提出了健康舒适的 要求。怎样创造健康舒适的室内环境品质也是未来 的重大挑战。 因此，我们要搞清楚两个问题，一是什么样的室 37 朱颖心： 碳中和目标下的建筑环境营造 内环境能够满足健康舒适的需求，二是如何能够扩展 人体在室内的热舒适范围。如果人只能在 26 ℃ 才能 感到舒适，温度低了、高了都受不了，这样是很不健康 的。所以我们应该想办法去扩展人体的热舒适范围。 如果人体在室温从 16 ℃ 到 30 ℃ 都能感到舒适，不仅 能更好地达到节能的目的，同时，也会提高居住者的 健康水平。 今天，我希望从三个层面阐释解决问题的思路： ①寻找符合人体本源需求的热环境 ，即了解“春天 ”到 底什么样，我们要找到这个“春天 ”； ②避免长期处于 不冷不热的热中性环境，增加轻度冷热暴露的机会； ③暖通空调系统要提供精准服务，赋予使用者个体调 控以及局部热环境调节的能力。 点热，但其中大部分人都感觉很舒适； 相比之下，大部 分人对空调办公室的评价是热中性 （ 不冷不热 ） ，但是 投票为“稍不舒适 ”的比例却是最多的。 那么这里产 生了一个悖论： 为什么人们认为有点热的平台比不冷 不热的办公室更舒适？ 为此我们针对感到户外平台 舒适的原因又进行了一轮投票。 投票结果中占比最 高的四项依次是自然风、绿化、视野、天然光，而选择 温度选项的只有百分之二十几，如图 3 所示。 虽然人 们并不认为这个温度或者湿度条件好，但他们觉得上 述四个条件都很好，因此觉得更舒适，更喜欢待在室 ［3］ 外平台 。由此我们看到，室外热环境的调研结果和 我们做室内热环境调研的结果是很不一样的，这个热 舒适现象也是很有趣的。 1 寻找春天： 在大自然中进化过来的人类需 要什么样的热环境 暖通专业曾经的口号是“培养创造春天的工程 ” 。 师 那么春天应该是什么样呢？ 大家都知道做暖通 空调设计的依据是 PM V 指标，PM V = 0 时是热中性， 根据国际标准 ISO 7730《适中的热环境———PM V 与 PPD 指标的确定及热舒适条件的确定 》的规定，PM V 介于 ± 0. 2 之间是 A 级 （ 最高档次 ） ，介于 ± 0. 5 之间 是 B 级（ 低 一 档 次 ） ，介 于 ± 0. 7 之 间 是 C 级 （ 更 次 的） 。国内的热舒适标准基本采用的是 B 级，也就是 PM V = ± 0. 5。那么这样的室内热环境是真正的春天 吗？ 实际上 PM V 指标只适用于稳态均匀的热环境， 而我们在室外感觉到的春天是非均匀、非稳态的热环 境。有越来越多的学者发现，用 PM V 指标来评价真 实热环境的时候往往出现很大的偏差，就是因为真实 的热环境偏离了均匀稳态这个条件 ，如图 2 所示。 图2 PMV 与 PPD 指标的确定及热舒适条件分析 以深圳建科院大楼为例，设计者为了让大家能够 得到更多的共享空间，设计了很多户外平台。 人们在 室外讨论问题、开小组会时很享受室外环境。 我们对 这些人群逗留的户外平台的温湿度进行了实测，得到 的温度是 2 ～931. 5 ℃ ，相对湿度是 60%～70%。 这样的 温度、湿度范围并不太舒适。 实际上深圳建科院有很 多可以方便使用的空调会议室，但人们为什么却选择 在户外平台开会呢？ 我们对这些人群展开调研，热感 觉和热舒适的投票结果显示： 虽然人们感觉平台上有 38 图3 深圳建科院大楼户外平台热舒适问卷调查 西北农林科技大学的一篇调研文章报道了对室 ［4］ 外热舒适的调研结果 。 课题组在 2020 年春夏秋冬 四个季节进行了 12 天的室外调研。 在这篇论文中热 舒适投票的“很不舒适”、“有点不舒适 ”等都是我们 在室内热舒适实验中常见的选项，但这里有一个投票 选项是“没有不舒适”，是在室内热舒适研究中很少用 到的，往往被划分到“舒适 ”的选项中。 实际上这个 “没有不舒适”选项的设置是非常合理的，因为在这种 情况下，“舒适 ”和“很舒适 ”的投票才真正反映了人 们的确处于舒适、愉悦的状态，而非处于“没有不舒 适”的状态。调研结果显示，人们觉得室外热环境舒 适的原因有： 阳光好、气温较室内更适宜、室外空气很 清新、室外的风很舒适等，这个结果和深圳建科院调 研的结果有很多相似的地方，反映了人们在室外感受 到的愉悦感。 现有的热舒适理论认为“没有不舒适的刺激就是 舒适”，“不冷不热就是舒适”。但是上述研究表明，室 外热舒适和传统的热舒适看法是有区别的。 真正的 热舒适应该是一种“热愉悦 ”。 我们现有的室外热舒 适指标 WBGT、PET、UTCI 等均基于热平衡，反映的 是人体产热与散热条件下所能承受的热环境，都不能 反映热愉悦的情况。受室外舒适热环境的启示，我们 应该研究什么样的热环境才能使人产生热愉悦。 比 如自然风更受欢迎绝对不仅仅是因为它高湍流度产 生的传热优势，实际上还与它的风向包围感、自然触 ZHU Ying -xin ． Construction of the Building Environment Achieving the G oal of Carbon Neutrality 摸感相关，这都涉及热愉悦。 此外，太阳辐射中的散 射辐射给人较好的舒适感，而直射辐射部分往往带来 不适，但是冬天在室外晒太阳时，太阳直射往往能带 来舒适的、使人们感觉到暖融融的热愉悦感 。 基于这些研究我们对热舒适形成了一种新的认 知： 舒适实际上是伴随着不舒适的消除而产生的，人 们在稳定没有刺激的环境里是感觉不到舒适的。 在 不舒适的刺激被消除的那一刻人会感觉到舒适，但是 一旦不舒适的刺激不复存在，过一段时间人的舒适感 就会慢慢消失。只有适度的刺激一直存在，同时又一 直不断地被消除，才能维持舒适的状态。 所以，热舒 适是一个动态过程。有学者也提出 Alliesthesia （ 感觉 变化） 的概念，即感觉到变化才会有舒适感。比如，夏 天很热的时候洗个凉水澡会觉得很舒适； 冬天很冷的 时候泡温泉也会觉得很舒适。 再例如，夏天坐在海边 吹海风，尽管这个环境其实并不凉快，但吹海风的时 候依然会感觉很舒适。 这些热舒适现象都是非常有 意思的，证明了热愉悦的存在。 在室外动态变化的热环境参数中 （ 风速、辐射、温 湿度） ，风速变化是人体直接感受最明显的，也就是说 自然风在室外热舒适中发挥了显著的作用。 所以清 华大学团队花了二十多年的时间来研究自然风和机 ［5， 6］ 。我们采用了湍流统计 械风的性质差别（ 见图 4） 、 、 理论