碳中和视角下基于未来气候太阳能光伏高层 住宅建筑设计趋势研究 ∗ 杨倩苗　 霍　 然　 仝　 晖 ( 山东建筑大学建筑城规学院, 济南　 250101) 　 　 摘　 要: 由于土地的集约利用,高 层 住 宅 是 我 国 未 来 住 宅 的 主 要 形 式 ,在 我 国 政 府 提 出 努 力 实 现 “ 碳 达 峰” “ 碳中和” 的双碳背景下,研究其全寿命周 期 碳 减 排 对 我 国 节 能 减 排 工 作 具 有 重 要 意 义 。 基 于 2050 典 型 气象年的未来天气数据,以我国不同气候条件下高层住宅 为 研 究 对 象,对 不 同 建 筑 类 型、窗 墙 面 积 比、光 伏 板 光电转换率等因素下的建筑全寿命 周 期 碳 排 放 量 进 行 分 析。 使 用 建 筑 能 耗 模 拟 软 件,结 合 相 关 建 筑 碳 排 放 计算方法,计算了 4 个变量的 210 种组合下的高 层 住 宅 全 生 命 周 期 全 生 命 周 期 净 碳 量 C、建 材 固 碳 量 C m 、运 行排碳量 C o 和光伏减碳量 C p ,对计算结果进行相关性分析,并量化、分析地域及建筑设 计 变 量 与 低 碳 目 标 的 作用机制。 研究表明:寒冷地区、夏热冬暖地区、温和地区、严寒地区、夏热冬冷地区高层住宅实现碳中和的难 度逐渐增大,为实现我国 2060 年碳中 和 目 标,优 先 推 荐 在 寒 冷 地 区 发 展 碳 中 和 高 层 住 宅。 从 碳 中 和 角 度 出 发,未来全国高层住宅的发展趋势是 30 ~ 34 层住宅;34 层 2 梯 4 户工字型、33 层 2 梯 3 户分别是南、北方地区 碳中和高层住宅推荐类型;使用太阳能光伏板、提高光伏板 光 电 转 换 率 是 以 北 京 为 代 表 的 寒 冷 地 区 实 现 高 层 住宅碳中和的有效手段。 　 　 关键词: 高层住宅; 碳中和; 未来气候; 全寿命周期; 太阳能光伏 　 　 DOI: 10. 13204 / j. gyjzG21102305 Research on Design Trend of Solar Photocoltaic High-Rise Residential Buildings Based on Future Climate from the Perspective of Carbon Neutrality YANG Qianmiao　 HUO Ran　 TONG Hui ( School of Architecture and Urban Planning, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China) Abstract: Due to the intensive use of land, high-rise housing is the main form of housing in China in the future. Under the dual-carbon background of China ’ s government ’ s efforts to achieve “ carbon neutrality ” and “ carbon peak” , the study of its life-cycle carbon emission reduction is of great significance for China’ s energy conservation and reduction. Based on the future weather data of a typical weather year in 2050, the paper took high-rise residential buildings under different climatic conditions in China as the research object, the carbon emissions in the whole life cycle of buildings with different building types, window-to-wall ratios,photoelectric conversion of photovoltaic panel and other factors were analyzed. Using building energy consumption simulation software, combined with related building carbon emission calculation methods, the net carbon C, building materials C m , operating carbon emissions C o , and photovoltaics of 210 combinations of high-rise residential buildings with 4 variables were caltulated. The carbon reduction C p in the whole life cycle of correlation analysis of calculation results was conducted, as well as the quantification and analysis of the mechanism of regional and architectural design variables and low-carbon targets. Studies have shown that it is increasingly difficult for high-rise residential buildings to achieve carbon neutrality in cold regions, hot summer and warm winter regions, mild regions, severe cold regions, and hot summer and cold winter regions. In order to achieve China ’ s carbon neutrality goal by 2060, carbon-neutral high-rise residential buildings should be recommended in cold regions. From the perspective of carbon neutrality, the future development trend of high-rise residential buildings in the country is 30-34-storey residences; 34-storey building with I-shaped and 2 terraces and 4 households, 33-storey building with 2 terraces and 3 households should be the recommended types of carbon-neutral and high-rise residences in the southern and northern regions, respectively; the use of solar photovoltaic panels and the improvement of photovoltaic panel photoelectric conversion rate are effective means to achieve carbon neutrality of high-rise residential buildings in cold regions represented by Beijing. Keywords: high-rise residential; carbon neutralization; future climate; whole life cycle; solar photovoltaics 　 　 温室 气 体 排 放 是 导 致 全 球 变 暖 的 主 要 原 因 之 ∗山东省自然科学基金面上项目( ZR2021ME185) ;“ 十三五 ” 国 家 重 一, 联 合 国 政 府 间 气 候 变 化 专 门 委 员 会 点研发计划子课题( 2019YFD1100805) 。 ( Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC ) 通信作者:霍然,huoran1125@ 163. com。 第五次综合报告 中 指 出,到 21 世 纪 末 期,基 于 不 同 　8 　 Industrial Construction Vol. 52,No. 7,2022 第一作者:杨倩苗,女,1980 年出生,博士,副教授。 收稿日期:2021- 10- 23 工业建筑　 2022 年第 52 卷第 7 期 温室气体 排 放 情 景, 全 球 平 均 气 温 将 比 1986 年— 明负荷密度和暖通空调系统等因素对建筑节能的影 的趋势几乎不可逆转,控制温室气体排放量,减缓气 极大地节 约 能 源 [ 11] 。 Ren 等 研 究 在 未 来 气 候 下 澳 。 气候变暖 响,最终得出将室内夏季设定温度提升 1 ~ 2 ℃ 可 以 候变暖的幅度和速 度,同 时 适 应 气 候 变 化 带 来 的 影 大利亚八个气候区 住 宅 能 耗 和 温 室 气 体 排 放 情 况, 2005 年的基准水平 上 升 1. 0 ~ 3. 7 ℃ [ 1] 响,已成为全球关注的 重 点 问 题。 2018 年 中 国 碳 排 提出了提高建筑围 护 结 构 热 工 性 能、使 用 高 效 空 调 应国际节能减排号召,在 2020 年联合国大会上提出 主和兼顾采暖制冷的气候区应对未来气候的建筑节 2060 年前实现碳中和。 建 筑 行 业 与 工 业、交 通 运 输 因 此 本 文 基 于 2050 典 型 气 象 年 天 气 数 据 ,提 放量约占全球碳排 总 量 的 29% [ 2] ,我 国 政 府 积 极 响 设备和安装太阳能光