如何测量建筑材料的能耗

每座建筑都有很多故事，其中一个故事就是它如何影响环境。beplay体育官网电脑为了理解这个故事，我们可以看看建造建筑所需的所有材料的温室气体排放，以及将这些原始资源转化为宜居结构所需的能量。

了解隐含能源的概念如何塑造可持续设计的面貌，以及哪种材料对全球碳排放有最显著的影响。我们还将研究建筑师和建筑公司如何使用嵌入式能源的理念来建设一个更绿色的未来，以及用于完善这一理念的新术语。

什么是隐含能量?

具体能源“含碳量”又称“含碳量”，是指建筑前端创造过程中消耗的总碳量。这包括建筑材料的开采和制造，材料到建筑工地的运输，以及建筑本身的建造。

建筑中使用的每一种材料——包括但不限于混凝土、木材、铝、钢、玻璃和塑料——目前在开采、制造、运输和建筑过程中都依赖于燃烧化石燃料。一旦建筑建成，它们就“体现”了建造所需资源的碳支出。

然而，这种具体的能量并不真的存在于建筑内部——那些排放已经被释放到大气中。这就是为什么一些可持续发展专家更喜欢这个词前期的碳排放这个词更准确地描述了能源支出，这个词是由“树木拥抱者”的劳埃德·奥尔特(Lloyd Alter)创造的。

生命周期排放

隐含能源不同于生命周期排放，生命周期排放包括建筑的运营排放(例如照明、供暖和制冷)、前期碳排放以及建筑材料的最终处理。

在过去的几十年里，运行排放远远超过建筑的隐含能量。但随着运营效率的提高，隐含能源或前期碳在生命周期排放中扮演着越来越重要的角色。在效率最高的建筑里，有时和它们生命周期的95%是碳支出发生在初始建设期间。

如何在可持续建筑和设计中使用嵌入式能源

建筑师、建筑公司和设计师都在考虑IPCC的紧急呼吁减少43%的全球碳排放到2030年，一些可持续建筑专家认为，保存现有建筑的隐含能源要“绿色”得多。

根据英国结构工程师协会的数据，建筑是碳支出增长最快的来源之一，目前占全球能源相关碳排放的近40%。

仅水泥生产就占全球排放量的5% - 7%，每生产一吨水泥就向大气中释放900公斤碳。2012年，钢铁占工业碳排放的31%。2022年在中国进行的一项研究发现，所有建筑材料中超过70%的隐含能量存在于水泥、钢铁和砖块中。

当一栋建筑被拆除为一座新建筑让路时，它所包含的所有能量都被浪费了，而必须建造一座具有预先碳需求的新建筑。投资资金和碳支出来升级现有建筑，以提高运营效率，这些新的碳排放将成为建筑隐含能源的一部分。在保留和更新现有建筑的同时，保留了最初建筑的能量。

特别是对于具有历史重要性的建筑来说，蕴含能源代表了一种巨大的现有资源，可以保存和更新，以满足当代的能效标准。建筑和建筑专业人士依赖研究来指导他们的设计选择，但不幸的是，根据2005年的一项研究，当前的可持续性评级系统并没有反映出历史建筑的公平量化。

持这种观点的批评者反驳说沉没成本——建造现有建筑所消耗的碳——不应该决定未来的建筑选择，因为这些排放已经在大气中了。他们认为，更应该关注的是未来的碳支出，无论是从运营还是改造排放。

如何测量隐含能量?

没有一个单一的国际标准来明确定义任何材料(包括建筑)的隐含能量，这使得可持续设计师面临的巨大挑战之一。这主要是因为建筑材料及其随后的排放差异很大，即使在一个国家内也是如此。

一般来说，建筑物的隐含能量是用的碳排放当量单位为千克每体积材料(kgC02e/m3)。这些材料本身以千克为单位测量，每种材料的碳因子以每千克材料的碳排放当量(上式中的e)计算。

同样，这些测量与实际排放是分开的，在美国，实际排放通常是以每年每平方英尺的碳磅数来计算的。

为什么嵌入式能源对可持续发展很重要

可持续设计和建筑专家在考虑翻新和新建筑时可以使用隐含碳作为设计指标。设计团队越早考虑这些紧迫的问题，项目达到最大可持续性的机会就越大。

这一过程需要时间和投入，因为在对任何给定的建筑进行能耗评估后，可能需要进行许多更改。这既适用于商业建筑，也适用于住宅建筑(而住宅建筑使用的能源和自然资源占比最大)。

对于为住宅和商业建筑的能源和水付费的人们来说，运营效率往往是节约成本的工具。例如，建筑的隔热性能越好，供暖和制冷的成本就会相应降低。

但有时对地球更友好的解决方案更昂贵。以铝为例，铝是世界上第二大使用金属。铝生产占全球电力消耗的3.5%，其中大部分来自化石燃料的燃烧。2020年的一项研究发现，为了达到欧盟的碳排放目标，零碳或低碳电力成本将增加26%。不像塑料，塑料有几乎没有可回收性在美国，铝很容易回收，所需能源不到生产新铝所需能源的5%。

蕴含能源和可持续建筑的未来在于使用回收或再生材料，使用更少的自然资源生产的原材料(即更少的混凝土)，以及更好地规划土地和建筑的长期使用。