混合类项目成本效益高的碳达峰路线及涉及的技术组合

英国政府已经为实现零碳建筑设定了严格的最后期限，但关于如何真正实现零碳建筑却几乎没有指导。

为研究和应对碳中和目标对建筑业的影响，以及未来的发展方向，英国建筑钢铁协会(BCSA)和塔塔钢铁(Tata Steel)花了两年半时间和100万英镑进行了一项研究，该研究的主要目的并不是比较钢筋和混凝土的优势。而是确定最具成本效益的材料和技术组合，使低碳和零碳建筑成为现实（而且研究结果也确实表明，不管是钢结构、砼结构，甚至木结构，特定建筑物结构形式对碳排放影响微乎其微）。

该研究通过对学校、仓库、超市、办公室和混合用途的五个典型方案进行分析，并分别给出对应的解决方案的最佳技术组合。研究报告包含了不同方案之间成本差异的细节。

该系列报告的综述部分可以参考：《目标：建筑碳中和（1）》，本文是该系列报告的《混合类建筑碳中和路线》，该份报告基于一个既有完工混合应用项目，通过附加不同的零碳建造技术路线及零碳附加措施，对比分析如何以最低的造价，采用多种技术组合，满足政府提出的“优秀”评级标准。并对混凝土结构和钢结构进行了造价和碳排放方面的对比……

英国政府制定了一个雄心勃勃且具有法律约束力的目标[2]，即到2050年将全国温室气体排放量减少至少80%，其中的中间目标是到2020年减少34%(与1990年的基线相比)。目前，建筑的运行占英国温室气体排放的一半左右，因此，如果要达到这些目标，就需要对新的和现有的建筑性能进行显著改善。政府宣布，希望新的非住宅建筑在2019年之前实现零碳运营，目前正在咨询非住宅建筑的零碳定义。虽然定义还有待解决，但方向已经明确，通过建筑法规的L部分，一份可能目标的路线图已经到位，为建筑业提供指导，使其能够制定解决方案，实现未来的低碳和零碳目标。参见7.2节。正是在这样的背景下，英国钢铁建筑业通过资助研究，并通过“零目标”计划在这一重要而富有挑战性的领域提供指导，来支持政府和建筑业。

混合用途开发一词涵盖了不同规模和不同用途类别的范围。根据其大小，多功能建筑可能包括办公室、公寓、零售、餐厅、电影院、健身俱乐部、广场、画廊、酒店住宿和花园。

在英国，混合用途的开发主要采取大规模的、基于方案的开发形式，在这种形式中，各种用途的混合在许多独立的结构中横向分离，而不是在单个建筑中垂直分离。许多计划以零售为主导，为了应对经济适用房的需求，特别是在市中心位置，许多计划包括住宅住宿的元素。

MediaCityUK假日酒店大厦

这项多功能研究的基础是位于曼彻斯特MediaCityUK的假日酒店大楼。MediaCityUK是曼彻斯特索尔福德码头的一个新媒体区;受到迪拜和新加坡等城市其他媒体集群成功的启发。MediaCityUK一期工程于2007年展开，预计于2011年完成。MediaCityUK将是BBC(从伦敦搬来的)、ITV、加冕街和索尔福德大学的新家。

17层的假日酒店大楼附属于地面、夹层和一层的主工作室建筑。中庭连接着塔楼的办公楼层和工作室楼层(2至6层)，见图1。建筑容纳了5层(2 - 6层)7153米的开放式办公空间和8层(8 - 15层)9265米的酒店空间。地面和夹层容纳酒店接待处和餐厅。7层是办公楼层的厂房，16层是为酒店服务的厂房。一楼设有化妆间和化妆区。建筑内部建筑面积为18625米。67米高的建筑呈直线，大约尺寸为74米x15.3米。建筑采用钢框架结构，铺设Slimdek地板。钢柱位于6.35米/2.6米/6.35米网格上，网格间距为7.5米。两个混凝土核心，一个在建筑的两端，提供了塔的稳定性，并容纳了立管和电梯。基础为750mm直径CFA混凝土桩。

主要发现：

本节提供了“零目标”混合用途建筑研究的关键发现，并指导读者阅读报告的相关部分。独立成本顾问估计，基本建设成本(2010年第四季度)为3670万欧元(每平方米GIFA 1970欧元)。参见9。通过采用一套兼容的、具有成本效益的能源效率措施，即不需要LZC技术，可实现2010年L部分规定的减少25%营运碳排放的目标(相对于2006年的要求)。与基本情况下的混合用途建筑相比，这些措施预计将减少31%的受管制碳排放，增加47.5万(+1.3%)的资本成本，并产生相对于基本情况下建筑性能的25年净现值(NPV)节省620225。参见7.3节。选择了两套更先进的能效措施，预计将减少36%和41%的受管制碳排放。第一套措施预计在25年的时间内具有成本效益，即产生负的净现值(相对于基本情况的建立)，而更先进的措施则不会，此外还会导致资本成本大幅增加(+4.6%)。参见7.3节。研究发现，热水和辅助能源(风扇和泵)是混合用途建筑中最重要的调节能源需求，分别占总运行碳排放的21%和17%。因此，与这些需求相关的能源效率措施预计将产生一些最大的碳排放削减。参见7.3节。高效的照明系统加上最佳的玻璃和遮阳设计是实现可操作的碳减排的关键。大型商业建筑的玻璃、照明、供暖和制冷之间相互作用的复杂性，需要详细的动态热模型来开发最佳的低碳解决方案。参见7.4节。建筑供暖和制冷的操作碳排放比例非常相似。因此，影响建筑冷热平衡的能效措施，如玻璃，很难优化。减少热量损失或增加太阳能收益的措施，减少空间取暖排放，但增加制冷排放。类似的措施增加热量损失或减少太阳能收益，增加空间加热排放和减少制冷排放。参见第7.3节和7.4节。研究发现，没有任何一项现场LZC技术可以实现真正的零碳排放，也就是说，在与任何一种能效方案结合使用时，可以减少165%的碳排放。通过使用沼气热电联产结合一系列先进的能效措施(包B见表1)，现场最大限度地减少了135%的受管制排放。该解决方案成本昂贵，但会增加9.25%的资本成本，但预计在25年内，相对于基本情况下的建筑性能，可以节省202,160美元的净现值。参见7.5节。

46个现场解决方案(能源效率措施和现场LZC技术的兼容组合)被确定为该建筑。这些方案中没有一个有望实现真正的零碳排放，尽管有10个方案有望实现相对于2006年L部分的100%减排。参见7.5节。最大的现场碳减排(138%的管制排放量)是通过一系列先进的能源效率措施实现的(附件B见表1):安装在屋顶上的290米光伏电池板、一台6kW的屋顶风力涡轮机和一台提供供暖、热水、电力和冷却的沼气燃料热电联产机组。该解决方案的额外资本成本为3,641,831(资本成本的9.9%)。据预测，该解决方案相对于基本情况的构建性能还能节省资金，在25年内可节省127,430的净pv。基于对这座多功能建筑的评估，实现未来低碳和零碳运营目标的最具成本效益的现场路线如图2所示。可能的未来目标将在7.1节和7.2节中讨论。分析表明，仅使用能源效率和现场LZC技术，就能将规定的碳排放(相对于2006年L部分的最低要求)减少70%以上，这在技术上具有挑战性，成本也很高。因此，大型混合用途商业建筑需要依赖场外和允许的解决方案(见章节7.6至7.8)，以实现非常低的和零碳的目标。BREEAM[1]是英国领先的、应用最广泛的建筑环境评估方法。基本案例混合用途建筑的估计资本成本上升为(见第8.1节):0.14%达到BREEAM Very Good, 1.58%达到BREEAM Excellent, 4.96%达到BREEAM Outstanding。研究发现，结构对基本情况的混合用途建筑的操作碳排放的影响较小;建筑排放率(BER1)在钢和混凝土框架结构模型之间的变化仅为1%。参见9.1节。通过移除吊顶来评估暴露上层热质量对操作碳排放的影响。预测钢框架和混凝土框架建筑之间的误码率差异为0.7%。参见9.1节。研究表明，与基础案例建设相比，这两种结构选择在隐含碳和资本成本方面都有所节省。这是因为原始建筑设计受到了不同寻常的限制。参见9。相对于基础建筑，同等水平的平板混凝土结构建筑(选项1)的隐含碳影响较低(2.8%)，但重27%。参见10。相对于基本框架建筑，等效的钢框架复合结构建筑(选项2)的隐含碳影响更低(17.8%)。参见10。