原創(chuàng)???楊佳鑫?高性能建筑

零碳建筑作為國內(nèi)高性能建筑發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)方向，近年來在國內(nèi)的關(guān)注度日漸提升。筆者在做研究工作的過程中，收集到不少中外零碳建筑相關(guān)知識(shí)，本期與大家分享法國的零碳建筑。

一、法國建筑節(jié)能減碳相關(guān)法規(guī)發(fā)展概述：

在1973年第一次石油危機(jī)爆發(fā)后，1974年法國當(dāng)時(shí)總理Pierre Messmer頒布了第一版建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)RT1974[1]，主要針對新建居住建筑提出增加外墻保溫，提高采暖系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性的要求，此后建筑節(jié)能法規(guī)RT不斷更新迭代。法國于2003年在《全國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》中提出了提出減碳“指數(shù)4”[2]戰(zhàn)略目標(biāo)，即2050年實(shí)現(xiàn)將全國溫室氣體排放降至1990年碳排放的四分之一。這一目標(biāo)在2007年Grenelle[3]環(huán)境法案上升到國家法律層面。
隨后由于既有建筑翻新改造體量的不斷增大，2007年9月開始，法國頒布了既有建筑節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)RT-existant[4]，此后建筑節(jié)能低碳設(shè)計(jì)RT/RE系列規(guī)范均區(qū)分新建建筑和既有建筑。2010年，法國開始推廣能源審計(jì)，即系統(tǒng)化統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù)，分析建筑當(dāng)前能耗情況，為研究建筑節(jié)能減碳路徑，提供數(shù)據(jù)支撐。

法國建筑隱含碳排放計(jì)算研究起步較早，早在2004年即發(fā)布第一版建材端碳排放數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NF P 01-010[5]，給出了主要建材的隱含碳數(shù)值，此外運(yùn)行碳排計(jì)算與我國類似，主要用能耗乘以對應(yīng)的能源形式碳排放因子，至今法國已經(jīng)形成了一套比較完善的全生命周期建筑碳排放計(jì)算方法體系。

最新發(fā)布的建筑節(jié)能規(guī)范RE2020[6]計(jì)劃從2022年開始按照建筑生命周期設(shè)定建筑能效和碳排放指標(biāo)，并要求所有建筑都需要完成建筑生命周期碳排分析，包含隱含碳。

二、法國碳排放含義及建筑碳排放計(jì)算內(nèi)容：

2.1碳排放含義：

法國碳排放指溫室氣體排放CO2當(dāng)量，雖然“碳排放”字面上只體現(xiàn)碳，實(shí)則其他溫室氣體排放量也將按照相應(yīng)的系數(shù)轉(zhuǎn)換成CO2當(dāng)量，最后以kg éq CO2作為統(tǒng)計(jì)單位，其中單位中“éq”為當(dāng)量的意思。

計(jì)入統(tǒng)計(jì)的溫室氣體、其來源和轉(zhuǎn)換系數(shù)如下表：

2.2建筑碳排放計(jì)算內(nèi)容：

根據(jù)法國現(xiàn)行強(qiáng)制節(jié)能法規(guī)RE2020，建筑碳排放計(jì)算包括兩個(gè)指標(biāo)，見下表：

以上兩個(gè)指標(biāo)約束對象為2022年1月1號(hào)之后的新建建筑和改造/改建建筑的新建部分，為強(qiáng)制性指標(biāo)，其指標(biāo)限值為建筑50年生命周期的總碳排放限值。

2.3產(chǎn)能低碳建筑認(rèn)證

法國具有健全的運(yùn)行期碳排放、建材及設(shè)備隱含碳的計(jì)算方法。目前法國現(xiàn)行強(qiáng)制節(jié)能規(guī)范RE2020鼓勵(lì)實(shí)施產(chǎn)能建筑，對建筑全生命周期碳排放提出限值要求，如果建筑產(chǎn)能在覆蓋運(yùn)行碳排放的基礎(chǔ)上可以額外覆蓋建材和設(shè)備的隱含碳排放，即可以理解為實(shí)現(xiàn)了零碳建筑。

目前法國最接近“零碳建筑”的認(rèn)證標(biāo)簽是法國建研院CSTB子公司CERTIVEA于2016年發(fā)布的產(chǎn)能低碳建筑（E+C-[8]）標(biāo)簽，其認(rèn)證體系中將能耗分為4個(gè)等級(jí)，碳排放分為2個(gè)等級(jí)。

E+C-認(rèn)證體系在建筑認(rèn)證時(shí)，同時(shí)標(biāo)出建筑能耗及碳排放對應(yīng)等級(jí)，比如某公建筑實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能覆蓋運(yùn)行能耗且全生命周期碳排放低于950 kg CO2/㎡時(shí)，其對應(yīng)等級(jí)為E4C2。E+C-認(rèn)證體系目前在法國尚未成為強(qiáng)制認(rèn)證。

三、法國建筑碳排放計(jì)算方法

3.1運(yùn)行碳排放計(jì)算方法：

法國建筑運(yùn)行碳排放計(jì)算方法和我國類似，均考慮建筑所有用能環(huán)節(jié)的總能耗，并采用一次能耗/終端能耗乘以對應(yīng)的碳排放因子計(jì)算運(yùn)行碳排放。法國由于其能源結(jié)構(gòu)的特殊性，其各種能源對應(yīng)的碳排放因子與我國存在較大差異。

3.2建材及設(shè)備隱含碳排放計(jì)算：

法國于1996年成立高環(huán)境質(zhì)量建筑HQE協(xié)會(huì)，類似法國綠建委，于2004正式成為法國綠建本土代表。起初只有申請HQE認(rèn)證的建筑有LCA碳排放計(jì)算要求，如今所有新建建筑和改造建筑均需要遵守法國建筑節(jié)能規(guī)范RE2020中的碳排放計(jì)算要求。

在統(tǒng)計(jì)一個(gè)建筑里面的部件全生命周期環(huán)境影響時(shí)（含碳排放），考慮了這個(gè)物件的六個(gè)階段：生產(chǎn)階段、運(yùn)輸，安裝/建設(shè)階段、工地施工階段、使用及維護(hù)階段和回收階段。

3.3數(shù)據(jù)庫

法國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)于2004年發(fā)布法國標(biāo)準(zhǔn)NF P 01-010（2004~2014）是為建立關(guān)于材料的客觀、定性和定量環(huán)境影響信息數(shù)據(jù)庫，這些信息可供設(shè)計(jì)師做全生命周期計(jì)算使用。標(biāo)準(zhǔn)編制過程采用法國NF EN ISO 14040 和 NF EN ISO 14044 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的全生命周期環(huán)境影響分析方法。NF P 01-010 標(biāo)準(zhǔn)最終提供了一份建材環(huán)境影響數(shù)據(jù)庫，不包括設(shè)備。

2015年， NF EN 15804+A1 取代了NF P 01-010，要求建材或設(shè)備供應(yīng)商按照NF EN ISO 14040系列標(biāo)準(zhǔn)提供自家產(chǎn)品的LCA的FDES（環(huán)境與健康質(zhì)量評(píng)估報(bào)告）。每樣商品的環(huán)境與健康質(zhì)量評(píng)估報(bào)告需要每5年更新一次。目前在法國INIES官網(wǎng)可以找到免費(fèi)公開的主流建材及設(shè)備FDES數(shù)據(jù)庫。

由上表可見，在法國的能源結(jié)構(gòu)背景下，生產(chǎn)u值相近的保溫板，玻璃棉材質(zhì)具有更高的碳排放，但是石墨聚苯板具有更高的空氣污染指數(shù)。

四、法國建筑碳排放計(jì)算工具

目前主流軟件為法國建研院CSTB開發(fā)的ELODIE[11]軟件和法國暖通首府巴黎高科礦業(yè)學(xué)院開發(fā)的PLEIADES[12]軟件。其中ELODIE軟件需要手動(dòng)輸入建材及設(shè)備數(shù)量，然后選擇建材對應(yīng)的FDES文件，最終系統(tǒng)自動(dòng)輸出報(bào)表，其優(yōu)勢在于精準(zhǔn)輸入，包括精準(zhǔn)輸入建材的品牌，其不足在于ELODIE只能應(yīng)用于建筑建材和設(shè)備的碳排放計(jì)算；而PLEIADES軟件則在BIM建模階段建立模型與FDES數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系，該種方法在設(shè)計(jì)階段較為靈活，全生命周期碳排放計(jì)算結(jié)果隨著模型而變動(dòng)，不需要二次輸入，在BIM模型建立完成后可以進(jìn)行能耗模擬計(jì)算，同時(shí)計(jì)算建筑運(yùn)行期間的碳排放。目前這兩款軟件都是付費(fèi)使用。

五、法國產(chǎn)能低碳建筑案例

為進(jìn)一步倡導(dǎo)產(chǎn)能建筑發(fā)展，法國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)EFFINERGIE于2017年發(fā)布了產(chǎn)能建筑專用標(biāo)簽：BEPOS+ effinergie 2017，特指能耗水平達(dá)到E+C-標(biāo)簽等級(jí)中E4級(jí)別的建筑，即產(chǎn)能覆蓋運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行零碳及以上的建筑。目前拿到BEPOS+ effinergie 2017認(rèn)證的建筑有23個(gè)。

下面分享一個(gè)BEPOS+ effinergie 2017建筑的案例。

• 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于盧瓦雷省Pithiviers 鎮(zhèn)，建筑面積為5636㎡。該建筑可容納 728 名學(xué)生，該項(xiàng)目由2020年開始建造并于2021年8月交付使用。該建筑安裝光伏板1317㎡，綜合能耗為-29 kWh/(m2.an)，建筑建材和設(shè)備全生命周期碳排放為1028 kg CO2/㎡，達(dá)到E+C-認(rèn)證體系中的E4C1級(jí)別。建筑建造成本約為1.9萬元RMB/㎡（歐元比RMB按照1：7.8估算）。該項(xiàng)目的亮點(diǎn)在于為控制建筑整體碳排放水平，采用稻草作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫材料，供暖使用木材燃料鍋爐。

• 項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法

  
  

• 能源系統(tǒng)

該建筑未配備供冷系統(tǒng)；供暖采用自動(dòng)給料式木材鍋爐，供熱量220kW，同時(shí)配備268kW供熱量的燃?xì)鈧溆缅仩t；照明采用全LED配置；生活熱水用電熱水器提供；新風(fēng)系統(tǒng)熱交換率達(dá)到80%以上。

• 能耗及碳排放

  
  

• 
  

六、總結(jié)：

法國目前未見全生命周期零碳建筑認(rèn)證標(biāo)簽，但是有產(chǎn)能低碳建筑認(rèn)證標(biāo)簽。法國現(xiàn)行強(qiáng)制節(jié)能規(guī)范RE2020對建筑全生命周期碳排放有限值要求，針對建筑運(yùn)行和建材及設(shè)備分別給出。因法國電能大部分來自核電，碳排放因子很低（大約相當(dāng)于我國華北區(qū)2019年發(fā)布的碳排放因子的十分之一），因此材料設(shè)備隱含碳及運(yùn)行碳占比與我國顯著不同。這就導(dǎo)致在法國建筑實(shí)現(xiàn)全生命周期零碳的重點(diǎn)關(guān)注環(huán)節(jié)和技術(shù)策略與我國差異較大。通過光伏發(fā)電創(chuàng)造的碳匯來抵消建筑建材及設(shè)備端的碳排放經(jīng)濟(jì)性未必經(jīng)濟(jì)，應(yīng)制定選材策略來降低隱含碳排放，這就給建筑設(shè)計(jì)和施工帶了更大的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)真正意義的零碳建筑難度很高。

原創(chuàng)文章，謝絕抄襲，違者必究。

參考文獻(xiàn)

1、https://www.e-rt2012.fr/explications/generalites/precedentes-reglementations-thermiques/

2、https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000000813253

3、www.legrenelle-environnement.fr

4、https://www.ecologie.gouv.fr/exigences-reglementaires-thermiques-batiments-existants

5、http://doc.lerm.fr/la-fiche-fdes-et-la-caracterisation-des-performances-environnementales-et-sanitaires-des-batiments-de-la-norme-nf-p-01-010-a-la-norme-nf-p01-020-1/#:~:text=La%20norme%20NF%20P%2001-010%20est%20donc%20un,donn%C3%A9es%20et%20pr%C3%A9cise%20le%20cadre%20de%20leur%20pr%C3%A9sentation.

6、https://www.ecologie.gouv.fr/reglementation-environnementale-re2020

7、https://www.notre-environnement.gouv.fr/themes/climat/article/les-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-et-l-empreinte-carbone

8、https://certivea.fr/certifications/label-ec/#:~:text=Le%20label%20E%2BC-%20atteste%20%C3%A0%20la%20fois%20de,une%20Analyse%20de%20son%20Cycle%20de%20Vie%20%28ACV%29.

9、https://cegibat.grdf.fr/reglementation-energetique/re-2020-grands-principes

10、https://www.inies.fr/

11、http://www.cstb.fr/fr/actualites/detail/elodie-temoignages-0901/

12、https://www.izuba.fr/logiciels/outils-logiciels/

13、https://www.loiret.fr/actualite/pithiverais-deux-nouveaux-colleges-verts

14、https://www.effinergie.org/web/