双碳目标下近零能耗建筑的发展

2023-12-09张忠彦广州市城投发展控股有限公司广东广州510030

中国房地产业 2023年31期

文／张忠彦广州市城投发展控股有限公司广东广州 510030

引言：

近年来，全球温室气体排放愈发严峻，生态友好型建筑逐渐成为建筑业的重要发展方向。本论文旨在探究双碳目标下近零能耗建筑的研究现状和已有成果，为生态友好型建筑的实现提供技术支持和政策建议。

1.双碳目标的背景和意义

随着全球气候变化和环境污染的日益严重，各国政府与学者们开始认识到碳排放对气候变化及生态环境的危害，出台了一系列的环保政策和法规，并提出了双碳目标。双碳目标是指全球碳排放量于2050 年左右实现峰值后，逐步减少至几乎完全消除的长期目标。因此，发展低碳经济和生态友好型建筑是当前全球各国政府和社会共同面临的重要任务。双碳目标的背景意义表明，建筑业在碳减排中需要发挥重要作用，而近零能耗建筑的提出和应用正在成为实现双碳目标的重要路径之一。

2.双碳目标对近零能耗建筑的影响

2.1 建筑行业对碳排放的贡献

建筑在当前全球碳排放中的贡献不容忽视，全球能源消耗中有一半以上用于建筑领域，其中建筑行业每年所产生的CO2排放量超过20 亿吨[1]。同时建筑生命周期内的能耗和碳排放也是不可忽视的，其中能源消耗来自建造、材料生产、设计、建筑使用、维护及拆除等各个阶段，建筑行业的碳排放产生了严重的环境问题。

2.2 双碳目标对建筑行业的影响

双碳目标是全球应对气候变化和碳排放控制的长期目标，建筑行业作为重要的低碳产业，也肩负着实现双碳目标的任务。为了实现双碳目标，建筑行业推广低碳、节能的生态设计、技术和建筑用材，加速建筑用能向“绿色、低碳、智能、可持续”的方向转变，并逐步促进建筑行业向低碳、回收及回用等方向转型。

2.3 近零能耗建筑实现双碳目标的必要性

近零能耗建筑是指在建筑生命周期内实现几乎零能耗的建筑类型，其实现在全球范围内也受到了越来越多的关注。近零能耗建筑的设计理念和实施方式与传统建筑有很大的不同，它采用节能技术、应用新型建筑材料和技术手段、构建智能化的能源管理系统等一系列措施，减少碳排放、降低能耗[2]，为实现双碳目标奠定了坚实的基础。近零能耗建筑的应用和推广，可以有效减少建筑行业碳排放对环境的影响，进而推动建筑行业可以向可持续方向发展。

3.近零能耗建筑的定义与特点

3.1 近零能耗建筑的定义和基本要求

近零能耗建筑的定义是指在全生命周期内能耗达到基本维持运行所需最低限度，即几乎不消耗能源的建筑。近零能耗建筑基本要求包括：第一，符合国家和地方的建筑节能标准，应用先进、科技、新颖的节能技术；第二，选用环保低碳的建筑材料；第三，通过建筑技术设计，提高节能效果，减少能耗，同时确保舒适的室内环境。

3.2 近零能耗建筑的主要特点

近零能耗建筑主要具有以下特点：第一，极低能耗：近零能耗建筑的能耗比普通建筑低80%以上甚至更多；第二，高效率：采用多种节能设施，如太阳能系统、地源热泵系统、节能空调系统等；第三，智能管理：通过智能化流程控制，实现能源的实时监控和控制，减少能耗和成本；第四，环保节能：选用绿色环保建材，降低建筑环境对自然的污染，使建筑更环保。

3.3 近零能耗建筑与普通建筑的差异

近零能耗建筑与普通建筑最主要的区别在于能量消耗上。近零能耗建筑能够在较大程度上杜绝不必要的能耗，使用高效节能的设备及设施制度来满足建筑舒适性和减少能耗，达到节能减排的目标[3]。除此之外，近零能耗建筑在设计上需遵循更严格的标准及规范，采用更现代、安全、环保的材质，具有更高的安全性及节能性。近零能耗建筑通常具有更高的初期投资和运行成本，但通过其长期节能特性带来的回报，超过投资本身，逐渐实现经济可持续化。所有这些因素综合起来，使得近零能耗建筑在建筑行业里独具一格，在环保友好、经济可持续等方面有重要意义。

4.实现近零能耗建筑的关键技术

4.1 建筑节能技术的发展历程

建筑节能技术的发展历程经历了多个阶段，不断引入新技术、新材料以及新思路。第一阶段：被动式节能技术，如采光、通风、隔热等。第二阶段：主动式节能技术，如空调、暖通空调、排风和照明等。第三阶段：被动和主动式节能相结合，如地源热泵、太阳能电池板技术、热回收和灰水回收等综合利用。第四阶段：智能化的建筑管理系统，包括智能控制、能源监管、信息化管理、数据分析和管理等。

4.2 近零能耗建筑的关键技术

实现近零能耗建筑的关键技术包括：第一，保温隔热技术，如采用高性能保温材料和隔热隔音系统；第二，通风采光技术，包括采用智能通风设备、新风系统和光伏技术；第三，智能化节能技术，如采用绿色建筑一体化技术、光伏发电和热泵技术，达到减少绿色污染的目的。

4.3 新型能源技术在近零能耗建筑中的应用

新型能源技术在近零能耗建筑中的应用十分广泛，主要包括太阳能光电技术、地源热泵技术、钢结构建筑技术、生物质燃料技术、新风和排风技术等。其中太阳能光电技术是最重要的一种能源技术，可以实现建筑自给自足的能源系统，可以帮助建筑实现能量转化和利用。此外，地源热泵技术也是较为成熟的一种新型能源技术，采用地下水源热泵技术可以达到较高的能效比，同时具有安全、节能等特点。

在建筑节能方面，新风和排风技术也十分重要。新风系统通过引进自然界的新鲜空气，可有效减少二氧化碳及有害气体等的浓度，既可以保证建筑内的空气质量，又可有效降低建筑运行能耗。排风系统可以有效地将建筑内产生的污染物排出去，避免对人体健康产生危害，同时也可有效地防止室内湿气和异味的滋生。

总之，新型能源技术在近零能耗建筑中发挥着重要的作用，通过采用多种新技术、新材料、新方法，可以充分发挥建筑的节能潜力，提高建筑的节能性与可持续性，实现节能减排和可持续发展的目标。

5.近零能耗建筑的实现策略和成效

5.1 建筑节能政策与标准的制定

建筑节能是实现近零能耗建筑的重要前提。我国自2009 年开始实施建筑节能相关政策与标准。2009 年发布《建筑节能条例》，要求各地区建筑的节能标准不低于国家标准；2015 年发布的《绿色建筑评价标准》规定了建筑的可持续性标准。此外，中国政府提出“十二五”规划，提出加强现有建筑的节能改造、推广新能源建筑等政策支持，为实现近零能耗建筑奠定基础。

5.2 推行近零能耗建筑的实现策略

为了实现近零能耗建筑，需要综合运用多种技术措施和管理体系。首先，采用高效保温、隔热材料和先进的建筑隔热技术，例如采用双层玻璃，使用太阳能热板、保温材料等节能手段。其次，采用智能化的节能设施与管理技术，例如智能控制系统、LED 照明系统、太阳能发电系统等，创造良好的操作环境。在设计阶段，需按照绿色技术的原则进行科学合理设计，注重资源的可持续利用和环境保护等方面，最大程度的实现可持续节能。建筑进行投入使用后还需建立长效的管理机制，采用全方位的节能方案，保证建筑的稳定运行，并及时进行维护保养。

5.3 近零能耗建筑的实现成效

近年来，我国政府和企业对近零能耗建筑越来越重视，在全国范围内逐渐推广实施。年初发布的《绿色建筑技术评价规定（试行）》明确规定了近零能耗建筑的相关能耗指标和建筑技术标准，提高了追求绿色环保的建筑设计标准和质量要求，促进了我国住宅建设的可持续发展。

实践证明，近零能耗建筑成效十分显著。通过采用先进的隔热、保温材料和新型智能设施，大大降低了房屋的能耗。比如，中山大学微电子学院创新楼采用了高效节能技术，将能耗降低85%。南京保利大都汇项目使用绿色建筑材料和超高性能隔热窗，使整体能耗降低25%，其中采用的地源热泵系统可至少节能40%左右。

此外，近零能耗建筑的推广实践也有助于提高人们的节能意识，促进绿色生活的普及，尤其对推动低碳经济建设、改善空气质量等方面具有重要作用。

6.近零能耗建筑的发展现状和前景

近年来近零能耗建筑在我国也得到了快速发展和推广，政府相继出台了一系列有力的扶持政策，不断推动相关技术和成果的应用。例如，北京奥运村就采用了多种强效隔热、供暖和节能设施，创造高效率、低碳排放的“绿色奥运村”，成为我国建筑节能的代表之一。

随着世界各国在全球变暖和气候变化等方面的共同挑战，近零能耗建筑的前景逐渐变得更加广阔。从经济和环境角度来看，采用新兴技术和实践近零能耗建筑是目前最理想和最可行的选择。

近零能耗建筑可以实现减少对环境的污染和改善室内环境的目的，通过科学化的建筑规划和技术创新，进一步推广和普及相关技术和理念。

近零能耗建筑不仅能降低建筑运行的维护成本和管理成本，而且由于其出色的节能减排优势，往往也能提高建筑的市场竞争力和投资回报率，进而推进建筑产业的可持续发展。

近零能耗建筑还可以促进新技术和新材料的研发和应用，推动整个建筑业向绿色、智能和环保的方向发展。

近零能耗建筑的推广和普及，不仅可以改善人们的生活质量，也能够持续推动人类社会向生态和平、可持续发展的目标进发。

7.案例分析：新城建示范及智能建筑产业园（一期）

7.1 项目背景介绍

新城建示范及智能建筑产业园（一期）工程位于广州白云区黄石街江夏村设计之都二期南部地块，项目总用地面积63211 平方米。可建设总建筑面积约186710 平方米，其中可建计容建筑面积约126701 平方米，可建地下室面积约60009 平方米，拟建1 栋150 米办公楼、2 栋55-100 米左右的办公楼、4 栋24 米多层办公楼、商业配套、其他配套、地下停车库等。

该项目定位为新城建示范及智能建造产业基地、住建部广州市新城建城市试点示范项目。在国家实施“双碳”战略目标背景下，通过采用新型建造方式，践行绿色低碳理念，集聚新城建、碳中和及未来城市相关产业，建设全国首个以碳中和管控为统领的智慧园区体系，打造以碳中和为目标的集成绿色、低碳、健康、智慧功能的绿色低碳产业园区。

7.2 设计理念及技术实现

为实现项目绿色低碳目标，该工程采用了多项技术措施进行建设，以下为具体细节：

7.2.1 高星级绿色建筑运行标识

该园区以绿色低碳和“以人为本”为设计原则，采用一系列技术措施，比如安全耐久、防夹、防坠、防滑设计、室内空气质量管控、绿色建材、一级节水器具、高性能围护结构、温湿度独立控制新风处理空调系统、智能照明系统、全生命周期智能监控平台等，提升园区绿色建筑性能。其中，1-1A、1-2、2-1A、2-2 楼栋按三星级绿色建筑标准进行建设，面积约2.3 万m2，1-1B、1-3、2-1B 楼栋按二星级绿色建筑标准进行建设，面积约10.3 万m2。预计增加投资额约1700 万元。

7.2.2 建筑能耗监测平台

该园区将建设一套智慧管理工具，对园区的能源利用、设备能效、能耗、碳排放等进行精细化数据采集、跟踪监测、核算统计、预测预警、指标管控和运行优化，实现对园区的碳排放足迹进行智能化、精准化、多维度跟踪管理和多形式可视化。

7.2.3 近零能耗建筑示范

1-1A、1-2 作为近零能耗建筑示范楼栋，面积约1.3万m2，以标准指南为设计依据，根据岭南的气候特征采用被动式设计为主，主动式设计为辅的设计策略。通过结合立体绿化、采用局部架空设计、自适应遮阳设计等被动式手法，改善建筑的微气候。同时采用高性能外墙以及隔热反射涂料等提高建筑的围护结构的隔热性能。在此基础上，采用高效机电节能系统，减少建筑用能需求、提高建筑用能效率。结合光伏、空气源热泵等可再生能源技术以及智能管理平台等技术，实现近零能耗示范。

7.2.4 “光储直柔”新技术推广

园区通过分布式光伏实现100%绿电供能，应用分布式储能技术，以模块化储能集装箱来替代建筑集中储能，应用建筑直流配电和电器直流化技术，大幅减少建筑电源端和负载端的“交-直转换”环节；应用柔性用电技术，使建筑用电设备具备可中断、可调节的能力，配合分布式储能，让建筑负荷自适应跟随光电供给实时调整，实现园区可再生能源100%就地消纳。

7.3 建筑节能效果分析

该工程采取了多项节能措施，取得了显著的节能效果。以下是建筑节能效果分析：

（1）外墙保温 -建筑采用了外墙30mm 厚度的保温材料，有效减少了外墙向外传导散失的热量，节约了空调和供暖费用;

（2）高效玻璃幕墙 -采用陶瓷白钢板和高透明度玻璃材料，玻璃幕墙在提供良好自然采光的同时，也可以抵御阳光散失和隔热，最大限度地减少了室内外温差;

（3）地源热泵建筑空调 -该工程采用了双回路地源热泵系统，大大减少了空调能耗并降低室内外温差，同时降低了运行成本;

（4）LED 照明系统 -该工程采用了高效节能的LED 照明系统，比传统照明节能50%，大大降低了用电费用;

（5）智能化管理系统 -装配了建筑智能化管理系统，实现了全方位能源管理和设备维护，有效提高了能源利用效率和性能。

总之，该工程的节能效果显著，不仅达到了双倍节能标准，还为未来的智能建筑设计提供了宝贵的经验和参考。

8.结论与未来展望

8.1 总结论

本文主要探讨了建筑节能的现状和发展方向，并且以新城建示范及智能建筑产业园（一期）为例分析了其节能技术的应用效果。近年来，全球范围内越来越多的国家和地区通过发展近零能耗建筑、倡导节能环保的理念，采用高效隔热、节能技术和可持续能源，改变建筑物的设计方向，以期降低碳排放、提高能源利用效率，实现建筑产业的可持续发展。

然而，建筑节能领域存在的问题依然不容忽视。由于相关技术和设备成本较高，建筑节能所涉及的领域也较为复杂，许多节能技术的应用还需要不断研究和完善。在实践中，人们的节能意识和习惯仍存在一定的问题，需要从政策、市场和社会等多方面不断促进和推进。