建筑业是全球能源需求不断增长的关键驱动因素,根据国际能源署核算,2020年全球建筑运行能耗约占社会总能耗的36%,二氧化碳排放占总排放的37%。未来,新建建筑数量或将保持高速增长,这将对建筑行业实现“截至2030年,建筑业能源强度改善30%”的目标带来挑战,增加了《巴黎协定》目标实现的难度。因此,追求更高能效的建筑一直是世界各国降低能耗,应对气候变化的重要手段之一。
我国建筑节能是以1980-1981的建筑能耗为基础,按每步在上一阶段的基础上提高能效30%为一个阶段。因此通常说的第一步节能是在1980-1981的基础上节约30%,通称为节能30%的标准。第二步节能是在第一步节能的基础上再节约30%,即30%+70%×30%=51%,简称为节能50%的标准。第三步节能是在第二步节能的基础上再节约30%,即50%+50%×30%=65%,简称为节能65%的标准。目前我国住宅和公共建筑普遍执行的是节能50%的标准。
2021年,我国新颁布了《建筑节能与可再生能源通用技术规范》GB55015-2021标准,把严寒和寒冷地区居住建筑平均节能率提升至75%,公共建筑平均节能率提升至72%。
零能耗与零碳建筑充分利用建筑本体节能措施和可再生能源,使可再生能源二氧化碳年减碳量大于等于建筑全年全部二氧化碳排放量。除采用被动式建筑设计中的高效保温、高效节能窗等被动式节能技术外,更多的是通过主动技术措施提高能源设备与系统的效率,引入更多的智能控制技术,充分利用可再生能源,例如光伏。同时注重实现材料和产品的循环利用,有效的减少建筑全生命周期的减少碳排放。
零碳建筑是指在全生命周期内,综合碳排放为零的建筑,近零碳建筑即最大限度地接近零碳建筑水平。而零能耗建筑是建筑运行不消耗常规能源,完全依靠太阳能或者其他可再生能源。
2022年11月,由中国建研院牵头的国家标准《零碳建筑技术标准》正式启动编制。该系列标准覆盖零碳建筑、医院、社区、园区、校园的完整评价体系,从不同维度和细分领域对零碳评价作出具体要求,具体指导我国零碳建筑、零碳医院、零碳社区、零碳园区和零碳校园的建设工作。糖心vlog
零碳建筑认定主要指标
零碳建筑技术路径
零碳建筑通过主动式建筑理念与被动式设计理念相结合,最大幅度地降低建筑对能源的依赖,使建筑排放的碳量处于较低水平。
1、主动式建筑设计
(1)太阳能系统
太阳能系统在建筑中的利用主要有附加光伏系统(BAPV)和光伏一体化建筑(BIPV)两种形式。BIPV是将光伏建材与建筑融为一体,直接替代原有建筑结构,BIPV采用的光伏技术目前主要可分为晶硅光伏组件和薄膜光伏组件,晶硅组件是目前市场的主流产品,单位装机功率高,转化效率可达16%至22%,同样装机面积下发电量优于薄膜组件。
(2)地道风技术
利用土壤夏冷冬热的特点为建筑提供热(冷)能,通过设计阶段对管道冷却能力的计算,确定管道的尺寸、长度、埋深及间距等,利用地道风技术,可以有效的缩短空调开启时间,极大限度的降低建筑的使用能耗。
(3)地源热泵技术
地源热泵指所有使用大地作为冷热源的热泵全部称为地源热泵,是利用地球表面浅层地热资源作为冷热源,进行能量转换的空调系统,是一种既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。通过输入少量的电能,即可实现较多的能量从低温热源向高温热源的转移,利用地源热泵技术制冷,与传统中央空调技术相比能耗可降低20%以上,是一种清洁高效的能源利用形式。
2、被动式建筑设计糖心vlog在线观看
充分利用自然资源,达到节约能源的作用。在寒冷地区冬季以保温和获得太阳能为主,夏季兼顾隔热和遮阳作用。
零碳建筑技术体系
降需求:为了降低建筑用能需求,可以采取被动式技术手段,如被动式建筑设计、自然通风、自然采光、建筑遮阳隔热措施、围护结构热工性能提升等,同时结合国家正在大力推广的《近零能耗技术标准》GB51350-2019的最新应用技术。
提效率:通过提升主动式能源系统和设备单体的能效,如提高冷热源系统性能系数、新风热回收效率、地道风、照明系统及电器等设备的单体能效,并结合智能优化控制算法,可以进一步降低建筑能源消耗。
拓应用:通过最大化利用太阳能、风能、地热能等可再生能源替代常规能源,也可以减少建筑的电力使用。
增碳汇:在设计阶段应考虑到项目周边地势特点,增加可绿化面积,增加后山绿化土壤保持率,从而增加碳汇。
促行为:在促进人员的行为方面,可以引导来馆人员绿色出行、低碳生活方式,建立个人生活排碳计算机制,提高个人行为减排责任意识。
可监控:在能源监测与碳排放核算方面,应设置能源监测与碳排放核算管理平台,以方便管理和监控。
零能耗/零碳建筑案例
零零昊依托自身零能耗建筑技术系统解决方案与真空节能技术及产品,倾力打造的零零昊研发大楼具备“钢结构装配式建筑”、“三星绿色建筑”、“零碳零能耗建筑”三大技术特点,采用多项领先建筑节能技术:
一、装配式保温装饰一体化技术
零零昊研发大楼非透光围护结构,采用了多种零零昊自主研发生产的装配式建筑外围护体系,均创新采用真空绝热保温技术,不仅实现了装配式设计,同时大幅提升建筑保温隔热性能,减少了建筑能耗。
二、真空玻璃门窗幕墙节能技术
零零昊研发大楼围护结构的透明部分,采用真空玻璃门窗和幕墙系统,断热铝型材配复合真空玻璃。复合真空玻璃厚度仅30mm,传热系数可达0.5W/(㎡·K)以下,可见光透光率大于65%,其保温性能相对常见中空玻璃大幅提升。真空玻璃门窗和幕墙系统的传热系数K值均小于1.0W/(㎡·K),保温性能达传统结构的2-4倍以上,有效减少建筑整体能耗,对建筑节能贡献度达20%。同时具备较强的隔音性能,计权隔音量达40dB以上。
三、高效热交换新风系统技术
建筑采用高效热回收新风系统,过滤效率达到98%以上,室外空气经新风机内经过净化过滤、温度处理、除湿/加湿后,通过地板送风口送入每个房间;同时在卫生间、厨房设排风机,将污浊空气排出室外。新风系统热回收效率可达75%以上,在实现空气流通的同时,温和调节室内温湿度。
四、光伏BIPV技术
建筑采用光伏太阳能等新能源系统,在建筑物顶层,外围护铺设可利用太阳能的光伏屋面板、光伏真空玻璃等产品,为建筑内部提供能源,帮助实现建筑物的“碳中和”。研发大楼屋顶采用BIPV技术,光伏发电与真空保温屋面板相结合,现场装配式安装,直立锁边防水、断冷桥等独特密封连接构造,确保BIPV真空绝热屋面系统防水、保温、气密性达到被动式超低能耗建筑标准要求。
五、智能化监测、控制系统技术
零零昊自主开发智能化监测控制系统,采用物联网、云计算、数字传感等先进技术,能够实时、准确地采集水、电、气等各种能耗数据,动态分析能耗状况、监测室内环境品质。在用能数据中发现节能问题,辅助制定并不断优化节能方案,达到节能经济目的;在环境监测数据中发现环境问题,进行空气品质调节,保证空气质量优良。