雙碳目標(biāo)下近零能耗建筑的發(fā)展

文／張忠彥 廣州市城投發(fā)展控股有限公司 廣東廣州 510030

引言：

近年來，全球溫室氣體排放愈發(fā)嚴(yán)峻，生態(tài)友好型建筑逐漸成為建筑業(yè)的重要發(fā)展方向。本論文旨在探究雙碳目標(biāo)下近零能耗建筑的研究現(xiàn)狀和已有成果，為生態(tài)友好型建筑的實現(xiàn)提供技術(shù)支持和政策建議。

1.雙碳目標(biāo)的背景和意義

隨著全球氣候變化和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，各國政府與學(xué)者們開始認(rèn)識到碳排放對氣候變化及生態(tài)環(huán)境的危害，出臺了一系列的環(huán)保政策和法規(guī)，并提出了雙碳目標(biāo)。雙碳目標(biāo)是指全球碳排放量于2050 年左右實現(xiàn)峰值后，逐步減少至幾乎完全消除的長期目標(biāo)。因此，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和生態(tài)友好型建筑是當(dāng)前全球各國政府和社會共同面臨的重要任務(wù)。雙碳目標(biāo)的背景意義表明，建筑業(yè)在碳減排中需要發(fā)揮重要作用，而近零能耗建筑的提出和應(yīng)用正在成為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要路徑之一。

2.雙碳目標(biāo)對近零能耗建筑的影響

2.1 建筑行業(yè)對碳排放的貢獻(xiàn)

建筑在當(dāng)前全球碳排放中的貢獻(xiàn)不容忽視，全球能源消耗中有一半以上用于建筑領(lǐng)域，其中建筑行業(yè)每年所產(chǎn)生的CO2排放量超過20 億噸[1]。同時建筑生命周期內(nèi)的能耗和碳排放也是不可忽視的，其中能源消耗來自建造、材料生產(chǎn)、設(shè)計、建筑使用、維護(hù)及拆除等各個階段，建筑行業(yè)的碳排放產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題。

2.2 雙碳目標(biāo)對建筑行業(yè)的影響

雙碳目標(biāo)是全球應(yīng)對氣候變化和碳排放控制的長期目標(biāo)，建筑行業(yè)作為重要的低碳產(chǎn)業(yè)，也肩負(fù)著實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的任務(wù)。為了實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，建筑行業(yè)推廣低碳、節(jié)能的生態(tài)設(shè)計、技術(shù)和建筑用材，加速建筑用能向“綠色、低碳、智能、可持續(xù)”的方向轉(zhuǎn)變，并逐步促進(jìn)建筑行業(yè)向低碳、回收及回用等方向轉(zhuǎn)型。

2.3 近零能耗建筑實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的必要性

近零能耗建筑是指在建筑生命周期內(nèi)實現(xiàn)幾乎零能耗的建筑類型，其實現(xiàn)在全球范圍內(nèi)也受到了越來越多的關(guān)注。近零能耗建筑的設(shè)計理念和實施方式與傳統(tǒng)建筑有很大的不同，它采用節(jié)能技術(shù)、應(yīng)用新型建筑材料和技術(shù)手段、構(gòu)建智能化的能源管理系統(tǒng)等一系列措施，減少碳排放、降低能耗[2]，為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)奠定了堅實的基礎(chǔ)。近零能耗建筑的應(yīng)用和推廣，可以有效減少建筑行業(yè)碳排放對環(huán)境的影響，進(jìn)而推動建筑行業(yè)可以向可持續(xù)方向發(fā)展。

3.近零能耗建筑的定義與特點

3.1 近零能耗建筑的定義和基本要求

近零能耗建筑的定義是指在全生命周期內(nèi)能耗達(dá)到基本維持運行所需最低限度，即幾乎不消耗能源的建筑。近零能耗建筑基本要求包括：第一，符合國家和地方的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用先進(jìn)、科技、新穎的節(jié)能技術(shù)；第二，選用環(huán)保低碳的建筑材料；第三，通過建筑技術(shù)設(shè)計，提高節(jié)能效果，減少能耗，同時確保舒適的室內(nèi)環(huán)境。

3.2 近零能耗建筑的主要特點

近零能耗建筑主要具有以下特點：第一，極低能耗：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：采用多種節(jié)能設(shè)施，如太陽能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)等；第三，智能管理：通過智能化流程控制，實現(xiàn)能源的實時監(jiān)控和控制，減少能耗和成本；第四，環(huán)保節(jié)能：選用綠色環(huán)保建材，降低建筑環(huán)境對自然的污染，使建筑更環(huán)保。

3.3 近零能耗建筑與普通建筑的差異

近零能耗建筑與普通建筑最主要的區(qū)別在于能量消耗上。近零能耗建筑能夠在較大程度上杜絕不必要的能耗，使用高效節(jié)能的設(shè)備及設(shè)施制度來滿足建筑舒適性和減少能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)[3]。除此之外，近零能耗建筑在設(shè)計上需遵循更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，采用更現(xiàn)代、安全、環(huán)保的材質(zhì)，具有更高的安全性及節(jié)能性。近零能耗建筑通常具有更高的初期投資和運行成本，但通過其長期節(jié)能特性帶來的回報，超過投資本身，逐漸實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)化。所有這些因素綜合起來，使得近零能耗建筑在建筑行業(yè)里獨具一格，在環(huán)保友好、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)等方面有重要意義。

4.實現(xiàn)近零能耗建筑的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展歷程

建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展歷程經(jīng)歷了多個階段，不斷引入新技術(shù)、新材料以及新思路。第一階段：被動式節(jié)能技術(shù)，如采光、通風(fēng)、隔熱等。第二階段：主動式節(jié)能技術(shù)，如空調(diào)、暖通空調(diào)、排風(fēng)和照明等。第三階段：被動和主動式節(jié)能相結(jié)合，如地源熱泵、太陽能電池板技術(shù)、熱回收和灰水回收等綜合利用。第四階段：智能化的建筑管理系統(tǒng)，包括智能控制、能源監(jiān)管、信息化管理、數(shù)據(jù)分析和管理等。

4.2 近零能耗建筑的關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)近零能耗建筑的關(guān)鍵技術(shù)包括：第一，保溫隔熱技術(shù)，如采用高性能保溫材料和隔熱隔音系統(tǒng)；第二，通風(fēng)采光技術(shù)，包括采用智能通風(fēng)設(shè)備、新風(fēng)系統(tǒng)和光伏技術(shù)；第三，智能化節(jié)能技術(shù)，如采用綠色建筑一體化技術(shù)、光伏發(fā)電和熱泵技術(shù)，達(dá)到減少綠色污染的目的。

4.3 新型能源技術(shù)在近零能耗建筑中的應(yīng)用

新型能源技術(shù)在近零能耗建筑中的應(yīng)用十分廣泛，主要包括太陽能光電技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)、生物質(zhì)燃料技術(shù)、新風(fēng)和排風(fēng)技術(shù)等。其中太陽能光電技術(shù)是最重要的一種能源技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑自給自足的能源系統(tǒng)，可以幫助建筑實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化和利用。此外，地源熱泵技術(shù)也是較為成熟的一種新型能源技術(shù)，采用地下水源熱泵技術(shù)可以達(dá)到較高的能效比，同時具有安全、節(jié)能等特點。

在建筑節(jié)能方面，新風(fēng)和排風(fēng)技術(shù)也十分重要。新風(fēng)系統(tǒng)通過引進(jìn)自然界的新鮮空氣，可有效減少二氧化碳及有害氣體等的濃度，既可以保證建筑內(nèi)的空氣質(zhì)量，又可有效降低建筑運行能耗。排風(fēng)系統(tǒng)可以有效地將建筑內(nèi)產(chǎn)生的污染物排出去，避免對人體健康產(chǎn)生危害，同時也可有效地防止室內(nèi)濕氣和異味的滋生。

總之，新型能源技術(shù)在近零能耗建筑中發(fā)揮著重要的作用，通過采用多種新技術(shù)、新材料、新方法，可以充分發(fā)揮建筑的節(jié)能潛力，提高建筑的節(jié)能性與可持續(xù)性，實現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

5.近零能耗建筑的實現(xiàn)策略和成效

5.1 建筑節(jié)能政策與標(biāo)準(zhǔn)的制定

建筑節(jié)能是實現(xiàn)近零能耗建筑的重要前提。我國自2009 年開始實施建筑節(jié)能相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)。2009 年發(fā)布《建筑節(jié)能條例》，要求各地區(qū)建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)；2015 年發(fā)布的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了建筑的可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)。此外，中國政府提出“十二五”規(guī)劃，提出加強現(xiàn)有建筑的節(jié)能改造、推廣新能源建筑等政策支持，為實現(xiàn)近零能耗建筑奠定基礎(chǔ)。

5.2 推行近零能耗建筑的實現(xiàn)策略

為了實現(xiàn)近零能耗建筑，需要綜合運用多種技術(shù)措施和管理體系。首先，采用高效保溫、隔熱材料和先進(jìn)的建筑隔熱技術(shù)，例如采用雙層玻璃，使用太陽能熱板、保溫材料等節(jié)能手段。其次，采用智能化的節(jié)能設(shè)施與管理技術(shù)，例如智能控制系統(tǒng)、LED 照明系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)等，創(chuàng)造良好的操作環(huán)境。在設(shè)計階段，需按照綠色技術(shù)的原則進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計，注重資源的可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)等方面，最大程度的實現(xiàn)可持續(xù)節(jié)能。建筑進(jìn)行投入使用后還需建立長效的管理機(jī)制，采用全方位的節(jié)能方案，保證建筑的穩(wěn)定運行，并及時進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

5.3 近零能耗建筑的實現(xiàn)成效

近年來，我國政府和企業(yè)對近零能耗建筑越來越重視，在全國范圍內(nèi)逐漸推廣實施。年初發(fā)布的《綠色建筑技術(shù)評價規(guī)定（試行）》明確規(guī)定了近零能耗建筑的相關(guān)能耗指標(biāo)和建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高了追求綠色環(huán)保的建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，促進(jìn)了我國住宅建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

實踐證明，近零能耗建筑成效十分顯著。通過采用先進(jìn)的隔熱、保溫材料和新型智能設(shè)施，大大降低了房屋的能耗。比如，中山大學(xué)微電子學(xué)院創(chuàng)新樓采用了高效節(jié)能技術(shù)，將能耗降低85%。南京保利大都匯項目使用綠色建筑材料和超高性能隔熱窗，使整體能耗降低25%，其中采用的地源熱泵系統(tǒng)可至少節(jié)能40%左右。

此外，近零能耗建筑的推廣實踐也有助于提高人們的節(jié)能意識，促進(jìn)綠色生活的普及，尤其對推動低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)、改善空氣質(zhì)量等方面具有重要作用。

6.近零能耗建筑的發(fā)展現(xiàn)狀和前景

近年來近零能耗建筑在我國也得到了快速發(fā)展和推廣，政府相繼出臺了一系列有力的扶持政策，不斷推動相關(guān)技術(shù)和成果的應(yīng)用。例如，北京奧運村就采用了多種強效隔熱、供暖和節(jié)能設(shè)施，創(chuàng)造高效率、低碳排放的“綠色奧運村”，成為我國建筑節(jié)能的代表之一。

隨著世界各國在全球變暖和氣候變化等方面的共同挑戰(zhàn)，近零能耗建筑的前景逐漸變得更加廣闊。從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境角度來看，采用新興技術(shù)和實踐近零能耗建筑是目前最理想和最可行的選擇。

近零能耗建筑可以實現(xiàn)減少對環(huán)境的污染和改善室內(nèi)環(huán)境的目的，通過科學(xué)化的建筑規(guī)劃和技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步推廣和普及相關(guān)技術(shù)和理念。

近零能耗建筑不僅能降低建筑運行的維護(hù)成本和管理成本，而且由于其出色的節(jié)能減排優(yōu)勢，往往也能提高建筑的市場競爭力和投資回報率，進(jìn)而推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

近零能耗建筑還可以促進(jìn)新技術(shù)和新材料的研發(fā)和應(yīng)用，推動整個建筑業(yè)向綠色、智能和環(huán)保的方向發(fā)展。

近零能耗建筑的推廣和普及，不僅可以改善人們的生活質(zhì)量，也能夠持續(xù)推動人類社會向生態(tài)和平、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。

7.案例分析：新城建示范及智能建筑產(chǎn)業(yè)園（一期）

7.1 項目背景介紹

新城建示范及智能建筑產(chǎn)業(yè)園（一期）工程位于廣州白云區(qū)黃石街江夏村設(shè)計之都二期南部地塊，項目總用地面積63211 平方米?？山ㄔO(shè)總建筑面積約186710 平方米，其中可建計容建筑面積約126701 平方米，可建地下室面積約60009 平方米，擬建1 棟150 米辦公樓、2 棟55-100 米左右的辦公樓、4 棟24 米多層辦公樓、商業(yè)配套、其他配套、地下停車庫等。

該項目定位為新城建示范及智能建造產(chǎn)業(yè)基地、住建部廣州市新城建城市試點示范項目。在國家實施“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)背景下，通過采用新型建造方式，踐行綠色低碳理念，集聚新城建、碳中和及未來城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)，建設(shè)全國首個以碳中和管控為統(tǒng)領(lǐng)的智慧園區(qū)體系，打造以碳中和為目標(biāo)的集成綠色、低碳、健康、智慧功能的綠色低碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

7.2 設(shè)計理念及技術(shù)實現(xiàn)

為實現(xiàn)項目綠色低碳目標(biāo)，該工程采用了多項技術(shù)措施進(jìn)行建設(shè)，以下為具體細(xì)節(jié)：

7.2.1 高星級綠色建筑運行標(biāo)識

該園區(qū)以綠色低碳和“以人為本”為設(shè)計原則，采用一系列技術(shù)措施，比如安全耐久、防夾、防墜、防滑設(shè)計、室內(nèi)空氣質(zhì)量管控、綠色建材、一級節(jié)水器具、高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)、溫濕度獨立控制新風(fēng)處理空調(diào)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、全生命周期智能監(jiān)控平臺等，提升園區(qū)綠色建筑性能。其中，1-1A、1-2、2-1A、2-2 樓棟按三星級綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，面積約2.3 萬m2，1-1B、1-3、2-1B 樓棟按二星級綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，面積約10.3 萬m2。預(yù)計增加投資額約1700 萬元。

7.2.2 建筑能耗監(jiān)測平臺

該園區(qū)將建設(shè)一套智慧管理工具，對園區(qū)的能源利用、設(shè)備能效、能耗、碳排放等進(jìn)行精細(xì)化數(shù)據(jù)采集、跟蹤監(jiān)測、核算統(tǒng)計、預(yù)測預(yù)警、指標(biāo)管控和運行優(yōu)化，實現(xiàn)對園區(qū)的碳排放足跡進(jìn)行智能化、精準(zhǔn)化、多維度跟蹤管理和多形式可視化。

7.2.3 近零能耗建筑示范

1-1A、1-2 作為近零能耗建筑示范樓棟，面積約1.3萬m2，以標(biāo)準(zhǔn)指南為設(shè)計依據(jù)，根據(jù)嶺南的氣候特征采用被動式設(shè)計為主，主動式設(shè)計為輔的設(shè)計策略。通過結(jié)合立體綠化、采用局部架空設(shè)計、自適應(yīng)遮陽設(shè)計等被動式手法，改善建筑的微氣候。同時采用高性能外墻以及隔熱反射涂料等提高建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能。在此基礎(chǔ)上，采用高效機(jī)電節(jié)能系統(tǒng)，減少建筑用能需求、提高建筑用能效率。結(jié)合光伏、空氣源熱泵等可再生能源技術(shù)以及智能管理平臺等技術(shù)，實現(xiàn)近零能耗示范。

7.2.4 “光儲直柔”新技術(shù)推廣

園區(qū)通過分布式光伏實現(xiàn)100%綠電供能，應(yīng)用分布式儲能技術(shù)，以模塊化儲能集裝箱來替代建筑集中儲能，應(yīng)用建筑直流配電和電器直流化技術(shù)，大幅減少建筑電源端和負(fù)載端的“交-直轉(zhuǎn)換”環(huán)節(jié)；應(yīng)用柔性用電技術(shù)，使建筑用電設(shè)備具備可中斷、可調(diào)節(jié)的能力，配合分布式儲能，讓建筑負(fù)荷自適應(yīng)跟隨光電供給實時調(diào)整，實現(xiàn)園區(qū)可再生能源100%就地消納。

7.3 建筑節(jié)能效果分析

該工程采取了多項節(jié)能措施，取得了顯著的節(jié)能效果。以下是建筑節(jié)能效果分析：

（1）外墻保溫 -建筑采用了外墻30mm 厚度的保溫材料，有效減少了外墻向外傳導(dǎo)散失的熱量，節(jié)約了空調(diào)和供暖費用;

（2）高效玻璃幕墻 -采用陶瓷白鋼板和高透明度玻璃材料，玻璃幕墻在提供良好自然采光的同時，也可以抵御陽光散失和隔熱，最大限度地減少了室內(nèi)外溫差;

（3）地源熱泵建筑空調(diào) -該工程采用了雙回路地源熱泵系統(tǒng)，大大減少了空調(diào)能耗并降低室內(nèi)外溫差，同時降低了運行成本;

（4）LED 照明系統(tǒng) -該工程采用了高效節(jié)能的LED 照明系統(tǒng)，比傳統(tǒng)照明節(jié)能50%，大大降低了用電費用;

（5）智能化管理系統(tǒng) -裝配了建筑智能化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了全方位能源管理和設(shè)備維護(hù)，有效提高了能源利用效率和性能。

總之，該工程的節(jié)能效果顯著，不僅達(dá)到了雙倍節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，還為未來的智能建筑設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗和參考。

8.結(jié)論與未來展望

8.1 總結(jié)論

本文主要探討了建筑節(jié)能的現(xiàn)狀和發(fā)展方向，并且以新城建示范及智能建筑產(chǎn)業(yè)園（一期）為例分析了其節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果。近年來，全球范圍內(nèi)越來越多的國家和地區(qū)通過發(fā)展近零能耗建筑、倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的理念，采用高效隔熱、節(jié)能技術(shù)和可持續(xù)能源，改變建筑物的設(shè)計方向，以期降低碳排放、提高能源利用效率，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

然而，建筑節(jié)能領(lǐng)域存在的問題依然不容忽視。由于相關(guān)技術(shù)和設(shè)備成本較高，建筑節(jié)能所涉及的領(lǐng)域也較為復(fù)雜，許多節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還需要不斷研究和完善。在實踐中，人們的節(jié)能意識和習(xí)慣仍存在一定的問題，需要從政策、市場和社會等多方面不斷促進(jìn)和推進(jìn)。

8.2 未來展望

隨著全球環(huán)保理念不斷推廣和建筑節(jié)能技術(shù)的不斷創(chuàng)新，建筑節(jié)能在未來將依然具有廣闊的發(fā)展前景。未來，建筑節(jié)能的提高可從以下幾方面展開：

（1）技術(shù)創(chuàng)新：建筑節(jié)能需要廣泛采用新材料、新技術(shù)和新設(shè)備，以減少能耗和碳排放。例如，運用高效隔熱、照明系統(tǒng)、采用生物質(zhì)循環(huán)利用等技術(shù)，以便建筑能夠隔熱保溫高，達(dá)到減少建筑物對維護(hù)、能源和其他資源的不必要消耗。

（2）政策制定：政府和各級政府機(jī)構(gòu)帶頭推廣節(jié)能和環(huán)保理念，在制定和執(zhí)行有力的政策措施的同時，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)近零能耗建筑的普及和發(fā)展。例如，加大對該領(lǐng)域的扶持資金和補貼，增加研究項目以及促進(jìn)各種節(jié)能技術(shù)的投入、應(yīng)用和推廣。

（3）信息共享：在全球范圍內(nèi)共享關(guān)于鄉(xiāng)村和城市的節(jié)能現(xiàn)狀和最佳實踐的信息，也是推動建筑節(jié)能實現(xiàn)的重要途徑。通過建立協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)跨領(lǐng)域交流、能源有效性評估和發(fā)布相關(guān)信息，從而加速推動相關(guān)技術(shù)和成果的應(yīng)用。

（4）社會參與：引起公眾和群眾的關(guān)注和參與，也是推廣建筑節(jié)能的重要手段之一。例如，開發(fā)投資者的興趣、利用社交媒體推廣節(jié)能理念，以及促進(jìn)公眾購買和使用可節(jié)能健康的住房等，都是重要的營銷活動。

結(jié)語：

隨著科技的發(fā)展和應(yīng)用，建筑節(jié)能領(lǐng)域也將在未來繼續(xù)取得新的突破和創(chuàng)新。人們逐漸形成的節(jié)能理念、優(yōu)越的綠色建筑技術(shù)以及市場和社會的共同參與將會推動建筑節(jié)能領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展和提升。在未來，綠色建筑的發(fā)展將會成為建筑領(lǐng)域的重心，綠色建筑的普及將加快建筑節(jié)能的發(fā)展進(jìn)程。