【城市深度减排研讨会精华No.4】李芬 | 近零能耗建筑相关概念和实践

  • 2019年09月18日

编者按:2019年7月25日,落实《巴黎协定》——城市中长期深度减排行动研讨会在京举办。此次会议是GDTP城市工作组的第一次集中讨论,来自国家和地方政府部门及研究机构三十余人参加会议。本网站将陆续编发此次研讨会的精华,敬请关注。本期编发的是深圳市建筑科学研究院总工程师李芬的主题演讲精华。


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深圳市建筑科学研究院总工程师李芬  摄影/厉伟涛


我今天的分享主要有三个部分,第一是近零能耗建筑相关概念与定义,比如被动房、近零能耗和净零能耗等等;第二是希望借助深度减排的项目,对建筑领域的概念和定义进行解析;最后分享一个近零碳建筑示范。
 

相关概念与定义


为了应对气候变化和可持续发展,很多国家根据自身的气候特征、建筑特点和生活习惯等情况,先后提出了超低能耗、被动房、零能耗建筑、近零能耗建筑等概念。

德国处于寒冷气候区,所以在2009年就提出了被动房的概念,即通过太阳光和自然通风、结构、遮阳等措施实现冷热控制,降低供暖能耗。

欧盟因其内部气候差异比较大,在被动房基础上,引入主动技术(空调、照明等)和可再生能源等,降低建筑所需的能量。

美国则最先提出了零能耗建筑的概念,主要是强调场地能源输入和输出的平衡,即以一次能源为基础,要求能源输入小于或者等于现场可再生能源的输出,单体建筑购买绿电可以抵消能耗。

韩国和日本也相应提出了近零能耗的相关概念,强调了建筑物的气密性和围护结构的最大化。韩国要求建筑围护结构的保温性能做到最大化,但这可能带来较高成本,其次是考虑可再生能源的利用。日本建筑物通过充分利用自然资源,采用低耗能和高效的设备来大幅度减少建筑能耗。据统计,人一天有82%的时间在建筑物中度过,以香港为例,其城市碳排放主要来自于电力,而电力又大多数用在建筑上,所以建筑能耗的概念就很重要。

世界各国结合自身国情提出了建筑发展目标,我国也刚出台了《近零能耗建筑技术标准》,将于2019年9月1日实施。

超低能耗建筑是指建筑的能耗设计标准比现行建筑节能设计标准降低50%以上,这是一个比较容易实现的标准。

近零能耗建筑主要通过充分利用被动式建筑达到公共建筑节能率在60%以上,比如在夏热冬暖的地区使用太阳光和通风来实现照明和供暖,以此来降低建筑能耗。

零能耗建筑则是通过利用建筑物本体或周边外构来生产电力或购买绿电,使可再生能源全年供能大于建筑全年全部用能,这一标准与建筑物能耗的核算边界相关。
 

定义内涵辨析


  • 能源核算边界


其一,能源核算边界供应端。以召开会议的长富宫饭店为例,长富宫建筑本体的屋顶和立面所用的可再生能源,属于长富宫这一单体建筑的第一层边界即建筑本体可再生能源系统产能;在建筑红线范围内的,比如长富宫周边的停车场周边界限,产生的可再生能源属于第二个边界,即场地内可再生能源系统产能;如果长富宫对面的建筑物产生的可再生能源供给长富宫所用,那这部分就属于第三个边界,即场地外可再生能源系统产能;而如果建筑所用的绿电是由外市,比如张家口供应的,那张家口算是第四类边界,即购买场地外绿色电力。各个国家在核算建筑能耗的可再生能源供应量时都有不同的边界设定,所以我们在对比各国核算数据时需要提前说明。

其二,能源核算边界需求端。各个国家也各有不同。中国将电梯、供暖、通风、热水、制冷、照明、插座、交通都纳入考虑,而欧洲国家大多只考虑与供暖、通风、热水、制冷等相关的内容。

  • 能源平衡周期


有的国家是一年,有的是全生命期。现在很多专家提倡全生命期,因为它的能耗统计会更全面,但这也会使核算更复杂。所以国际上大多数国家包括中国在内仍然采用以年为平衡周期核算零能耗建筑的周期。

  • 能耗计算的范围和能源衡量的方式


这两者也是界定零碳排放的重要条件。从能源衡量方式来看,很多国家采用一次能源来计算,以千克标煤为单位,但是这一方法中各种能源的折算系数要通过大量的计算来测定。还有国家通过终端用能来计算,但是因为电、热、气等不同能源之间无法比较,所以在相关分析中要提前说明是否统一用电、气来计算。另一种方法是用能源成本来衡量,这能够比较直观地反映建筑实际的能源成本,比如同样都是花10块钱,在A地可能1元钱1度,在B地可能2元钱1度,所以这一衡量方法不能直接比较建筑的能耗量和不同能源的环境减排效应。最后如果是从碳排放的角度来衡量,各种能源的折算系数也需要大量的计算来确定。

中国的建筑能耗如果要与国际建筑对标,可以从以上核算边界、核算范围、衡量方式和平衡周期这四个层面进行统一和比较。

深圳建科院近期开展的《深圳市近零碳排放示范工程建设支撑体系研究与示范》研究中,通过将建筑能耗的引导值换算成碳排放目标,得出国家标准下低碳建筑能够达到引导值,具体可细分为居住、办公、商场等不同能耗的引导值范围;超低碳建筑可以达到引导值的80%;近零碳建筑能够达到引导值的60%。另外研究也对可再生能源的利用率也进行了界定。
 

近零碳建筑实践案例


以中美低碳社区与创新中心为例进行介绍。这一建筑是深圳建科院和美国相关研究机构合作的近零能耗示范工程。整个楼是模块化的办公实验混合建筑综合体,是全直流建筑的示范工程。这个建筑以近零能耗为主要目标,综合了被动式设计和主动式技术。通过先期模拟和设计,将建筑的楼盘相互错开,在楼层之间留出风道,可以实现在正常8小时的办公时间内,有4个小时不用开空调。而全直流的建筑模块也可以实现可再生能源就地消纳,实现太阳能替代率的相关目标。经过测算,这栋楼的零碳能耗水平仅占引导值的30%,达到了国家近零碳建筑标准,能耗很低。

最后,关于近零碳建筑到近零碳排放区需要的政策体系和相关配套的支持,我们建议可以有容积率的奖励制度,相关的效果评估制度,对于城区和园区示范工程的奖励管理等等。

(整理/韩月盈 编辑/韩迪 


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