雙碳目標下近零能耗建筑的發展

文／張忠彥 廣州市城投發展控股有限公司 廣東廣州 510030

引言：

近年來，全球溫室氣體排放愈發嚴峻，生態友好型建筑逐漸成為建筑業的重要發展方向。本論文旨在探究雙碳目標下近零能耗建筑的研究現狀和已有成果，為生態友好型建筑的實現提供技術支持和政策建議。

1.雙碳目標的背景和意義

隨著全球氣候變化和環境污染的日益嚴重，各國政府與學者們開始認識到碳排放對氣候變化及生態環境的危害，出臺了一系列的環保政策和法規，并提出了雙碳目標。雙碳目標是指全球碳排放量于2050 年左右實現峰值后，逐步減少至幾乎完全消除的長期目標。因此，發展低碳經濟和生態友好型建筑是當前全球各國政府和社會共同面臨的重要任務。雙碳目標的背景意義表明，建筑業在碳減排中需要發揮重要作用，而近零能耗建筑的提出和應用正在成為實現雙碳目標的重要路徑之一。

2.雙碳目標對近零能耗建筑的影響

2.1 建筑行業對碳排放的貢獻

建筑在當前全球碳排放中的貢獻不容忽視，全球能源消耗中有一半以上用于建筑領域，其中建筑行業每年所產生的CO2排放量超過20 億噸[1]。同時建筑生命周期內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、設計、建筑使用、維護及拆除等各個階段，建筑行業的碳排放產生了嚴重的環境問題。

2.2 雙碳目標對建筑行業的影響

雙碳目標是全球應對氣候變化和碳排放控制的長期目標，建筑行業作為重要的低碳產業，也肩負著實現雙碳目標的任務。為了實現雙碳目標，建筑行業推廣低碳、節能的生態設計、技術和建筑用材，加速建筑用能向“綠色、低碳、智能、可持續”的方向轉變，并逐步促進建筑行業向低碳、回收及回用等方向轉型。

2.3 近零能耗建筑實現雙碳目標的必要性

近零能耗建筑是指在建筑生命周期內實現幾乎零能耗的建筑類型，其實現在全球范圍內也受到了越來越多的關注。近零能耗建筑的設計理念和實施方式與傳統建筑有很大的不同，它采用節能技術、應用新型建筑材料和技術手段、構建智能化的能源管理系統等一系列措施，減少碳排放、降低能耗[2]，為實現雙碳目標奠定了堅實的基礎。近零能耗建筑的應用和推廣，可以有效減少建筑行業碳排放對環境的影響，進而推動建筑行業可以向可持續方向發展。

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能耗達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能標準，應用先進、科技、新穎的節能技術；第二，選用環保低碳的建筑材料；第三，通過建筑技術設計，提高節能效果，減少能耗，同時確保舒適的室內環境。

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：采用多種節能設施，如太陽能系統、地源熱泵系統、節能空調系統等；第三，智能管理：通過智能化流程控制，實現能源的實時監控和控制，減少能耗和成本；第四，環保節能：選用綠色環保建材，降低建筑環境對自然的污染，使建筑更環保。

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，使用高效節能的設備及設施制度來滿足建筑舒適性和減少能耗，達到節能減排的目標[3]。除此之外，近零能耗建筑在設計上需遵循更嚴格的標準及規范，采用更現代、安全、環保的材質，具有更高的安全性及節能性。近零能耗建筑通常具有更高的初期投資和運行成本，但通過其長期節能特性帶來的回報，超過投資本身，逐漸實現經濟可持續化。所有這些因素綜合起來，使得近零能耗建筑在建筑行業里獨具一格，在環保友好、經濟可持續等方面有重要意義。

4.實現近零能耗建筑的關鍵技術

4.1 建筑節能技術的發展歷程

建筑節能技術的發展歷程經歷了多個階段，不斷引入新技術、新材料以及新思路。第一階段：被動式節能技術，如采光、通風、隔熱等。第二階段：主動式節能技術，如空調、暖通空調、排風和照明等。第三階段：被動和主動式節能相結合，如地源熱泵、太陽能電池板技術、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，包括智能控制、能源監管、信息化管理、數據分析和管理等。

4.2 近零能耗建筑的關鍵技術

實現近零能耗建筑的關鍵技術包括：第一，保溫隔熱技術，如采用高性能保溫材料和隔熱隔音系統；第二，通風采光技術，包括采用智能通風設備、新風系統和光伏技術；第三，智能化節能技術，如采用綠色建筑一體化技術、光伏發電和熱泵技術，達到減少綠色污染的目的。

4.3 新型能源技術在近零能耗建筑中的應用

新型能源技術在近零能耗建筑中的應用十分廣泛，主要包括太陽能光電技術、地源熱泵技術、鋼結構建筑技術、生物質燃料技術、新風和排風技術等。其中太陽能光電技術是最重要的一種能源技術，可以實現建筑自給自足的能源系統，可以幫助建筑實現能量轉化和利用。此外，地源熱泵技術也是較為成熟的一種新型能源技術，采用地下水源熱泵技術可以達到較高的能效比，同時具有安全、節能等特點。

在建筑節能方面，新風和排風技術也十分重要。新風系統通過引進自然界的新鮮空氣，可有效減少二氧化碳及有害氣體等的濃度，既可以保證建筑內的空氣質量，又可有效降低建筑運行能耗。排風系統可以有效地將建筑內產生的污染物排出去，避免對人體健康產生危害，同時也可有效地防止室內濕氣和異味的滋生。

總之，新型能源技術在近零能耗建筑中發揮著重要的作用，通過采用多種新技術、新材料、新方法，可以充分發揮建筑的節能潛力，提高建筑的節能性與可持續性，實現節能減排和可持續發展的目標。

5.近零能耗建筑的實現策略和成效

5.1 建筑節能政策與標準的制定

建筑節能是實現近零能耗建筑的重要前提。我國自2009 年開始實施建筑節能相關政策與標準。2009 年發布《建筑節能條例》，要求各地區建筑的節能標準不低于國家標準；2015 年發布的《綠色建筑評價標準》規定了建筑的可持續性標準。此外，中國政府提出“十二五”規劃，提出加強現有建筑的節能改造、推廣新能源建筑等政策支持，為實現近零能耗建筑奠定基礎。

5.2 推行近零能耗建筑的實現策略

為了實現近零能耗建筑，需要綜合運用多種技術措施和管理體系。首先，采用高效保溫、隔熱材料和先進的建筑隔熱技術，例如采用雙層玻璃，使用太陽能熱板、保溫材料等節能手段。其次，采用智能化的節能設施與管理技術，例如智能控制系統、LED 照明系統、太陽能發電系統等，創造良好的操作環境。在設計階段，需按照綠色技術的原則進行科學合理設計，注重資源的可持續利用和環境保護等方面，最大程度的實現可持續節能。建筑進行投入使用后還需建立長效的管理機制，采用全方位的節能方案，保證建筑的穩定運行，并及時進行維護保養。

5.3 近零能耗建筑的實現成效

近年來，我國政府和企業對近零能耗建筑越來越重視，在全國范圍內逐漸推廣實施。年初發布的《綠色建筑技術評價規定（試行）》明確規定了近零能耗建筑的相關能耗指標和建筑技術標準，提高了追求綠色環保的建筑設計標準和質量要求，促進了我國住宅建設的可持續發展。

實踐證明，近零能耗建筑成效十分顯著。通過采用先進的隔熱、保溫材料和新型智能設施，大大降低了房屋的能耗。比如，中山大學微電子學院創新樓采用了高效節能技術，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可至少節能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能意識，促進綠色生活的普及，尤其對推動低碳經濟建設、改善空氣質量等方面具有重要作用。

6.近零能耗建筑的發展現狀和前景

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

隨著世界各國在全球變暖和氣候變化等方面的共同挑戰，近零能耗建筑的前景逐漸變得更加廣闊。從經濟和環境角度來看，采用新興技術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減少對環境的污染和改善室內環境的目的，通過科學化的建筑規劃和技術創新，進一步推廣和普及相關技術和理念。

近零能耗建筑不僅能降低建筑運行的維護成本和管理成本，而且由于其出色的節能減排優勢，往往也能提高建筑的市場競爭力和投資回報率，進而推進建筑產業的可持續發展。

近零能耗建筑還可以促進新技術和新材料的研發和應用，推動整個建筑業向綠色、智能和環保的方向發展。

近零能耗建筑的推廣和普及，不僅可以改善人們的生活質量，也能夠持續推動人類社會向生態和平、可持續發展的目標進發。

7.案例分析：新城建示范及智能建筑產業園（一期）

7.1 項目背景介紹

新城建示范及智能建筑產業園（一期）工程位于廣州白云區黃石街江夏村設計之都二期南部地塊，項目總用地面積63211 平方米。可建設總建筑面積約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業基地、住建部廣州市新城建城市試點示范項目。在國家實施“雙碳”戰略目標背景下，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產業，建設全國首個以碳中和管控為統領的智慧園區體系，打造以碳中和為目標的集成綠色、低碳、健康、智慧功能的綠色低碳產業園區。

7.2 設計理念及技術實現

為實現項目綠色低碳目標，該工程采用了多項技術措施進行建設，以下為具體細節：

7.2.1 高星級綠色建筑運行標識

該園區以綠色低碳和“以人為本”為設計原則，采用一系列技術措施，比如安全耐久、防夾、防墜、防滑設計、室內空氣質量管控、綠色建材、一級節水器具、高性能圍護結構、溫濕度獨立控制新風處理空調系統、智能照明系統、全生命周期智能監控平臺等，提升園區綠色建筑性能。其中，1-1A、1-2、2-1A、2-2 樓棟按三星級綠色建筑標準進行建設，面積約2.3 萬m2，1-1B、1-3、2-1B 樓棟按二星級綠色建筑標準進行建設，面積約10.3 萬m2。預計增加投資額約1700 萬元。

7.2.2 建筑能耗監測平臺

該園區將建設一套智慧管理工具，對園區的能源利用、設備能效、能耗、碳排放等進行精細化數據采集、跟蹤監測、核算統計、預測預警、指標管控和運行優化，實現對園區的碳排放足跡進行智能化、精準化、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，以標準指南為設計依據，根據嶺南的氣候特征采用被動式設計為主，主動式設計為輔的設計策略。通過結合立體綠化、采用局部架空設計、自適應遮陽設計等被動式手法，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結構的隔熱性能。在此基礎上，采用高效機電節能系統，減少建筑用能需求、提高建筑用能效率。結合光伏、空氣源熱泵等可再生能源技術以及智能管理平臺等技術，實現近零能耗示范。

7.2.4 “光儲直柔”新技術推廣

園區通過分布式光伏實現100%綠電供能，應用分布式儲能技術，以模塊化儲能集裝箱來替代建筑集中儲能，應用建筑直流配電和電器直流化技術，大幅減少建筑電源端和負載端的“交-直轉換”環節；應用柔性用電技術，使建筑用電設備具備可中斷、可調節的能力，配合分布式儲能，讓建筑負荷自適應跟隨光電供給實時調整，實現園區可再生能源100%就地消納。

7.3 建筑節能效果分析

該工程采取了多項節能措施，取得了顯著的節能效果。以下是建筑節能效果分析：

（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散失的熱量，節約了空調和供暖費用;

（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外溫差;

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

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

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

總之，該工程的節能效果顯著，不僅達到了雙倍節能標準，還為未來的智能建筑設計提供了寶貴的經驗和參考。

8.結論與未來展望

8.1 總結論

本文主要探討了建筑節能的現狀和發展方向，并且以新城建示范及智能建筑產業園（一期）為例分析了其節能技術的應用效果。近年來，全球范圍內越來越多的國家和地區通過發展近零能耗建筑、倡導節能環保的理念，采用高效隔熱、節能技術和可持續能源，改變建筑物的設計方向，以期降低碳排放、提高能源利用效率，實現建筑產業的可持續發展。

然而，建筑節能領域存在的問題依然不容忽視。由于相關技術和設備成本較高，建筑節能所涉及的領域也較為復雜，許多節能技術的應用還需要不斷研究和完善。在實踐中，人們的節能意識和習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和推進。

8.2 未來展望

隨著全球環保理念不斷推廣和建筑節能技術的不斷創新，建筑節能在未來將依然具有廣闊的發展前景。未來，建筑節能的提高可從以下幾方面展開：

（1）技術創新：建筑節能需要廣泛采用新材料、新技術和新設備，以減少能耗和碳排放。例如，運用高效隔熱、照明系統、采用生物質循環利用等技術，以便建筑能夠隔熱保溫高，達到減少建筑物對維護、能源和其他資源的不必要消耗。

（2）政策制定：政府和各級政府機構帶頭推廣節能和環保理念，在制定和執行有力的政策措施的同時，鼓勵技術創新，促進近零能耗建筑的普及和發展。例如，加大對該領域的扶持資金和補貼，增加研究項目以及促進各種節能技術的投入、應用和推廣。

（3）信息共享：在全球范圍內共享關于鄉村和城市的節能現狀和最佳實踐的信息，也是推動建筑節能實現的重要途徑。通過建立協作網絡，促進跨領域交流、能源有效性評估和發布相關信息，從而加速推動相關技術和成果的應用。

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

結語：

隨著科技的發展和應用，建筑節能領域也將在未來繼續取得新的突破和創新。人們逐漸形成的節能理念、優越的綠色建筑技術以及市場和社會的共同參與將會推動建筑節能領域的進一步發展和提升。在未來，綠色建筑的發展將會成為建筑領域的重心，綠色建筑的普及將加快建筑節能的發展進程。