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文檔簡介

近零能耗建筑規模化推廣政策、市場與產業研究我國近零能耗建筑自2011年起步試點,目前建成和在建項目已經接近1000萬平米,已經完成的近零能耗建筑項目其室內環境品質大幅提升、建筑能耗大幅下降,目前已經初步呈現從單體到規模化推廣的態勢。為推動近零能耗建筑從單體向規模化發展,本報告開展既有激勵政策研究、市場化評價體系建設研究、產業發展預測和最佳案例研究4項工作。1.

近零能耗建筑既有政策與推廣建議研究1.1

近零能耗建筑發展概況截止到

2019

年底,我國城鄉建筑總量已達到

620

m2,建筑能耗約占社會總能耗的

22%,并且將隨著人們生活水平和對室內環境要求的提高持續攀升,因此建筑節能成為應對全球能源危機和實現綠色低碳與可持續發展的重要手段。不斷降低建筑能耗、提升建筑能效和利用可再生能源、推動建筑邁向超低能耗、近零能耗和零能耗始終是建筑節能領域的中長期發展目標,受到各界廣泛關注和深入研究。我國在

2011

年與德國能源署開展“中國超低能耗建筑示范項目”

合作,首次借鑒德國

PassiveHouse被動房技術體系,成功建設了河北秦皇島“在水一方”等符合我國國情的超低能耗建筑示范項目;2013年與美國合作開展了近零能耗、零能耗建筑節能技術的研究,建成中國建筑科學研究院近零能耗建筑示范工程;2017

年,住建部建筑節能與綠色建筑“十三五”規劃中首次明確提出大力發展超低能耗建筑;2019

年,首部引導性建筑節能國家標準《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019

頒布,提出超低能耗、近零能耗和零能耗建筑的定義并規定室內環境參數與能效指標,為我國

2025、2035

2050

中長期建筑能效提升目標奠定理論基礎。截止

2020

6

月,我國在建及建成超低能耗建筑項目超過

900

m2

,其中大部分項目分布在北京市、河北省、河南省和山東省,這四個省市累計在建及建成超低能耗建筑示范項目

164

個,總面積

573.32

m2

。其中,北京超低能耗建筑示范項目共計

32

個,示范總面積

66

m2

;河北省建設超低能耗建筑

67

個,建筑面積

316.62

m2

,其中竣工

22

個項目共計

55.52

m2

,在建

45

個項目共計

261.1

m2

;河南省鄭州市目前超低能耗建筑示范項目

12

個,總面積約為78.4

m2

;山東省省級示范工程

7

59

個,總建筑面積達

112.3

m2。1.2

近零能耗建筑既有政策研究1.2.1

既有政策文件激勵政策對超低能耗建筑發展起到關鍵性推動作用,十三五時期我國各地超低能耗建筑相關政策的出臺絡繹不絕,尤其是

2020

1

月,為推進住房城鄉建設領域高質量綠色發展,加快促進建筑行業轉型升級,河北省、黑龍江省、河南省、重慶市、保定市及青島市相關省市又競相出臺支持超低能耗建筑發展的專項規劃、實施方案及指導意見等綱要性文件,進一步明確了超低能耗建筑發展目標、任務與路徑;對超低能耗建筑項目給予資金補貼、外墻保溫不計入容積率核算等多種政策激勵;提出了通過優化產業布局、支持科技創新、完善標準體系等手段加強超低能耗建筑產業培育,為我國超低能耗建筑規模化發展和創新發展奠定了良好的開局。截止到

2020

6

月,我國共有

10

個省及自治區和

17

個城市出臺了共計

47項政策,對超低能耗建筑項目給出明確發展目標或激勵措施。2015

年,江蘇省海門市人民政府出臺《市政府關于加快推進建筑產業現代化的實施意見》,首次明確規定超低能耗建筑項目

2017

年完成比例

5%、2020年完成比例

10%的工作目標后,2016

年,北京市出臺“推動超低能耗建筑發展行動計劃”(2016-2018),提出三年內建設

30

m2示范建筑目標;青島市發布十三五建筑節能與綠色建筑發展規劃,明確

2020

年超低能耗建筑

100

m2發展目標。1.3.2

政策范圍不斷擴大目前,隨著各地超低能耗建筑試點示范不斷落成,行業呈現迅速發展態勢,超低能耗建筑規模化推廣得到了各地政府的大力支持,相關激勵政策逐漸從超低能耗建筑技術導則、示范試點項目、規模化推廣和房地產方面,擴大至產業發展、節能環保、人才培養和宣傳引導等領域,政策級別逐步提高,覆蓋面逐步擴大。各激勵政策級別和針對領域如下圖

1-4

所示:1.3.3

激勵力度逐步提升以河北省和鄭州市為例可以看出,超低能耗建筑的資金獎勵力度在逐漸提升:河北省在

2016

7

月,《河北省科技創新“十三五”規劃》中規定,超低能耗示范項目獎勵資金為

10

元每平方米、不超過

80

萬每個;既有改造超低能耗建筑項目

600

元每平方米、不超過

100

萬每個;2017

12

月,《關于省級建筑節能專項資金使用有關問題的通知》中將超低能耗建筑的資金獎勵提高到

100元每平米、不超過

300

萬每個;到

2020

2

月,《河北省大氣污染防治(建筑節能補助)專項資金管理辦法》中又將其提升至

400

元每平方米、不超過

1200萬每個。每平方米資金獎補增加約

40

倍、單個項目最多獎勵資金增加約

15倍。河南省在

2018

12

月《河南省節能和資源循環利用專項資金及項目建設管理辦法》規定超低能耗建筑項目的資金獎勵為

100

元每平方米、不超過

500萬每個;到

2018

8

月,鄭州市《關于發展超低能耗建筑的實施意見》中規定超低能耗建筑獎勵資金為

300-500

元每平方米、不超過

1000-1500

萬每個;隨后焦作市在

2018

12

月發布《焦作市冬季清潔取暖財政專項資金管理暫行辦法》,規定超低能耗建筑獎勵資金為

1000

元每平方米、不超過

2000

萬每個;每平方米資金獎補增加約

10

倍、單個項目最多獎勵資金增加約

4

倍。1.3.4

發展目標中長明確各省市及自治區在部分超低能耗建筑相關政策文件中明確規定了十三五時期(2016-2020)、十四五時期(2021-2025)和之后到

2035

年的短、中、長期超低能耗建筑項目規劃面積,如下圖

1-5

所示:由上圖可以看出,4

個省及自治區、10

個城市提出了十三五期間(2016-2020)超低能耗建筑建筑規劃目標共計

1161.2

萬平方米,已經超過《建筑節能與綠色建筑發展十三五規劃》中提出

1000

萬平方米的建設目標,主要以保定市(280

萬)、石家莊市(170

萬)、青島市(100

萬)、和江蘇省(100

萬)貢獻較大;河北省和青島市提出了十四五時期(2021-2025

年)超低能耗建筑的規劃面積目標共

1300

萬平方米,可以看出河北省的新規劃面積目標比前五年有極大提升,約是十三五時期的

3

倍、青島市新規劃目標面積達到十三五時期規劃目標的

4

倍;目前已有保定市和青島市給出了

2035

年超低能耗建筑面積規劃長期發展目標共

1800

萬平方米,遠超各省市及地區短、中期規劃面積,表明超低能耗建筑在全國范圍內的規模化推廣態勢已經逐步出現并迅速發展。1.4

激勵措施匯總各地政策中針對超低能耗建筑項目的激勵內容主要分為圖

1-6

中的

15

類內容。可以看到在所有激勵方法中,規劃目標占比最大,約占全部激勵措施種類的

29%,接下來是資金獎補和容積率獎勵,分別占

25%和

10%。其余各方法推行數量如圖

1-6

所示,對同一地區不同政策文件內激勵政策進行累加。對于上述

15

類主要鼓勵措施,按照其激勵模式和鼓勵力度可分為流程支持、間接經濟效益和直接資金獎勵。(3)不同氣候區配套政策建議目前我我國嚴寒和寒冷地區部分省市已經出臺了超低/近零能耗建筑設計標準,唯獨夏熱冬冷和夏熱冬暖地區還缺少具有針對性的超低/近零能耗建筑研究及施工標準與工程案例。據統計,截止到

2020

6

月,夏熱冬冷地區有

3

個省3

個市發布

6

項政策,占比

12.7%;而夏熱冬暖地區的廣東省發布政策

1

項,僅占比

2%。由于超低/近零能耗建筑收到不同氣候區氣候特征影響較大,因此必須因地制宜的針對不同氣候區對近零能耗建筑的影響特點給出相應的激勵政策和配套技術支持。1.嚴寒與寒冷地區以

2020

1

月發布的《河北省被動式超低能耗建筑產業發展專項規劃(2020-2025)實施方案》為例,可以看到以河北省為代表的寒冷地區,對超低/近零能耗建筑制定了全面且宏大的發展目標,顯著提高超低/近零能耗建筑占新建建筑比例;同時對全產業鏈產值目標進行規定,到

2025

年計劃將超低能耗建筑產業培育為支柱產業,通過壯大產業集群、培育領軍企業、開展關鍵共性技術攻關、開展新型建材三品工程、推廣節能建筑示范下鄉、促進產城融合示范、打造產業合作示范平臺、推動領軍企業上云和建立健全支撐體系等路徑,全面實現打造全產業鏈體系、優化產業發展布局、推進技術創新、完善產業標準體系和促進深度融合的目標。2.夏熱冬冷地區以上海市住建委

2020

5

月發布《上海市綠色建筑管理辦法(草案)》為例,可以看到以上海為代表的夏熱冬冷地區明確鼓勵超低能耗建筑的發展,通過加強符合本市氣候特點、資源條件的超低能耗建筑技術、標準與產品研發,推廣超低能耗建筑示范應用。目前夏熱冬冷部分地區僅頒布了綠色建筑等實施方案或條例,缺少有針對性的超低/近零能耗建筑政策,同時由于氣候特點,導致原有產業結構與現有超低能耗建筑供應鏈未能契合,且對超低能耗建筑認知不全面,使夏熱冬冷地區缺乏先天優勢。3.夏熱冬暖地區:對于以空調能耗為主的夏熱冬暖地區,應該結合夏熱冬暖地區氣候特點和節能策略、技術措施及常規節能做法,提出針對該氣候類型地區的超低能耗建筑技術體系。以廈門市某超低能耗建筑示范建筑為例,對該建筑的外墻與傳熱系數及保溫隔熱性能、外窗遮陽系數等因素對冬夏季供暖和空調負荷及節能貢獻率的影響特性進行了研究,可以發現當外墻傳熱系數降低到

1W/m2K時,節能率變化不太明顯;空調能耗遠高于供暖能耗;外窗隔熱性能對建筑能耗影響高于外窗保溫性能的影響;我國超低能耗建筑采用的高建筑氣密等級不符合夏熱冬暖地區加強通風的節能措施技術路線。2.

近零能耗建筑測評標識體系與標準研究2.1

國際近零能耗建筑評價體系建筑是全球能源需求不斷增長的關鍵驅動因素,而建筑行業內部的發展,例如空調使用數量的增加正在對全球能源和環境趨勢產生重大影響。如果我們不能降低建筑的能耗,能源消費的持續增長終將影響到我們所有人。2015

12月聯合國氣候變化大會(UNCCC)通過《巴黎協定》:本世紀全球平均氣溫上升幅度控制在

2℃以內,并將全球氣溫上升控制在前工業化時期水平之上

1.5℃以內。大會首次將建筑節能單獨列為會議議題。2017

11

月,世界綠色建筑委員會(WorldGBC)提出了“2050建筑全零碳”目標:到

2030年,所有新建建筑實現凈零能耗,到

2050

年,所有建筑達到凈零碳運行。根據國際能源署(IEA)發布的《2019

年全球建筑現狀報告》數據顯示:建筑行業仍然占據與能源相關的二氧化碳排放總量的

39%,以及終端能源消耗量的

36%。未來幾年,新建建筑數量或將保持高速增長,這將對建筑行業實現“截至

2030

年,建筑業能源強度改善

30%”

的目標帶來挑戰,從而為兌現《巴黎協定》目標設置障礙。因此,追求更高能效的建筑一直是世界各國降低能耗,應對氣候變化的重要手段之一。從世界范圍看,美國等發達國家和歐盟盟國為應對氣候變化和極端天氣、實現可持續發展戰略,都積極制定建筑邁向更低能耗的中長期(2020、2030、2050)政策和發展目標。隨著建筑節能理念的深入,各國對零能耗建筑的發展越來越重視。通過建筑節能標準不斷提升,引導新建建筑和既有建筑逐漸提高節能減排性能,推動建筑邁向更低能耗、實現建筑達到零能耗和碳中和正在成為全球建筑節能的發展趨勢。而現階段零能耗建筑在經濟和技術上的難度都較大,各國普遍采用逐步發展的技術策略,即逐步降低建筑能耗,先實現近零能耗,再實現零能耗。從提出“零能耗建筑”概念至今已有40余年,雖然世界范圍內沒有統一的“零能耗建筑”的定義,但對于零能耗建筑有一點是明確的,即能源消耗的數值為零。而近零能耗建筑的定義則由于世界各國經濟不平衡,氣候差異大等原因,沒有統一明確的量化節能目標。各國紛紛提出了相似但不同的定義,并建立適合本國特點的技術標準及技術體系,主要有超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑及被動房。從定義涵蓋范圍看,被動房隸屬于近零能耗建筑;零能耗建筑較近零能耗建筑更增加了智能電網、分布式能源等概念,強調建筑產出的能量大于消耗的能量,其實質與零能耗建筑、產能建筑一致。在近零能耗建筑建成后,保證室內環境舒適的前提下,是否達到相關的設計參數和用能指標,對近零能耗建筑的發展至關重要,將直接影響著近零能耗建筑在未來的健康發展。為了保證近零能耗建筑能耗目標的最終實現,還需在檢測技術的支撐下開展近零能耗建筑的評價技術研究,并在此基礎上開展相關的評價工作。歐美等發達國家近零能耗建筑發展迅速,推廣前景可觀,并出現了一些具有專屬技術品牌的技術體系,如德國“被動房”PassiveHouse、瑞士Minergie近零能耗建筑等體系。2.2

我國近零能耗建筑評價早期探索我國的近零能耗建筑發展歷程主要分為三個階段:第一階段:引入歐美等發達國家技術體系的早期探索;第二階段:《被動式超低能耗綠色建筑技術導則(居住建筑)》在我國試行;第三階段:以國家標準的形式形成適合我國國情的,自有的近零能耗建筑技術設計、施工、認證體系。大量成功的建筑節能工作減緩了我國建筑能耗隨城鎮建設發展而持續增高的趨勢,現階段

65%的節能設計標準已經基本普及。但要早日實現建筑能耗達峰的目標,發展近零能耗建筑已成為大勢所趨。相比歐美等發達國家,我國近零能耗建筑研究發展起步較晚,體量相對較小。但是從發展機遇上來看,目前正處于蓬勃發展的關鍵時期。從

2015-2019

年,9

個省及自治區,13

個城市相繼出臺

28

項政策文件,推動近零能耗建筑發展。2.3

近零能耗建筑測評體系2.3.1《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-20192.3.2《近零能耗建筑測評標準》T/CABEE003—20192.3.3

中國建筑節能協會近零能耗建筑評價管理辦法2.4

首批示范項目概況與能效指標2.4.1

總體情況2019

11

11

日,中國建筑科學研究院作為首批第三方評價機構,在北京組織召開了“2019

年第一批近零能耗建筑項目評審會”。截至

2019

年底,全國已有

18

個項目獲得超低、近零、零能耗建筑。其中

12

個項目由中國建筑科研究院負責組織評價,并于

2019

11

28日,在鄭州市舉辦的第六屆全國近零能耗建筑大會上進行項目授牌。在大會開幕式上,由中國建筑節能協會李德英秘書長、超低能耗建筑分會徐偉理事長為

12

個示范項目頒發標識證書。首批評價項目中,居住建筑

3

個,公共建筑

9

個。從氣候分區來看,寒冷地區

8

個,夏熱冬冷地區

4

個。2.4.2

項目概況與能效指標評級標識等級以能效指標來約束進行判別,能效指標包括建筑能耗綜合值、可再生能源利用率和建筑本體性能指標三部分,三者需要同時滿足要求。量化指標采用絕對能耗數值和相對節能率兩種方式,能耗統計的計量單位以一次能源消耗為主。對于居住建筑通過建筑能耗綜合值進行約束即單位面積年供暖、通風、空調、照明、生活熱水、電梯的終端能耗量和可再生能源發電量,統一換算到標準煤當量后,兩者的差值。公共建筑由于建筑體量、建筑形式和建筑功能都相對多樣,因此通過建筑綜合節能率進行約束。建筑綜合節能率是指設計建筑和基準建筑的能耗綜合值的差值,與基準建筑的建筑能耗綜合值的比值。如表

2-7

所示圖

2-16

是獲評項目指標分布情況,達到近零能耗標準指標要求以上項目為

6

個,其中包括

1

個獲評零能耗建筑評價標識。獲評超低能耗建筑評價標識

6

個,其中包括

3

個居住建筑和3

個公共建筑。圖

2-17

是近零能耗建筑能效指標圖。6

個獲得近零能耗建筑的項目均為公共建筑,滿足綜合節能率大于

60%,可再生能源利用率大于

10%的目標。6

個超低能耗建筑包括公共建筑和居住建筑,分別以綜合節能率和能耗綜合值進行判定。示范項目均按照《近零能耗建筑技術標準》的技術路徑進行設計施工,滿足標準的各項要求,因地制宜地利用自然條件實現了超低/近零/零能耗目標。2.5

示范項目技術應用12

個示范項目因地制宜地利用自然條件,營造舒適健康的室內環境,提高建筑使用壽命,極大降低能源消耗,均有各自技術特點,但總的來說核心技術是一致的:通過建筑被動式設計、主動式高性能能源及可再生能源系統應用,最大幅度減少化石能源。示范項目技術路徑具體措施包括:被動式設計:優化建筑布局、朝向和體形系數,并注重與氣候的適宜性。通過使用高性能圍護結構、無熱橋的設計與施工等技術,提高建筑整體氣密性。以遮陽、自然通風、自然采光等被動式技術手段降低建筑物的能量需求。能源系統和設備效率提升:能效的持續提升是建筑能耗降低的重要環節,應優先使用能效等級更高的系統和設備。包括暖通空調、照明及電氣系統。通過可再生能源系統對建筑能耗進行平衡和替代:充分挖掘建筑本體、周邊區域的可再生能源應用潛力,對能耗進行平衡和替代。2.5.1

高性能圍護結構相比國家節能標準現階段

65%的目標,《近零能耗建筑技術標準》對外圍護結構的熱工性能提出了更高的要求。因此開發高性能的建筑圍護結構部件,更好的滿足建筑的保溫隔熱要求,達到良好的室內居住環境和降低能耗的目的是近零能耗建筑的基礎工作,也是關鍵性工作。在外圍護結構的所有部件中外墻、門窗和屋面尤為重要。非透光圍護結構通過外墻的熱損失占建筑熱損失的

30%,保溫隔熱措施是達到近零能耗建筑圍護結構傳熱系數要求的重要措施。目前市場上常用的墻體保溫材料主要分為有機類(如聚苯板、擠塑板、聚氨酯、酚醛板等

)、無機類(如珍珠巖類、泡沫水泥、膨脹玻化微珠、發泡陶瓷、巖棉、

YT新型墻體保溫材料等)、復合材料類(膠粉聚苯顆粒等)三大類,共

15

種。從保溫隔熱性能上來看,膠粉聚苯顆粒保溫砂漿、無機保溫板、EPS保溫板以及

XPS保溫板的保溫性能是逐漸升高的。XPS的完全封閉孔式發泡化學結構與其蜂窩狀物理結構,使其具有輕便、耐久、高強度的特點,因此在示范項目中使用最為廣泛。其次為巖棉板,由于其較高的抗沖擊性和良好的耐火防潮性能,以及較低的價格,在超低能耗建筑市場中占有較大份額。圖

2-19

為示范項目中的保溫材料使用情況。我國建筑墻體的保溫做法已經從單一材料保溫體到復合保溫墻體,

12

個示范項目均同時采用多種保溫材料對建筑外圍護結構進行保溫隔熱。復合墻體可分為外墻內保溫,外墻夾心保溫和外墻外保溫,目前外保溫體系為近零能耗建筑提高外墻熱工性能的主要技術措施。《近零能耗建筑技術標準》對近零能耗建筑非透光圍護結構平均傳熱系數做出規定,以滿足《標準》的能耗指標為目標。非透光圍護結構的傳熱系數限值不應該是唯一的,可以通過結合其他部位的節能設計要求進行調整,經技術經濟分析后確定。圖

2-21

給出了示范項目外圍護結構的保溫性能,寒冷地區的外墻傳熱系數均控制在

0.2W/(m2

·K)以下,屋面

0.14W/(m2

·K)以下。對于不同氣候和不同建筑類型的具體情況,均符合《標準》中對于圍護結構的限值要求。透光圍護結構外窗是建筑采光通風的重要通道,也是建筑保溫隔熱最薄弱的環節。一般來說居住建筑采用透光幕墻的比例很低,以外窗為主,窗墻面積比較小;而公共建筑中透光幕墻(主要是玻璃幕墻)的應用較多,窗墻面積比較大。因此,近零能耗建筑外窗(包括透光幕墻)熱工性能要求應區分居住建筑和公共建筑。選用高性能外窗是示范項目降低傳熱系數、減少透明圍護結構對整體節能效果影響的重要途徑。圖

2-23

給出了示范項目的外窗熱工性能。通過采用高性能的被動式外窗,傳熱系數均較《公共建筑節能標準》有大幅度降低。寒冷地區外窗的傳熱性能對冬季降低供暖需求有著重要的意義,本次寒冷地區示范項目的外窗傳熱系數在

0.8-1.0

W/(m2

·K)之間,居住建筑和公共建筑分別滿足《標準》中

1.2

W/(m2

·K)和

1.5

W/(m2

·K)的限值要求。夏熱冬冷地區的外窗傳熱系數在

1.2-1.6

W/(m2

·K),居住建筑和公共建筑分別滿足《標準》中

2.0

W/(m2

·K)和

2.2

W/(m2

·K)的限值要求。2.5.2

建筑整體氣密性建筑的整體氣密性是指建筑在封閉狀態下阻止空氣滲透的能力,用于表征建筑或房間在正常密閉情況下的無組織空氣滲透量。現階段建筑外圍護結構的熱工性能發展已越來越成熟,通過外圍護結構溫差傳熱導致的能耗可以大幅降低,因此,建筑的氣密性將會成為圍護結構傳熱的主要影響因素。此外,建筑氣密性對室內的熱濕環境質量、空氣品質以及隔聲性能的影響也至關重要,是近零能耗建筑的重要技術指標。中國在建筑整體氣密性方面的關注度較低,節能設計標準中只對建筑的局部構件的氣密性(門和窗)做了限制,在實際的設計和施工過程中常常忽略建筑整體氣密性的情況。《標準》根據不同的建筑類型、指標等級和氣候區域對建筑整體氣密性做出要求。超低、近零能耗居住建筑在嚴寒及寒冷區域的氣密性限值為

0.6,公共建筑為

1.0,其余地區的居住建筑氣密性要求均為

1.0,公共建筑無限制要求。要滿足建筑的氣密性要求,房屋應具有包繞整個采暖體積的、連續完整的氣密層。因此,為了使氣密性能夠達到規定要求,示范項目采用了以下主要措施來提高建筑的整體氣密性:l在建筑設計中采用簡潔的節點設計,盡量避免出現氣密性難以處理節點l選用高性能門窗及玻璃幕墻l選擇抹灰層、硬質的材料板(如密度板、石材)、氣密性薄膜等構成氣密層l通過一系列的精細化施工措施處理外圍護結構的連接節點,如:選擇適用的氣密性材料(如緊實完整的混凝土、氣密性薄膜、專用膨脹密封條、專用氣密性處理涂料等材料)做節點氣密性處理,包括門窗與外墻的連接;穿墻管道的密封處理;安裝開關插座孔洞的密封等等。外門窗與結構墻之間的縫隙應采用耐久性良好的防水隔汽膜。圖

2-25

給出了示范項目的建筑整體氣密性的情況,通過采用高氣密性門窗和整體氣密性設計,有效的提升了建筑氣密性,N50在

0.22~1.0

之間,均滿足限值要求。其中河北卉原建材有限公司科研樓和天津生態城南部片區

15

號塊地公屋二期

2B期住宅項目的建筑整體氣密性分別達到

0.22

0.3。《標準》雖然并未對夏熱冬冷地區的公共建筑做出要求,但是該氣候區的三個示范項目建筑整體氣密性分別為

0.6

1.0。2.5.3

被動式技術通過優化建筑整體布局、采用高性能外窗和墻體,以及提升建筑的整體氣密性等性能化設計,可以有效減少冬季供暖和夏季供冷需求。要進一步降低終端一次能源消耗,可通過遮陽、自然通風、自然采光等被動式技術手段降低建筑物的能量需求。圖

2-26是示范項目采用的被動式技術,包括自然采光,自然通風,遮陽以及通過綠色植物改善建筑微氣候和環境品質等。應用最廣泛的被動式技術為:自然通風、自然采光、遮陽技術。l自然通風自然通風首先要在建筑群總體規劃階段總體考慮,營造適宜微氣候。其次要在建筑單體室內平面布局設計時充分考慮對自然通風的有效利用,合理布置了門窗位置。自然通風能夠有效降低夏季和過渡季的空調能耗,尤其適用于溫帶氣候的很多建筑類型。根據夏熱冬冷地區臺州冠郡豪苑住宅項目的模擬數據,通過自然通風,制冷能耗在使用高性能圍護結構的基礎上再下降

8.4%l自然采光自然采光強弱變化不定,需要了解在任一給定時刻的建筑基址上有多少晝光可以利用,才能對天然光環境進行正確的設計和預測。自然采光的形式主要有側面采光和頂部采光,對于一般的自然采光空間來說,應盡量降低近采光口處的照度,提高遠采光口處的照度,使照度盡量均勻化。其中頂窗形成的室內照度分布比側窗要均勻得多,主要用于公共建筑。側窗是居住建筑中最易實現并最常用的采光形式。l建筑遮陽自然采光可以有效降低建筑的照明能耗,但是過多的太陽輻射可能會造成夏季房間的得熱量增加,供冷需求增大。如何平衡好冬季自然得熱、減少夏季太陽輻射得熱和自然采光是設計中的關鍵問題。示范項目均通過模擬手段對建筑的光環境進行分析,優化了自然采光方案,實現了近零能耗的采光和遮陽的平衡。分別采用了建筑外置/中置、光伏構件及綠植遮陽等方式。2.5.4

主動式技術主動式技術主要以提升用能系統整體能效為主,它是被動技術設計和可再生能源系統之間的結合。建筑大量使用能源系統和設備,其能效的持續提升是建筑能耗降低的重要環節。節能設備對于減少建筑能源需求至關重要,應優先使用能效等級更高的系統和設備。圖

2-30給出示范項目中主要應用的主動式技術。應用最廣泛的能效提升系統為:熱泵、新風熱回收、高效照明。l高效冷熱源系統冷熱源是建筑供暖空調系統的能耗主體,在同樣滿足建筑室內冷熱需求的條件下,不同的冷熱源方案最終的能耗通常也是不同的,對建筑總的能耗指標具有決定性意義。熱泵是達到近零能耗標準的一項重要技術,相比于傳統空調,熱泵不僅對制冷有要求(兩聯供機組),而且對制熱能效有要求。熱泵機組夏季制冷冬季制熱,對比夏季中央空調制冷冬季燃氣鍋爐采暖的方式,全年運行費用比燃氣鍋爐加中央空調系統的運行費用節省

40%以上,夏季制冷與風冷機組中央空調的運行費用幾乎相等。部分項目采用了新風熱泵一體機、能源環境一體機等高性能設備,可以進一步的提高能效。l高效照明系統照明系統的能耗一般占建筑能耗的

20%-40%,作為綠色節能光源的代表,LED照明成為最具市場潛力的行業熱點。相對于技術更加成熟的光源,LED照明節能在

70%以上,光線質量高,基本上無輻射,屬于典型的綠色照明光源。其應用在住宅中還可以減小室內發熱量,降低室內空調負荷。自然采光配合

LED燈具+智能照明系統是降低建筑整體能耗的有效途徑。l新風熱回收設置高效新風熱回收裝置是近零能耗建筑的主要特征之一,不僅可以滿足室內新風量供應要求,而且通過回收利用排風中的能量降低建筑供暖供冷需求及系統容量,實現建筑近零能耗目標。《標準》對新風熱回收裝置的換熱性能要求為:顯熱交換律不低于

75%,全熱交換率不低于

70%。所有示范項目均滿足要求,熱交換率最高可達

85%.l末端能效提升在暖通空調系統中,采用毛細管頂棚輻射、輻射板、地臺風盤、重力柜等多種空調末端形式,能夠進一步提高能源系統效率。2.5.5

可再生能源利用《標準》根據不同的建筑等級對可再生能源利用率做出規定,對于近零、零能耗公共建筑和居住建筑的可再生能源利用率需大于

10%。從目前獲得超低、近零能耗建筑評價標識的項目統計來看,建筑中使用熱泵、太陽能光伏發電、太陽能熱水等技術的比例較大。利用太陽能等可再生能源替代常規能源,解決建筑的采暖空調、熱水供應、照明等,不僅能夠降低建筑能耗,還有助于改善能源結構。應用最廣泛的可再生能源系統為:熱泵、光伏發電、太陽能光熱。l熱泵熱泵的優點不僅限于提高能源系統的效率,其冷熱源為空氣、土壤等可再生能源。熱泵作為高效利用可再生能源的技術手段,能效高,可同時供熱供冷,還可以供應生活熱水,能完美的匹配近零能耗建筑的需求。l光伏發電隨著全球能源短缺和環境污染等問題日益突出,太陽能光伏因其清潔、安全、便利、高效等特點成為各國普遍關注和重點發展的新興產業。據統計自

2013

年起,我國光伏發電新增裝機容量連續

4

年超過

10GW,穩居全球第一。在大力發展近零能耗建筑的背景下,光伏發電是實現建筑能耗平衡和替代的常用技術。獲得近零能耗建筑標識的

6

棟建筑均安裝了光伏發電系統。l太陽能光熱將春夏秋三季的太陽能儲存起來,在冬季用于集中采暖和熱水供應,是常見的太陽能光熱系統形式。其技術路徑符合近零能耗建筑高能效和可再生能源最大化利用的要求。示范項目中,水岸恬園二期

92#樓和天津生態城

15號地塊二期

2B期兩個住宅項目

80%以上的生活熱水由太陽能光熱系統供應,

天友·零舍

綠色智慧鄉村核心技術集成與示范項目由太陽能承擔冬季供暖負荷。2.6

技術發展新趨勢隨著近零能耗建筑技術體系逐漸完善,從早期的摸索嘗試階段逐漸向以實際應用轉變。近零能耗建筑探索嘗試的建筑形式范圍逐漸擴大,既有建筑近零能耗改造,裝配式+近零能耗建筑等新的探索逐步開始進行。為進一步提升近零能耗建筑設計標準,推動產業發展,全面覆蓋,還需要對各類型建筑進行評價認證,鼓勵其發展,使近零能耗建筑全方位,大面積的普及開來。2.6.1

既有建筑改造探索起步對于既有建筑,采取“大拆大建,推倒重來”的模式,易造成資源的極大浪費。通過對既有的建筑按照節能設計標準進行改造,使建筑物圍護結構(含墻體、屋頂、門窗等)和供能系統的效率符合相應的建筑節能設計標準的要求,是減緩我國建筑能耗增長趨勢的重要舉措。截止

2018

年全國累計改造面積為

15.96

億平米,仍有大量建筑具備節能改造潛力。示范項目近零能耗改造案列(1)北京市建筑設計研究院有限公司

C座科研樓改造改造方案:加固和改造:建設年代早,老舊程度嚴重,圖紙缺失。根據建筑結構、管道等老舊程度,結合近零能耗、綠色建筑等技術需求進行近零能耗改造,探索老舊建筑近零能耗改造的技術形式。局部拆除:原有南向、東向外墻為保溫填充墻,拆除后整體改為復合式內保溫外墻而不影響建筑外立面。改變能源系統:原本采用單位集中冷熱源,重新為建筑設置獨立的空氣源熱泵系統提升能源使用效率。(2)天友·零舍

綠色智慧鄉村核心技術集成與示范項目:改造方案:局部拆除、保留、改造:拆除北側現狀房屋和前院廂房,新建建筑采用裝配式模塊木框架形式,保留前院正房進行零能耗改造被動式藝術化:改造維護體系、使用鄉土建材、使用特色材料、空間藝術化、形成圍合庭院式景觀花園。主動式技術化:太陽能采暖、空氣源熱泵和光伏發電技術集成應用,打造高可再生能源利用率的零煤耗鄉建改造項目。2.6.2

近零能耗+裝配式漸成熱點裝配式建筑采用工廠化制造,現場拼裝的生產方式,大大減少了現場消耗人工量和原材料使用量,縮短建設周期,高度契合了近零能耗建筑節能減排、綠色環保的理念。這兩項建筑發展的主要創新技術的結合成為我國建筑業科學發展的主要趨勢。2017

2

月,住建部《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”規劃》提出到

2020

年,建設超低能耗、近零能耗建筑示范項目

1000

萬㎡以上。2017

9

月,《中共中央國務院關于開展質量提升行動的指導意見》明確要“因地制宜提高建筑節能標準,大力發展裝配式建筑”。在未來

10

年,我國的裝配式建筑在新建建筑面積中的比例將從目前的不足

5%上升到

30%。2019

年,裝配式建筑+近零能耗建筑首次列入國家“十三五”課題中,獲得關注。2020

年,北京市發布裝配式建筑補貼等政策。l鋼結構裝配式近零能耗建筑鋼結構裝配式建筑是在工廠生產建筑部品部件,到施工現場裝配施工,不僅具有節能環保,減少污染的特點,鋼結構還可循環使用,節約資源。因此,裝配式建筑在未來有著巨大的空間,在政府發布規范政策和正確引導下,未來的裝配式建筑將更快發展。北京市建筑設計研究院有限公司

C座科研樓改造項目不僅為既有近零能耗改造項目,同時也是裝配整體式近零能耗建筑,通過現場拆除和加裝箱體結構實現預應力裝配整體式板柱體系。因其屬于老舊辦公樓改造項目,預制率相對較低。河北卉原建材有限公司科研樓為鋼結構裝配式超低能耗建筑。l木結構裝配式近零能耗建筑現代木結構建筑作為一種自然的裝配式建筑,更具有綠色環保,舒適耐久,保溫節能、結構安全等性能。以僅使用鋼筋和混凝土建材為基準建筑,木材生產階段碳排放量可以降低48.9%-94.7%,全壽面周期可節省

8.6%-13.7%的二氧化碳排放。其中南京江北新區人才公寓(1

號地

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