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綠建訪談 | 徐偉:探索中國建筑節能創新之路
時間:2025-02-06 09:43:38 作者:GBWindows 來源:行業網站 閱讀:366內容摘要:【編者按】“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”,這是中國向國際社會作出的莊嚴承諾。國際綠建聯盟圍繞城鄉建設綠色低碳發展主題,廣邀專家開展訪談,為城鄉建設高質量發展提供決策參考。徐偉全國工程勘察設計大師中國建研院首席科學家、總工程師 長期從事建......【編者按】
“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”,這是中國向國際社會作出的莊嚴承諾。國際綠建聯盟圍繞城鄉建設綠色低碳發展主題,廣邀專家開展訪談,為城鄉建設高質量發展提供決策參考。
建筑領域是我國能源消耗和碳排放的主要領域之一,今年3月,國務院辦公廳轉發國家發展改革委、住房城鄉建設部《加快推動建筑領域節能降碳工作方案》,為推動建筑領域節能降碳工作提供了重要指引。作為建筑節能領域的專家,您如何看待《工作方案》對我國建筑行業節能降碳工作的推動作用和指導意義?
《加快推動建筑領域節能降碳工作方案》是近年來城鄉建設綠色發展領域最關鍵、最具有權威性的一個指導文件。
自2020年雙碳目標提出以來,全國各行各業積極響應,為實現綠色低碳轉型、可持續發展做了大量努力,取得了很好的成效。城鄉建設領域按照中央、國務院的要求做了一系列相關部署,在科技、標準、工程示范以及科普教育等方面做了許多努力。《工作方案》在梳理總結過去工作成果的基礎上,提出了清晰的路徑,詳細闡述了指導原則、發展目標和具體的任務措施等。其中12項重點任務涉及城鄉建設多個方面,涵蓋了從城市到農村的廣泛區域,包括新建建筑和既有建筑節能改造、傳統能源轉型升級、能源迭代與新能源的發展、城市更新以及滿足人們對美好生活向往的住房需求等多個方面,提出了具體、切實可行的措施。
《工作方案》是對《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》這一宏觀政策的具體落實和操作性指導,它為我們在實現雙碳目標的道路上提供了明確的行動指南。《工作方案》中有三項工作內容與《意見》一致,這意味著,當前我們的任務已經從建筑行業的節能降碳擴展到了整個社會的綠色轉型發展。近期國家發改委等部委還發布了關于《加快構建碳排放雙控制度體系工作方案》,也是貫徹《意見》的一個具體體現,為未來節能降碳從用能雙控到碳排放雙控的轉變提供了指導。
隨著“雙碳”戰略的提出,我國的城鄉建設工作面臨著新的挑戰和機遇。城鄉建設領域的綠色低碳發展已經邁入一個新的階段,我們要設定更高的工作標準,承擔更具體的工作任務,相信在《工作方案》的指導下,城鄉建設領域的綠色低碳轉型工作將更有實效。
2023年12月,您主編的國家標準《零碳建筑技術標準》(下稱《標準》)順利通過專家組審查。能否請您簡單介紹下《標準》的主要內容,該《標準》對推動城鄉建設領域實現碳中和碳達峰目標又有哪些新的技術發展指引?
《零碳建筑技術標準》是節能減排綠色發展的一個重要抓手,建筑節能經過40年的發展,標準的作用至關重要,節能減排一方面關乎公共利益,需要公共政策的引導,另一方面,也需面對市場的實際需求。因此,強有力的標準對于指導和規范城鄉建設領域的綠色低碳轉型至關重要。
2021年,住建部下達了制定國家零碳建筑技術標準的計劃,這是響應“雙碳”戰略在城鄉建設領域的重要行動。《零碳建筑技術標準》由中國建筑科學研究院牽頭,聯合全國40多家高校、研究機構、設計院和知名企業共同參與編寫。經過三年的共同努力,《標準》從初稿、征求意見稿、送審稿到報批稿,目前正在相關部門進行審批。
《標準》主要明確了新建建筑、既有建筑碳減排的發展方向、實現路徑和評價體系,涵蓋了單體建筑和以建筑為主體的園區兩大類。在碳排放類型上,《標準》主要關注能源消耗產生的二氧化碳排放,同時也考慮了其他領域的排放,但對后者不做強制性規定。根據我國的實際情況和發展基礎,我們設定了三個等級:低碳建筑、近零碳建筑和零碳建筑,園區也同樣分為三個等級。這個分級方法在全球范圍內具有創新性和領先性,與國際上通常討論的零碳概念不同,充分考慮了我國與發達國家在發展基礎上的差距,我國經濟發展的不平衡性,包括東西部差異、城鄉差異,以及太陽能等資源的地區性差異。相較而言,發達國家更多強調建筑最終達到零碳排放的最高形式,這往往依賴于整個能源系統的轉型,而我們更加強調建筑自身的貢獻。因此在建筑領域的自主減排方面,我們賦予了更高的權重,這是我們與發達國家的一個顯著區別。第二個區別在于,我們的工作緊密圍繞國家的雙碳目標分階段有計劃有步驟地展開,包括第一階段碳達峰和第二階段碳中和。而發達國家的做法分為兩大類:一類是全面包括所有溫室氣體,另一類則以能源消耗為主。不同的起步階段考慮反映了各自的國情和策略。
《標準》在控制指標上實行的是絕對碳排放量和減碳率的雙控策略,有助于不同類型的建筑、采用不同的設計手法能實現減排目標。因為不同建筑類型如住宅和復雜公共建筑的減排路徑和方法各有差異,所以為適應不同建筑的特點,設定相對的減碳率是必要的。同時,從全社會的角度來看,了解建筑的絕對減碳量至關重要,比如單位面積或人均碳排放量。《標準》采用雙路徑雙指標控制方法,不僅確保了規范性,也提供了靈活性,便于實際操作和推廣。
《標準》中特別提出了全生命周期零碳建筑的概念——全過程零碳建筑,涵蓋建筑從材料生產、運輸、建造到最終再利用的整個生命周期,有助于更好地理解和操作零碳建筑的實踐,包括建材的生產、運輸、建造過程,以及建筑壽命結束后的材料再利用。當然,目前大部分建筑尚未達到其壽命期,這一概念更多地體現了一種理念。
《標準》既吸收了國際上的成熟經驗和做法,又緊密結合了我國的實際情況,特別是體現了我國的政策體系、管理制度和技術路徑。因此,我們期待社會各界對《標準》給予更多關注和支持,并提出寶貴意見。《標準》一旦實施,將有力指導和規范我國低碳、近零碳及零碳建筑的發展,為城鄉建設領域的節能減排工作做出重要貢獻。
您組織開展的國家重點研發項目“零碳建筑項目科技示范工程”中,夏熱冬冷地區示范工程數量占比達到63.33%,建筑面積占比為54.46%。2023年7月,江蘇設立“城鄉建設碳達峰碳中和先導區”,一年多來,江蘇一直積極推動先導區相關建設工作。能否請您結合零碳建筑技術體系在夏熱冬冷區域的相關研究成果,為江蘇雙碳先導區的建設提些建議
在“十四五”期間,國家為了支持城鄉建設領域節能減排,專門設立國家重點科技研發計劃項目——“零碳建筑控制指標及示范工程”。該項目由我的團隊聯合其他單位共同承擔,成為“十四五”期間首個國家重點研發計劃的節能減排項目。根據國家科技部和住建部要將研發成果在實踐中應用和檢驗的相關要求,我們建立了全國范圍內的科技示范工程,即“零碳建筑項目科技示范工程”。示范工程的管理遵循科技部和住建部規定,通過嚴格的評審流程來確定。由于條件限制,示范工程的淘汰率可能超過50%。夏熱冬冷地區示范工程數量占比超過60%。江蘇所在的夏熱冬冷地區是我國人口密集、經濟發達的地區,具有獨特的氣候特征,在全球范圍內具有代表性。在全球范圍內,只有美國部分地區的氣候特征與我國相似,即冬季寒冷、夏季炎熱,四季分明。這樣的氣候條件對節能減排而言是巨大的挑戰。除了解決建筑領域的普遍問題,核心任務是應對夏季降溫、冬季采暖需求,以及其他如濕度控制等特殊問題。這對住宅和建筑科技來說無疑是一項挑戰。如果能夠成功解決這些問題,那么南北方的許多問題都可以借鑒這些解決方案,因此,夏熱冬冷地區的建筑科技發展具有其獨特性。
江蘇省在節能降碳方面給我留下了深刻印象。早在80年代末90年代初,我參與的第一個夏熱冬冷地區的節能建筑項目就在江蘇無錫——無錫沁園新村的節能住宅樓。在當時全國還未廣泛開展建筑節能的背景下,江蘇就已有了超前的意識,成為先行先試的典范。2020年習近平總書記提出“雙碳”目標后,江蘇和我一起探討如何更快速、更有效地落實總書記的指示,推動江蘇省在綠色低碳發展中取得更快的進步,這種主動性和前瞻性給我留下了深刻的印象,當時我建議,要把建筑節能工作提升一個臺階,江蘇能不能率先實現超低能耗?到2025年,江蘇新建超低能耗建筑總面積將達到 500 萬平方米,江蘇省工程建設標準制定也走在全國前列,如《超低能耗建筑技術規程》《公共建筑節能設計標準》(節能75%)等標準正在征求意見。我有幸參與了無錫錫東新城城鄉建設碳達峰碳中和先導區的工作。幾點體會如下:首先,地方領導對此高度重視;其次,江蘇省各行業,尤其是城鄉建設行業的人士,給予了極大的支持;最后,江蘇省的產業支撐能力強大,為發展超低能耗、低碳城市提供了良好的條件和基礎。
無錫錫東新城城鄉建設碳達峰碳中和先導區實景鳥瞰圖
我相信江蘇省城鄉建設“雙碳”先導區一定能夠實現既定目標,并隨著項目的增加、類型的多樣、技術的不斷推進,先導區區將展現出更多具有借鑒意義的成果。我也期待能夠繼續為江蘇省的綠色低碳發展做出貢獻。
您一直致力于地源熱泵技術研究,提出“熱泵+”系統不僅是建筑能源的未來,更是可持續發展共同的責任,能否請您談談“雙碳”目標下“熱泵+”系統應用優勢及其未來發展前景?
在實現碳中和目標的過程中,建筑領域主要有三個轉型路徑:一是提高能效,也就是我們常說的建筑節能;二是增加可再生能源的利用,包括光伏和地熱能等;三是建筑用能結構轉型,即從傳統的燃燒方式轉向電氣化,這有賴于與電力系統的深度融合和協同發展。在這三大轉型路徑中,熱泵技術扮演著至關重要的角色,因為它與這三個路徑都有密切的聯系。首先,熱泵技術的能效提升,尤其是性能系數(COP)的提高,就是實現節能的關鍵。目前,熱泵技術的發展使其越來越適應低溫環境,包括超低溫環境,熱泵在化霜融霜過程中的技術進步顯著,時間更短,成本更低,同時,熱泵的智能化和數字化水平也在不斷提升,在江蘇這樣的夏熱冬冷地區,熱泵的需求是非常巨大的。其次,熱泵與可再生能源聯系有兩個方面,一方面,熱泵本身就是可再生能源的一種利用方式,能夠直接將自然資源轉化為高效的熱能;另一方面,熱泵技術能夠與其它可再生能源技術深度整合,例如與太陽能和地熱能的結合。最后,建筑能源轉型即向電力化轉型,電力化轉型中供熱和供冷是主要挑戰,尤其是供熱,熱泵技術因其高效節能的特性,成為解決這一難題的理想方案。因此,熱泵技術不僅是夏熱冬冷地區,也是全國范圍內建筑領域實現深度脫碳的關鍵選擇。
對于如江蘇這樣的夏熱冬冷地區,熱泵的利用雖潛力巨大,但目前看來還不能完全替代傳統供暖方式,這主要是因為熱泵系統的造價相對較高,且受到空間位置和資源等應用條件的限制。因此,我們提出了“熱泵+”方案,即以熱泵為基礎供暖負荷,輔以其他能源如燃氣或生物質能等作為補充或調節,來解決大型公共建筑的供暖問題,這一方案既現實又具可操作性。所謂“熱泵+”是指以熱泵為主要供暖來源,結合其他能源形式,為整個園區或更大區域提供供暖。這種方法不僅經濟上節省投資,而且在運行上能確保高效率和高質量。除了住宅,熱泵+方案也是解決大型公共建筑冬季供暖和生活熱水供應問題的高效選擇。在江蘇,熱泵已經得到了廣泛應用,普及率很高。未來,熱泵技術需要向更高能效的系統升級換代,探索性價更高的供暖方式。
徐偉大師團隊部分成果展示
CABR近零能耗示范樓
該項目是我國首棟近零能耗辦公建筑,中美清潔能源合作研究中心標志性成果。實現“冬季供熱能耗降低80%、夏季供冷能耗降低50%,建筑照明能耗降低75%”的節能目標,相比北京同類建筑能耗節約80%以上,達到國際領先水平。獲得聯合國國際綠色建筑解決方案獎、中國人居環境范例獎,入選G20最佳節能實踐案例。
CABR光電示范建筑
對原有建筑進行全面改造,針對熱工薄弱環節實施全樓門窗、幕墻改造,利用光伏形成立面外遮陽,整體更換一級能效采暖、空調、熱水設備,充分降低建筑自身能耗;擇優布局單晶硅、碲化鎘發電玻璃,安裝屋頂附加式、屋頂一體化、幕墻附加式、幕墻一體化及透光光伏幕墻,構建“光儲直柔”新型電力系統,開展直流機電設備及柔性調控技術等應用示范;實現全年產能大于建筑用能,每年可減少碳排放約160噸,是全國首個獲得運行標識的產銷平衡型零碳建筑。入選我國“雙十佳”節能實踐清單、住建部首批城市更新典型案例。
青島中德生態園體檢中心
該項目是中德兩國政府城鎮化與城市發展合作的首個示范工程,得到中德兩國總理的協議見證簽署和高度認可。采用了高效的外保溫技術、智能化樓宇控制技術、無動力冷梁、地板輻射采暖系統和屋面太陽能光伏發電系統,使用了帶熱回收的新風機組及地源熱泵系統等。每年可節約一次能源消耗130萬千瓦時,節約運行費用約50萬元,減少二氧化碳排放664噸。獲評綠色建筑三星級標識,入選G20最佳節能實踐案例,獲全國綠色建筑創新一等獎。
中國海外總部大廈
項目總建筑面積6.1萬平方米,建筑最高高度為99.7米。項目打造地產行業首個5A級高層寫字樓近零能耗和零碳建筑總部示范工程,通過被動式建筑節能和高效能源利用降低建筑用能需求,最大化開發利用屋頂和遮陽光伏等可再生能源。項目入選住建部首批“零碳建筑科技示范工程”、中國建筑節能協會首批“零碳建筑測評項目”,并榮獲“深圳市綠色建筑創新項目一等獎”等榮譽。
北京城市副中心地源熱泵系統工程
項目通過地源熱泵為主外加市政供熱的方式為北京市委、市政府、人大、政協及各委辦局辦公場所供熱供冷,是同期全球地埋管換熱器數量最大的地源熱泵項目。全年綜合運行費用節約效果顯著,可節約標煤7480噸/年,CO2減排20236噸/年,氮氧化物減排300噸/年,SO2減排150噸/年,煙塵減排75噸/年。
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