安科瑞 劉芳 咨詢(xún)家：acrel-js

建筑是全球能耗與碳排放的核心領(lǐng)域 —— 國(guó)際能源署數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球建筑運(yùn)行能耗占社會(huì)總能耗 36%，碳排放占比 37%。未來(lái)新建建筑的增長(zhǎng)，將對(duì) “2030 年建筑業(yè)能源強(qiáng)度改善 30%” 目標(biāo)及《巴黎協(xié)定》兌現(xiàn)形成挑戰(zhàn)，因此發(fā)展高能效的零碳建筑成為各國(guó)減碳關(guān)鍵路徑。

我國(guó)建筑節(jié)能以 1980-1981 年建筑能耗為基準(zhǔn)，按 “每步在上一階段基礎(chǔ)上提效 30%” 劃分階段，目前住宅與公共建筑普遍執(zhí)行 “節(jié)能 50%” 標(biāo)準(zhǔn)。以下聚焦零碳建筑核心知識(shí)：

01 零碳建筑的概念

1. 核心定義

在 “能源 - 碳排放” 雙重約束下，零碳建筑基于零能耗建筑升級(jí)，覆蓋建筑全生命周期（不僅是運(yùn)行階段，還包括建造過(guò)程的隱含碳排放），核心是通過(guò)建筑本體節(jié)能 + 可再生能源利用，實(shí)現(xiàn) “可再生能源年減碳量≥建筑全年總碳排放量”。

它既采用被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)（保溫、節(jié)能窗等），也通過(guò)主動(dòng)技術(shù)提效（智能控制、能源設(shè)備優(yōu)化），同時(shí)注重材料循環(huán)利用，減少全周期碳排放。

2. 與零能耗建筑的區(qū)別

二者常被混淆，但本質(zhì)不同：

零能耗建筑：僅關(guān)注運(yùn)行階段，不消耗常規(guī)能源，完全依賴(lài)可再生能源；

零碳建筑：關(guān)注全生命周期碳排放，以 “碳排放量” 為直接考核指標(biāo)，更貼合 “雙碳” 目標(biāo)。

02 零碳建筑標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)零碳建筑標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，核心有兩項(xiàng)：

2021 年 9 月：天津市低碳發(fā)展研究中心牽頭制定全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑認(rèn)定和評(píng)價(jià)指南》，以 “室內(nèi)環(huán)境參數(shù)、能效指標(biāo)、碳排放” 為核心控制指標(biāo)，指導(dǎo)建筑從綠色建筑、超低能耗建筑向零碳建筑升級(jí)；

2022 年 11 月：中國(guó)建研院牽頭啟動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》編制，覆蓋零碳建筑、醫(yī)院、社區(qū)、園區(qū)、校園，從多細(xì)分領(lǐng)域明確評(píng)價(jià)要求。

03 零碳建筑的核心內(nèi)容

1. 技術(shù)體系

零碳建筑與超低排放、近零排放建筑同屬一套技術(shù)體系，核心通過(guò) 6 大方向?qū)崿F(xiàn)：

降需求：用被動(dòng)式設(shè)計(jì)（自然通風(fēng) / 采光、遮陽(yáng)隔熱、提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能）降低用能需求；

提效率：優(yōu)化主動(dòng)能源系統(tǒng)（提升冷熱源效率、新風(fēng)熱回收、智能控制）；

拓應(yīng)用：至大化利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗?/p>

增碳匯：結(jié)合地勢(shì)增加綠化面積，提升碳吸收能力；

促行為：引導(dǎo)綠色出行、低碳生活，建立個(gè)人排碳核算機(jī)制；

可監(jiān)控：搭建能源監(jiān)測(cè)與碳排放核算平臺(tái)。

2. 關(guān)鍵技術(shù)措施

主動(dòng)式設(shè)計(jì)：

太陽(yáng)能系統(tǒng)：分 BAPV（屋頂光伏電站，傳統(tǒng)形式）和 BIPV（光伏建材一體化，替代建筑結(jié)構(gòu)，晶硅組件為主，轉(zhuǎn)化效率 16%-22%）；

地道風(fēng)技術(shù)：利用土壤冬暖夏涼特性，縮短空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間，降低能耗；

地源熱泵：以淺層地?zé)釣槔錈嵩?，制冷能耗比傳統(tǒng)中央空調(diào)低 20% 以上。

被動(dòng)式設(shè)計(jì)：以氣候?yàn)閷?dǎo)向，通過(guò)建筑本身收集、儲(chǔ)蓄能量（而非依賴(lài)耗能設(shè)備），寒地冬季側(cè)重保溫與太陽(yáng)能利用，夏季側(cè)重隔熱遮陽(yáng)。

3. 碳排放計(jì)算

建筑全生命周期碳排放 = 建材生產(chǎn)運(yùn)輸 + 建造拆除 + 運(yùn)行階段碳排放（以二氧化碳當(dāng)量計(jì)）：

建材階段：生產(chǎn)與運(yùn)輸過(guò)程耗能排碳；

建造拆除階段：施工、拆除設(shè)備耗能排碳；

運(yùn)行階段：暖通、熱水、照明等耗能排碳（是全周期中持續(xù)時(shí)間至長(zhǎng)的環(huán)節(jié)）。

04 零碳建筑案例

蘋(píng)果公司加州庫(kù)比蒂諾新總部（俗稱(chēng) “宇宙飛船”），耗資 50 億美元，是零碳建筑典型實(shí)踐：

能源端：屋頂光伏陣列可產(chǎn)電 16 兆瓦，搭配 4 兆瓦沼氣燃料電池，并從外部 130 兆瓦太陽(yáng)能裝置補(bǔ)充可再生能源；

生態(tài)端：園區(qū) 175 英畝土地中 80% 為綠地，新增 2500 棵本土樹(shù)木，配套自行車(chē)與慢跑路線(xiàn)。

05安科瑞解決方案

1.零碳園區(qū)總體架構(gòu)

2.能源管理系統(tǒng)

能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)嚴(yán)格按照導(dǎo)則要求開(kāi)發(fā)，符合導(dǎo)則要求的各項(xiàng)技術(shù)要求，通過(guò)能源計(jì)量體系的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)如下效果：

①滿(mǎn)足政府對(duì)大型公建、用能單位能耗監(jiān)管的要求、驗(yàn)收的要求；

②通過(guò)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)低效運(yùn)行的中央空調(diào)、空壓機(jī)等高耗能設(shè)備，為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)；

③通過(guò)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)能源管網(wǎng)存在的不易發(fā)現(xiàn)的跑冒滴漏情況，減少能源浪費(fèi)，節(jié)能降碳；

四、平臺(tái)功能

1.微電網(wǎng)管理功能

削峰填谷：配合儲(chǔ)能設(shè)備、低充高放優(yōu)化用能成本

有序充電：根據(jù)變壓器容量、電價(jià)進(jìn)行引導(dǎo)，利用技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)充電功率，降低運(yùn)營(yíng)成本

防逆流：針對(duì)自發(fā)自用的新能源系統(tǒng)，防止系統(tǒng)電力反送上網(wǎng)，避免考核、罰款

需量控制：能量?jī)?chǔ)存、充放電功率跟蹤，防止增加基礎(chǔ)電費(fèi)

需求響應(yīng)：基于激勵(lì)、電價(jià)需求響應(yīng)，以經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)用戶(hù)參與。

柔性擴(kuò)容：短期用電功率大于變壓器容量時(shí)，儲(chǔ)能快速放電，滿(mǎn)足負(fù)載用能要求

2.虛擬電廠(chǎng)資源聚合、優(yōu)化調(diào)控

通過(guò)聚合微電網(wǎng)內(nèi)光伏、儲(chǔ)能、充電樁及空調(diào)柔性負(fù)荷，構(gòu)建：資源總覽、資源管理、資源聚合、協(xié)同控制、響應(yīng)評(píng)估等功能，提供資源聚合、市場(chǎng)交易，友好協(xié)同互動(dòng)業(yè)務(wù)支撐。

3.電力監(jiān)控及電能管理

通過(guò)在供配電的關(guān)鍵場(chǎng)所、關(guān)鍵設(shè)備上安裝監(jiān)測(cè)、計(jì)量、控制、保護(hù)等各類(lèi)智能傳感器，搭建涵蓋35kV到0.4kV的完整電力測(cè)量、計(jì)量、控制體系，結(jié)合視頻監(jiān)視手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)企事業(yè)單位內(nèi)部電能的24h不間斷監(jiān)視。即時(shí)發(fā)現(xiàn)供配電中的隱患，減少事故發(fā)生次數(shù)。即時(shí)定位故障點(diǎn)，縮短故障恢復(fù)時(shí)間。

4.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

電能質(zhì)量分析支持 A 類(lèi)裝置監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取穩(wěn)態(tài)（三相不平衡度、電壓頻率偏差等）、暫態(tài)（電壓暫升 / 暫降 / 中斷）、瞬態(tài)數(shù)據(jù)及諧波頻譜，可記錄 SOE 事件、做高精度波形分析，通過(guò) ITIC/SEMI F47 曲線(xiàn)標(biāo)注暫態(tài)區(qū)間，結(jié)合國(guó)標(biāo)生成診斷報(bào)告判定指標(biāo)合格性；治理方面，以 SVG 緩解電壓波動(dòng)閃變、APF 治理負(fù)荷側(cè)諧波、功率因數(shù)控制器自動(dòng)投切電容，同時(shí)監(jiān)測(cè)治理裝置運(yùn)行狀態(tài)，故障時(shí)及時(shí)報(bào)警。

5.電氣安全

電氣接點(diǎn)測(cè)溫需在電纜接頭等連接點(diǎn)安裝測(cè)溫裝置，實(shí)時(shí)感知溫度，超限時(shí)及時(shí)發(fā)送報(bào)警信息；此外，電動(dòng)車(chē)充電等場(chǎng)所的末端回路應(yīng)裝電氣防火限流式保護(hù)器，線(xiàn)路短路時(shí)可在 150μs 內(nèi)快速限流，避免電氣火災(zāi)；照明及插座安全監(jiān)測(cè)可治理 3N 次諧波與三相不平衡引發(fā)的中性線(xiàn)過(guò)流，支持自主設(shè)定過(guò)電流反饋值，同時(shí)具備電能質(zhì)量數(shù)據(jù)上傳、中性線(xiàn)過(guò)流自動(dòng)斷路及平臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能。

6.智能照明

智能照明控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備運(yùn)行控制的智能化，有效提高照明系統(tǒng)科學(xué)管理水平，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。通過(guò)定時(shí)開(kāi)關(guān)和可調(diào)光技術(shù)，可以有效地避免無(wú)效照明，從而準(zhǔn)確的利用好每一份照明電能，是實(shí)現(xiàn)綠色照明，節(jié)能減排的有效手段。

7.空調(diào)控制

中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)（末端風(fēng)系統(tǒng)）組成，相同客觀環(huán)境下，末端設(shè)備啟停數(shù)量及風(fēng)溫、風(fēng)速設(shè)定決定系統(tǒng)整體電耗；負(fù)荷調(diào)峰可通過(guò)中央空調(diào) AI 調(diào)優(yōu)實(shí)現(xiàn)，即結(jié)合 AI 算法實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)冷 / 熱負(fù)荷，調(diào)整主機(jī)、水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，搭配剛性與柔性調(diào)控策略，提升系統(tǒng)效率、降低電負(fù)荷，避免超需量。

審核編輯 黃宇