近零能耗建筑降碳效果研究——山西新源智慧建设运行总部A座办公楼实例分析

针对山西转型综合改革示范区开发过程中经济能源转型和分步开发的特点,降低建筑单体用能需求,增加区域整体能源供给活力是未来区域分布式能源供给新趋势。结合装配式和绿建的发展需求,提出近零能耗多目标“三位一体”综合解决方法,实现建筑降碳61.78%。

既有建筑轻量化零能耗改造技术路径研究——以海南省某建筑为例

在实现碳达峰、碳中和目标的背景下,积极推动零能耗建筑建设能有效降低建筑能耗,减少二氧化碳排放,促进“双碳”目标达成。以夏热冬暖地区海岛气候条件下的某既有公共建筑为研究对象,针对建筑存在部分围护结构热工性能薄弱、自然通风利用不足、可再生能源未充分应用的技术现状,基于建筑实际运行能耗分析,在建筑连续使用的情况下,系统性地提出了实现既有建筑轻量化零能耗改造的技术路径。改造后,建筑局部冷负荷下降14.72%,建筑本体节能率达到27.2%,建筑综合节能率达到129.07%,可再生能源利用率达到100%,建筑整体运行能耗小于等于零,实现了零能耗的设计目标。

公共建筑节能设计标准中围护结构权衡判断方法的研究与改进

围护结构热工性能的权衡判断方法是一种性能化评价方法,目前在我国建筑节能标准中被推荐应用,但在实际应用中存在较多问题。对国内外不同建筑节能性能化评价方法进行了梳理,分析了我国围护结构性能化评价方法存在的问题,提出了改进和完善措施,提高了围护结构权衡判断方法的有效性和合理性。

寒冷地区被动式建筑能源系统形式分析

通过对我国被动式建筑示范项目的信息收集,总结了当前我国被动式建筑发展的特点,指出寒冷地区是我国目前大力发展被动式建筑的重点区域。通过对大量国内外类似气候条件下相同负荷需求特点的被动式建筑实际案例及其能源系统形式的收集整理,分析寒冷地区被动式建筑能源系统形式需求倾向及特点,得出我国现阶段寒冷地区的被动式建筑项目中太阳能生活热水和热泵技术仍然是最具吸引力的能源系统形式,同时随着PV产品经济性条件的改善,PV在寒冷地区也具有较大应用潜力。

水平直管内冰浆流动压降分相叠加算法

管道压降是冰浆管道输送系统中重要参数,获知冰浆管道压降对于指导冰浆管道输送有着重要意义。为获得冰浆管道设计过程中有效的压降计算方法,以水平管内冰浆的非均质性流动过程为研究对象,从固液相间的相互作用引起能量耗散的角度出发,参照Molerus砂浆非均质性两相流流动压降计算方法,结合冰浆自身的物性特征,发展了适于冰浆非均质性管流的固液相间相对速度图,总结出冰浆非均质性流动压降的两相叠加算法。结果表明,在冰粒子浓度从3%至30%的范围内基于分相叠加算法所获得的阻力计算结果与文献实验值吻合良好,与此同时,此算法还能够进一步量化出固相压降所占份额随冰粒子浓度及流速的变化关系。

被动式超低能耗绿色建筑评价标识的探索与实践

《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》明确了应对被动式超低能耗绿色建筑进行标识评价。本文将结合首批授予评价标识的19个项目的实际情况,围绕围护结构保温系统、高性能门窗、气密性设计、无热桥处理、被动式技术、主动式技术、可再生能源利用等重点技术环节,对其技术应用水平和增量成本分布进行分析,为今后开展被动式超低能耗绿色建筑的研究提供相应的数据支持,为推动被动式超低能耗绿色建筑评价标识的发展做出有益的探索与尝试。

美国零能耗建筑最佳案例与激励政策研究

美国作为最早发展零能耗建筑的国家之一,其技术体系成熟,市场化推广效果显著。选取美国1982-2018年间落成的6栋零能耗建筑典型示范项目进行研究,包括北美第一栋零能耗住宅Amory’s House、全球最绿色办公建筑布利特中心、美国能源部全资资助的国家可再生能源实验室科研楼,以及最新落成的苹果总部Apple Park等,项目涵盖美国不同时期、不同气候区、不同建筑类型,充分体现美国零能耗建筑技术体系。示范项目较当地同类建筑平均能耗水平降低50%~90%,同时对最佳案例验证效果后的集中激励政策,包括容积率奖励、光伏补贴等一系列激励政策进行研究。

满足近零能耗建筑人员离散需求的可移动室内环境主客观监测系统研发与应用

通过长期采集近零能耗建筑能源系统运行数据和人员使用习惯,实时采集室内客观环境和人员主观满意度评价,快速响应和提升人员舒适性感受,不断降低能源系统运行成本,是近零能耗建筑精细化运行调适的关键问题。本文提出了一套基于人员离散需求的近零能耗建筑可移动室内环境主客观评价系统,能够快速获取室内外环境参数、实现人员舒适性需求自学习,通过实时巡检与末端数据交互,实现室内环境高效调节,为近零能耗建筑能源系统故障诊断和精细化运行提供了智慧化的管理手段。

寒冷地区近零能耗办公建筑负荷特性与能源系统运行优化研究(2019-2021)

近零能耗办公建筑的被动式设计已近最优,故能源系统在运行阶段的优化调适提升能效非常重要。本研究以北京市某近零能耗办公建筑为对象,使用TRNSYS软件,分析了其负荷特性及复合式可再生能源系统的运行优化。结果显示,建筑最大冷负荷为57.64 W/m^(2),最大热负荷27.64 W/m^(2),人员内扰对负荷影响更大。能源系统经过运行调适优化后,实际运行能耗较寒冷地区同类建筑分别降低70%以上。

公共建筑运行能耗信息公示要素分析及政策建议

在我国宣布双碳目标的大背景下,计入建筑领域的碳排放主要指建筑运行碳排放(建材生产环节碳排放通常划分在工业领域),因此,建筑运行能耗的量化公示、分析,进而合理有序地降低,对我国建筑行业实现双碳目标具有重要意义。公共建筑单位面积运行能耗和碳排放强度均远大于其他类型民用建筑,是建筑运行节能减碳的重点。聚焦建立在公共建筑能耗数据收集工作基础上的能耗信息公示制度,分析了我国建筑运行能耗信息公示要素及公示活动各利益相关方的角色,通过剖析我国公共建筑运行能耗公示相关工作,明确了能耗信息公示在提升建筑运行能效方面发挥作用的关键要素以及目前工作方式的缺失;借鉴基于建筑能耗评价比对的建筑运行能耗信息公示国际经验,针对目前我国能耗信息公示活动的现状和存在问题,提出政策建议。

超低能耗建筑既有政策研究与推广建议

对2015-2019年我国7个省及自治区,13个城市的28个超低能耗建筑激励政策进行汇总分析,将激励政策划分为流程支持类、间接经济效益类和直接经济效益类三类,包括明确规划目标、资金奖励补贴、容积率奖励、用地保障、提前预售、商品房价格上浮、配套费用减免、科技支持与流程优化等15个具体措施。研究了既有激励政策的有效性和可复制性,对已经出台超低能耗建筑政策的城市提出未来规模化推广、迈向零能耗建筑等政策建议,对于尚未出台超低能耗建筑政策的地区,按照经费是否充足、意愿是否强烈,提出下一步发展建议。

近零能耗建筑评价的研究与实践

近零能耗建筑的评价工作对引导设计和行业健康发展具有重要意义。本文梳理了国际主流近零能耗建筑评价体系,提出具有中国特色的近零能耗建筑评价框架,对中国建筑科学研究院评价的首批12栋超低耗建筑、近零耗建筑、零能耗建筑项目的能效指标,技术方案与技术特点进行分析。研究发现先实现超低能耗、再实现近零能耗、最终达到零能耗是各国建筑能效逐步提升的中长期发展战略。我国首批标识项目公共建筑综合节能率平均为83%,居住建筑能耗综合值平均为56 kW·h/(m^(2)·a),近零能耗建筑测评已经从摸索尝试阶段逐渐向实际应用转变。

零碳社区等级划分和技术定义研究

我国“30·60”“双碳”目标的提出将推动低碳、零碳社区快速发展,但目前我国在零碳社区的定义与分级方面还未形成共识。首先对国内外区域碳排放现状进行研究,结合我国相关政策和标准要求,提出了以实现零碳为目标,以碳排放量为核心控制指标,将社区分为两级或三级的分级建议,两级分别为低碳社区、零碳社区,三级分别为低碳社区、近零碳社区、零碳社区,并提出各级技术定义;其次,确定了社区碳排放计算边界,主要包括建筑、交通、废弃物、给排水、社区照明、可再生能源、碳汇,通过分析典型社区碳排放可知,建筑碳排放占比约70%,社区内交通、废弃物、给排水、照明碳排放总共占比约30%。

建筑调适与数据挖掘领域中美合作成果及展望

本研究对中国建筑科学研究院和珠海兴业两栋近零能耗示范项目建立了完善的建筑能源和设备运行及环境监测系统,持续开展了为期36个月的建筑调适与能耗挖掘追踪研究,提出了基于能源监控系统的建筑能源系统调适与优化运行方法并开发相关工具,在建筑物能耗设计目标已经较同期节能标准降低80%的基础上,实现建筑物运行能耗较设计阶段能耗控制目标继续降低20%的技术指标。

建筑光伏应用对海南省建筑领域碳达峰的贡献度研究

推动建筑光伏应用是实现建筑领域碳达峰、碳中和目标的重要技术措施之一。本文分析了海南省自贸港建设、人口发展规划与清洁能源岛建设目标对建筑领域能耗与碳排放的影响。结合海南省气候特征、居民生活习惯和建筑能耗特点,研究了推动建筑光伏发展对海南省建筑能耗与碳排放发展趋势的影响。结果表明:基准情景下,2030年海南省建筑能耗将达到1269万tce。但随着清洁能源岛快速建设,电碳因子将快速大幅降低,使得建筑碳排放和建筑能耗的中长期发展趋势出现背离,研究分别考虑清洁能源岛自身建设与南方电网电力互济交易机制下的两种海南省电碳因子对海南建筑领域中长期影响进行计算,基准情景下2030年海南省建筑碳排放为918/1607万tCO_(2),达峰时间分别为2025年和2036年。通过建筑光伏技术的推广应用,2030年建筑能耗可由基准情景下的1269万tce降至1127万tce,下降比例为11.2%,碳排放可由基准情景下的918/1607万tCO_(2)降至824/1411万tCO_(2),下降比例为10.2%/12.2%。

智慧零碳建筑综合信息管理平台开发与应用

合理构建“光储直柔”新型能源系统需要多方面的协同,才能实现将建筑打造成为能源系统中集生产、消费、调蓄功能“三位一体”达到零碳的目标。本文提出了一种基于光电建筑运行特点的智慧综合信息管理平台,该平台通过光伏、储能、直流系统的实时反馈,实现了建筑用能柔性调节,为光电建筑能源系统故障诊断和精细化运行提供管理手段。

基于末端离散需求响应的近零能耗建筑室内末端系统运行优化分析

近零能耗建筑中,由于人员、设备等内扰引起的负荷波动较普通建筑高20-30%,且不同地区、不同在室人数对室内环境的舒适性需求皆存在差异,设计阶段的室内计算温度无法对室内环境满意率有较高需求的建筑运行提供实际有效指导。本文基于室内人员舒适性离散需求,提出不同满意率设定下室内温度及空调系统末端运行参数的确定方法。

基于关键因素敏感度分析的低碳社区碳排放控制指标研究

社区是城市的重要组成部分,社区减碳对城市实现双碳目标起到重要作用,本文通过确定影响社区碳排放的5个一级影响因素和8个二级影响因素,建立社区碳排放计算模型,采用多因素正交分析法,生成720个基准社区和10.8万个比对社区,对社区主要碳排放影响因素占比分布、不同技术减碳潜力进行研究,并提出低碳社区碳排放控制指标建议。研究发现,社区内建筑碳排放占比72.9%,废弃物碳排放占比21.6%,交通、给排水和社区照明共占比5.5%;建筑本体能效提升、光伏应用比例增加和电力碳排放因子降低对社区减碳贡献率分别为30%、30%、22%;如采用人均碳排放控制指标,建议居住建筑为主的低碳社区人均碳排放量为1.0 tCO_(2)/(人·a),公共建筑为主的低碳社区人均碳排放量为0.5 tCO_(2)/(人·a),如采用单位建筑面积碳排放控制指标,居住建筑为主的低碳社区单位建筑面积碳排放控制指标建议为35 kgCO_(2)/(m^(2)·a),公共建筑为主的低碳社区单位建筑面积碳排放控制指标建议为60 kgCO_(2)/(m^(2)·a)。

被动式超低能耗居住建筑新风热负荷计算方法研究

随着建筑气密性的不断提高,超低能耗建筑等高性能的建筑机械新风系统逐渐成为决定室内空气品质,影响建筑整体能耗水平的关键因素,其合理设计成为目前亟需深入研究的问题。本文在我国现行空气调节设计规范的基础上,考虑建筑气密性、热回收技术等对建筑新风热负荷的影响,针对严寒及寒冷地区冬季热回收装置存在霜冻、过度预热等问题,提出被动式超低能耗建筑新风系统热负荷及年累计新风热负荷计算方法。该法在计算新风系统热负荷的同时细化预热量的计算,有助于预热装置合理选型,及新风能耗的计算。此外本文还对采用不同室外参数对不同地区热负荷计算造成的误差影响进行分析比较,探讨不同温度运行控制策略对预热量及新风热负荷及年累计新风热负荷的影响。

超低能耗建筑新风系统不同运行策略下新风热负荷计算

机械新风系统作为超低能耗建筑满足室内环境的必要组成,其实际负荷与能耗关系到建筑整体系统能耗水平。本文结合当前严寒和寒冷地区超低能耗建筑中,由于实际开启时段差异造成的新风系统实新风热负荷及能耗计算偏差,提出计算修正,同时分析办公建筑及居住建筑中由于系统运行时间不同造成的负荷及能耗差异,为新风系统热负荷及能耗的设计计算提供参考。