市场推广视角下碳中和建筑设计思考——以中国国际太阳能十项全能竞赛作品R-Cells为例

以2021中国太阳能十项全能竞赛总冠军、天津大学联队参赛作品R-Cells为例,基于不同经济主体的需求,探讨市场推广视角下的碳中和建筑设计策略并进行成本分析,为市场化、产业化、规模化的低碳建筑设计思维转变提供参考。

碳中和目标下建筑光伏一体化的具体应用研究

建筑光伏一体化是目前实现建筑碳中和较为成熟的路径。文章从实际应用角度出发,以BIPV发展背景为基础,对BIPV的概念、系统构成、产品技术路线进行了简要的介绍,并对BIPV屋顶系统、BIPV非透光覆层系统、BIPV半透光覆层系统及高透光覆层系统的产品类型及实际应用进行了详细的研究与分析。

面向碳中和的各国建筑运行能耗与碳排放对比研究方法及应用

在我国“双碳”目标的背景下,建筑领域亟需明确实现碳达峰碳中和的路径。为应对全球气候变化,多国均已提出碳达峰碳中和目标和建筑领域减碳路径。开展各国建筑能耗和碳排放对比研究是认识我国建筑领域现状水平、分析未来发展趋势并设计碳中和路径的重要手段,也可以为其他发展中国家提供参考。文中提出了采用电力当量法折算建筑运行总能耗的方法,应用于各国建筑运行能耗的对比研究,并提出了各国建筑运行碳排放的对比研究方法。对各国建筑运行能耗和碳排放开展横向对比,剖析各国建筑运行能耗和碳排放的主导因素和实现碳中和的关键措施。结果表明,我国建筑运行的人均和单位面积能耗以及碳排放强度相较发达国家均处于较低水平,但建筑运行人均碳排放和单位当量用电碳排放已高于全球平均值。我国建筑领域碳中和路径,一方面要维持绿色低碳生活方式,另一方面应继续推进建筑用能电气化,助力新型零碳电力系统建设,通过电力系统的低碳来实现建筑运行的低碳。

天空辐射制冷规模化应用对我国建筑的减碳作用研究

建筑的节能和可再生能源利用是实现碳达峰、碳中和目标的关键一步。天空辐射制冷作为无需额外能耗、无需制冷剂的制冷技术,对于实现建筑节能、降低碳排放具有重要意义。为此,本文研究了天空辐射制冷技术应用于我国既有建筑后的减碳作用预期,即降低建筑运行阶段碳排放的潜力。以统计年鉴为依据,获得目前我国建筑总存量面积及各省不同建筑类型存量面积。对9种典型建筑类型分别按节能标准建模,并在我国各省分别选取气象站的典型气象年数据,利用建筑能耗模拟工具EnergyPlus计算获得各省不同建筑类型在建筑运行阶段的碳排放基准值及应用天空辐射制冷技术后的减碳量、减碳率,其中居住建筑和工业建筑具有较高的平均减碳率。分析了应用后减碳率的空间分布,结果表明:按气候区划分的平均减碳率为严寒地区4.92%,寒冷地区8.11%,夏热冬冷地区10.71%,夏热冬暖地区10.92%,温和地区16.77%。综合全国年总减碳量可达2.30亿t CO_(2),占建筑运行碳排放的10.90%,占能源总碳排放的2.39%,对于我国实现双碳战略目标的预期贡献巨大。

天空辐射制冷材料的研究进展及其在建筑制冷中的应用

随着全球气温迅速上升,制冷消耗对全球电力需求增长的影响日益显著。天空辐射制冷是一种新兴的被动制冷技术,通过光谱调控将能量以热辐射的方式通过“大气窗口”辐射到外太空,从而在没有能源投入的情况下降低建筑温度。近年来,随着辐射制冷材料(光子晶体等)的发展,辐射制冷不仅能在夜间应用,在阳光直射下也展现了一定的应用潜力。本文从材料发展的视角出发综述了天空辐射制冷技术的基本原理和结构设计,并分析了建筑-辐射制冷一体化面临的挑战。最后通过总结辐射制冷材料在冷屋顶和建筑冷却系统中的应用,对其发展前景进行了展望,以期为天空辐射制冷材料的制备提供新的思路。

建筑碳中和的关键前沿基础科学问题

我国建筑全过程碳排放已占我国碳排放总量的50%以上,持续稳定的降低建筑碳排放将是我国实现碳中和目标的重要支撑。本文基于国家自然科学基金委员会第326期双清论坛总结了面向碳中和的建筑学科领域的研究现状、发展趋势及面对的挑战,凝练出未来5~10年建筑碳中和涉及的关键科学问题与技术前沿。

寒区建筑碳中和的瓶颈问题与应对策略

寒区建筑因碳排放总量大、强度高、能源结构落后,成为我国建筑领域实现碳中和亟需攻坚的主战场之一。其碳中和进程受困于城乡建成环境差异大与自然资源分布不均衡导致的减碳路径不一、减碳框架复杂以及因冬季长时间低温导致的建材消耗量大、建设施工周期长、采暖能耗占比高等现实瓶颈。为应对寒区建筑碳中和的瓶颈问题,本文从建筑全过程碳排放特征与机理出发,建立整体统筹的碳中和理论体系,形成分段控制的减碳方法体系与重点场景的降碳技术体系,以实现寒区建筑碳中和的全局考量与科学决策。