产能建筑:建筑领域的一场改革“风暴”
发布者:xylona | 来源:中国能源报 | 0评论 | 6772查看 | 2021-02-24 09:45:04    

照明、供暖、热水、空调、电器……建筑用能涉及生活方方面面,其能耗和碳排放不容小觑。根据中国建筑节能协会能耗统计专委会发布的《中国建筑能耗研究报告(2020)》,2018年,我国建筑运行阶段能耗占全国能源消费总量的比重、碳排放占全国碳排放的比重均超过20%。为了如期实现碳中和愿景,建筑节能势必摆上重要日程。


事实上,近年来我国建筑节能减排方面的实践已呈“百花齐放”之势,记者注意到,继“超低能耗建筑”“近零能耗建筑”“零能耗建筑”之后,“产能建筑”正逐渐进入公众视野。


研究表明,按既有发展情景,建筑领域到2040年才有望实现碳达峰,2060年碳排放高达15亿吨,将严重制约全国碳达峰和碳中和目标的实现。而节能情景和产能情景下,2030年可实现建筑碳达峰目标。


从“节能型”建筑向“产能型”建筑跨越,建筑领域或将掀起一场改革“风暴”。


从产能建筑到产能社区 可行性已得到验证


想象一下,会发电的建筑是什么样?居民不再为用能买单,生产的能源用不完卖出去,让房子变成“印钞机”和“环保石油井”,这就是产能建筑时代的场景。


何为“产能建筑”?在德国国际合作机构(GIZ)近日举办的“产能建筑与社区研究项目成果信息扩散会”上,中国建筑科学研究院研究员张时聪介绍,按国家标准《近零能耗建筑技术标准》要求,产能建筑属于零能耗建筑的一种形式。简单来说,产能建筑就是建筑及其附近场所产生的能量超过其自身所需要的能量,尤其是可再生能源产出量,不仅能够满足建筑自身需求,还可向外部供能。


尽管产能建筑在国内尚属于新鲜事物,但在德国已经有了多年成功实践。东南大学能源与环境学院教授陈振乾介绍,第一栋位于德国柏林的产能建筑早于2011年就已建成。十年来,从独栋住宅、集合住宅,产能建筑已扩展到德国的学校和非居住建筑,并扩展为“产能社区”,可行性与实用性已得到验证。


他举例道,约有5100位居民的德国弗莱堡沃邦西新区,就于2004年建成了“太阳能社区”,59座住宅建筑全部为产能建筑,利用太阳能、风能、生物质能、地热能等进行发电和供热。


位于德国巴伐利亚州的维尔德波尔茨里德镇,是德国第一个完全脱离电网、生产能源比所需能源多出500%的城镇。其通过可持续的城镇规划、可再生能源供电供热、智能电网等手段,正引领德国居民社区走上可再生能源转型的道路。


“总结共性,德国产能建筑和产能社区的能源供应均全部由可再生能源提供,盈余太阳能发电量输入公共电网。”陈振乾指出。


在陈振乾看来,产能社区相关关键技术有以下几种:在屋面、墙体及社区内采用太阳能光伏与光热技术,社区内生物质能利用技术;在社区内部采用水地源热泵系统和微电网系统,同时采用储能技术和街区通风技术;在能源分布与调配方面通过多能互补与综合利用技术达到目的;而在能源管理方面,则采用区域分布综合能源智慧管控与运维技术。


提高可再生能源的利用率是产能建筑由能源“消费者”变身“生产者”的关键。张时聪介绍,根据计算,当建筑本体性能要求提升至近零能耗建筑标准后,如建筑光伏组件光电转换效率突破50%,我国全部地区各类建筑均有可能实现能源生产。


率先示范 江苏领跑全国


在国内探索产能建筑的道路上,江苏省是首批“吃螃蟹”的省份之一。


陈振乾告诉记者,江苏南部大部分地区处于夏热冬冷地区,北部少部分地区处于寒冷地区,太阳能资源、沿海地区风能资源均很丰富,因湖泊众多,浅层地热能利用条件也较好,从而为江苏建设产能社区提供了自然资源条件。


记者了解到,近年来江苏已经加快了推动建筑节能的步伐。2020年3月,江苏省发起了深入开展绿色建筑创建行动。截至2020年10月底,该省已共设立76个省级绿色生态城区,实现了全省设区市全覆盖。


陈振乾指出,“江苏省绿色生态城区建设在全国处于领先地位,其功能涵盖了住宅、办公、医院、学校等,尤其是在城区节能与产能规划建设方面已有丰富的实践经验,因此有条件开展产能社区试点建设,成为可持续发展的城市标准。”


以南京江北新区人才公寓为例,这是国内首个分布式光伏直流微网与住宅社区结合的示范项目。该项目借助直流供配电和储能技术,实现可再生能源的就地消纳,用于照明、储能、电动车充电、空调及其它电器设备等。从实际运行情况看,单位建筑面积用电约51千瓦时/平方米,而光伏发电为113.07千瓦时/平方米,真正实现了“能源产销一体化”。


苏州同里新能源小镇也是产能建筑的“明日之星”。该小镇综合能源服务中心构建了多能互补的智能微网,让风电、光伏、地热能等可再生能源高效接入并得到充分利用,使古镇焕发出了能源创新活力。“目前,同里新能源小镇已有社区的可再生能源利用率达50—70%,今后有望推广发展成为产能社区。”陈振乾说。


三步走 2031年后进入全面推进期


“尽管江苏省绿色生态城区正不断探索利用可再生能源为建筑供能,但从目前建设实践来看,城区可再生能源利用率依然远低于产能社区所要求的‘100%由可再生能源供能’的指标。”陈振乾表示,因此,研究推广城区节能与产能技术,扩大可再生能源利用规模,是产能社区建设的必然要求。


放眼全国,陈振乾认为,目前来看,有潜力的产能社区场景中,可优先在低密度建筑、疗养院等居住型建筑区进行推广实施,并尽可能提高自用电比例。


超低能耗建筑是通往产能建筑最为现实的第一步。据不完全统计,截至目前,全国已有16个省市对超低能耗建筑给予了资金奖励、容积率奖补、收价上浮等政策支持。


住房和城乡建设部科技与产业化发展中心副处长、研究员彭梦月分析未来发展趋势时指出,随着近零能耗建筑的蓬勃发展和碳中和目标的提出,“十四五”期间,从中央到地方将对超低能耗建筑、近零能耗建筑、产能建筑的产业培育提供更大支持。


那么,如何探索出一套适合中国现状的产能建筑和产能社区建设之路?彭梦月建议,应强化顶层设计,先从试点示范做起,根据我国不同地区气候条件、经济发展水平、技术发展水平和产业成熟度的差异,确定优先发展的区域和建筑类型、发展目标与实施路径,总结示范经验和成果;同时加强关键技术攻关,建立可持续的激励机制,鼓励各地先将超低能耗建筑、近零能耗建筑纳入地方绿色产业中长期规划中,再加强科技投入对零能耗建筑和产能建筑的支持。


展望我国产能建筑和产能社区的前景,彭梦月描绘了这样的发展路线图:2020—2025年为技术攻关阶段,需要国际合作进行技术攻关,启动试点示范并总结经验;2026—2030年为示范引领阶段,需由点到面、因地制宜扩大示范,通过经济激励政策,强化产业支撑;2031年以后是全面推进阶段,标准体系进一步完善,推动产能建筑规模化发展。

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