2024年4月29日,在国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目“零碳建筑及社区可再生能源应用关键技术研究”框架下,中国建筑科学研究院(CABR)与落基山研究所(RMI)共同在美国科罗拉多州巴索尔特镇的RMI北美创新中心举办中美零碳建筑与社区研讨会,并在会后对零碳建筑项目进行参观。
当前,我国正在大力推广新建建筑能效标准提升和既有建筑的节能改造,积极推动建筑光伏和其他分布式可再生能源的大规模应用,同时在保障性住房中优先示范装配式建筑,并实行政府采购支持绿色建材政策,降低建筑建造相关排放,推动建筑全生命周期减碳。与此同时,美国也在建筑能效提升、建筑电气化、分布式可再生能源应用、零碳建筑认证标准等方面积累了实践和经验,具有一定借鉴意义。参会者围绕建筑零碳转型、政策进展、标准体系、碳核算方法以及实践进展进行了深入沟通和经验分享,并在会后重点参观了RMI北美创新中心,以及RMI联合创始人兼名誉主席Amory Lovins的零碳住宅。
RMI北美创新中心是美国最寒冷气候带中高效节能建筑的代表。它的设计延续了RMI一体化的建筑设计理念,通过应用复合舒适性标准、高效建筑围护结构、非集中式的制热设备、被动式制冷系统以及屋顶光伏等手段,在保证极高建筑舒适性的同时,将建筑实测单位面积能耗降低至每平米每年用电量 47 度,与同气候区建筑的平均水平相比节能74%,并实现了净零能耗。
Amory的住宅是一座面积370平方米、融合了多项节能技术的零碳建筑,自1984年落成以来一直被视为可持续建筑领域的典范,其被动式以及一体化设计的理念对被动式建筑的发展产生了深远的影响。该建筑采用了高效隔热性能的外墙和门窗,能有效降低室外低温天气对室内温度的影响,同时,大面积的窗户设计让建筑得以在白天和炎热季节收集大量的自然热能,并将其储存在建筑墙体等蓄热能力极强的结构中长达数月之久,从而满足建筑冬季所需的绝大部份热需求。此外,住宅配备的约 90 平米的温室农场也是该建筑的一大特色,室内绿植、自然采光和自然通风提高了室内的舒适度和环境质量,亲自然的设计理念也有助于室内人员生活幸福感和工作效率的提升。
基于丰富的建筑脱碳项目经验,RMI对零碳建筑应具备的特点进行总结,提出了“六维未来零碳建筑”的新理念:
- 被动式设计:被动式设计通过优化建筑的结构、朝向、隔热和采光等建筑自身特性降低建筑对于外部能源的依赖。
- 高能效系统:采用高能效的建筑设备,包括节能灯具、高效暖通空调系统、能源回收装置、电气化炊事设备等,提高能源利用率。
- 可再生能源:通过安装屋顶光伏、热泵等分布式可再生能源设备,配以电化学储能以及储热设备,尽可能降低建筑的能源与消耗与运行碳排放。
- 柔性化负荷:通过配置储能、储热等设施,使建筑负荷可以在一定的时间范围实现转移,为以可再生为主的新型电力系统提供更多灵活性。
- 智能化运营:利用人工智能、物联网等技术,合理调配各类资源,高效满足建筑内实时需求的同时,助力整个新能源系统的高效稳定运行。
- 可持续材料:优化建筑设计,减少建筑材料的使用,并使用竹木材、低碳水泥等可持续建筑材料,降低建筑的隐含碳排放。
中国建研院建科环能科技有限公司太阳能应用研究中心主任张昕宇表示, “在双碳目标指引下,我国建筑领域的零碳转型在能效提升、可再生能源应用、电网交互式节能建筑、低碳建筑材料等方面具有较大的发展机遇,中国建筑科学研究院愿和落基山研究所在现有合作基础上持续开展合作,共同推进零碳建筑和社区在我国的发展。”
落基山研究所联合创始人兼名誉主席Amory Lovins表示,“中国在可再生能源电力领域以惊人的速度发展,树立了全球榜样。未来,通过在能源需求侧尤其是建筑领域应用超高能效技术和一体化设计手段,中国有望进一步释放更多节能潜力,形成规模效应,更好推动全球能源转型。”