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—绿建访谈 徐伟:探索中国建筑节能创新yy体育之路—

  “二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”,这是中国向国际社会作出的庄严承诺。国际绿建联盟围绕城乡建设绿色低碳发展主题,广邀专家开展访谈yy体育,为城乡建设高质量发展提供决策参考。

  长期从事建筑节能技术、近零能耗建筑、零碳建筑、热泵供热供冷、可再生能源利用等方面的研究开发工作。任国家气候变化专家委员会委员,科技部碳中和科技专家委员会委员;住建部建筑节能与绿色建筑专家委员会委员、全国建筑节能标准化技术委员会主任委员、住建部建筑环境与节能标准化委员会主任委员;中国可再生能源学会副理事长,中国建筑学会暖通空调分会理事长;国际能源机构IEA/ES蓄能委员会、IEA/HPT热泵委员会中国代表;获国家百千万人才工程人选,国家有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴专家,全国先进科技工作者称号。

  建筑领域是我国能源消耗和碳排放的主要领域之一,今年3月,国务院办公厅转发国家发展改革委、住房城乡建设部《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》,为推动建筑领域节能降碳工作提供了重要指引。作为建筑节能领域的专家,您如何看待《工作方案》对我国建筑行业节能降碳工作的推动作用和指导意义?

  《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》是近年来城乡建设绿色发展领域最关键、最具有权威性的一个指导文件。

  自2020年双碳目标提出以来,全国各行各业积极响应,为实现绿色低碳转型、可持续发展做了大量努力,取得了很好的成效。城乡建设领域按照中央、国务院的要求做了一系列相关部署,在科技、标准、工程示范以及科普教育等方面做了许多努力。《工作方案》在梳理总结过去工作成果的基础上,提出了清晰的路径,详细阐述了指导原则、发展目标和具体的任务措施等。其中12项重点任务涉及城乡建设多个方面,涵盖了从城市到农村的广泛区域,包括新建建筑和既有建筑节能改造、传统能源转型升级、能源迭代与新能源的发展、城市更新以及满足人们对美好生活向往的住房需求等多个方面,提出了具体、切实可行的措施。

  《工作方案》是对《中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》这一宏观政策的具体落实和操作性指导,它为我们在实现双碳目标的道路上提供了明确的行动指南。《工作方案》中有三项工作内容与《意见》一致,这意味着,当前我们的任务已经从建筑行业的节能降碳扩展到了整个社会的绿色转型发展。近期国家发改委等部委还发布了关于《加快构建碳排放双控制度体系工作方案》,也是贯彻《意见》的一个具体体现,为未来节能降碳从用能双控到碳排放双控的转变提供了指导。

  随着“双碳”战略的提出,我国的城乡建设工作面临着新的挑战和机遇。城乡建设领域的绿色低碳发展已经迈入一个新的阶段,我们要设定更高的工作标准,承担更具体的工作任务,相信在《工作方案》的指导下,城乡建设领域的绿色低碳转型工作将更有实效。

  2023年12月,您主编的国家标准《零碳建筑技术标准》(下称《标准》)顺利通过专家组审查。能否请您简单介绍下《标准》的主要内容,该《标准》对推动城乡建设领域实现碳中和碳达峰目标又有哪些新的技术发展指引?

  《零碳建筑技术标准》是节能减排绿色发展的一个重要抓手,建筑节能经过40年的发展,标准的作用至关重要,节能减排一方面关乎公共利益,需要公共政策的引导,另一方面,也需面对市场的实际需求。因此,强有力的标准对于指导和规范城乡建设领域的绿色低碳转型至关重要。

  2021年,住建部下达了制定国家零碳建筑技术标准的计划,这是响应“双碳”战略在城乡建设领域的重要行动。《零碳建筑技术标准》由中国建筑科学研究院牵头,联合全国40多家高校、研究机构、设计院和知名企业共同参与编写。经过三年的共同努力,《标准》从初稿、征求意见稿、送审稿到报批稿,目前正在相关部门进行审批。

  《标准》主要明确了新建建筑、既有建筑碳减排的发展方向、实现路径和评价体系,涵盖了单体建筑和以建筑为主体的园区两大类。在碳排放类型上,《标准》主要关注能源消耗产生的二氧化碳排放,同时也考虑了其他领域的排放,但对后者不做强制性规定。根据我国的实际情况和发展基础,我们设定了三个等级:低碳建筑、近零碳建筑和零碳建筑,园区也同样分为三个等级。这个分级方法在全球范围内具有创新性和领先性,与国际上通常讨论的零碳概念不同,充分考虑了我国与发达国家在发展基础上的差距,我国经济发展的不平衡性,包括东西部差异、城乡差异,以及太阳能等资源的地区性差异。相较而言,发达国家更多强调建筑最终达到零碳排放的最高形式,这往往依赖于整个能源系统的转型,而我们更加强调建筑自身的贡献。因此在建筑领域的自主减排方面,我们赋予了更高的权重,这是我们与发达国家的一个显著区别。第二个区别在于,我们的工作紧密围绕国家的双碳目标分阶段有计划有步骤地展开,包括第一阶段碳达峰和第二阶段碳中和。而发达国家的做法分为两大类:一类是全面包括所有温室气体,另一类则以能源消耗为主。不同的起步阶段考虑反映了各自的国情和策略。

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  《标准》在控制指标上实行的是绝对碳排放量和减碳率的双控策略,有助于不同类型的建筑、采用不同的设计手法能实现减排目标。因为不同建筑类型如住宅和复杂公共建筑的减排路径和方法各有差异,所以为适应不同建筑的特点,设定相对的减碳率是必要的。同时,从全社会的角度来看,了解建筑的绝对减碳量至关重要,比如单位面积或人均碳排放量。《标准》采用双路径双指标控制方法,不仅确保了规范性,也提供了灵活性,便于实际操作和推广。

  《标准》中特别提出了全生命周期零碳建筑的概念——全过程零碳建筑,涵盖建筑从材料生产、运输、建造到最终再利用的整个生命周期,有助于更好地理解和操作零碳建筑的实践,包括建材的生产、运输、建造过程,以及建筑寿命结束后的材料再利用。当然,目前大部分建筑尚未达到其寿命期,这一概念更多地体现了一种理念。

  《标准》既吸收了国际上的成熟经验和做法,又紧密结合了我国的实际情况,特别是体现了我国的政策体系、管理制度和技术路径。因此,我们期待社会各界对《标准》给予更多关注和支持,并提出宝贵意见。《标准》一旦实施,将有力指导和规范我国低碳、近零碳及零碳建筑的发展,为城乡建设领域的节能减排工作做出重要贡献。

  您组织开展的国家重点研发项目“零碳建筑项目科技示范工程”中,夏热冬冷地区示范工程数量占比达到63.33%,建筑面积占比为54.46%。2023年7月,江苏设立“城乡建设碳达峰碳中和先导区”,一年多来,江苏一直积极推动先导区相关建设工作。能否请您结合零碳建筑技术体系在夏热冬冷区域的相关研究成果,为江苏双碳先导区的建设提些建议?

  在“十四五”期间,国家为了支持城乡建设领域节能减排,专门设立国家重点科技研发计划项目——“零碳建筑控制指标及示范工程”。该项目由我的团队联合其他单位共同承担,成为“十四五”期间首个国家重点研发计划的节能减排项目。根据国家科技部和住建部要将研发成果在实践中应用和检验的相关要求,我们建立了全国范围内的科技示范工程yy体育,即“零碳建筑项目科技示范工程”。示范工程的管理遵循科技部和住建部规定,通过严格的评审流程来确定。由于条件限制,示范工程的淘汰率可能超过50%。夏热冬冷地区示范工程数量占比超过60%。江苏所在的夏热冬冷地区是我国人口密集、经济发达的地区,具有独特的气候特征,在全球范围内具有代表性。在全球范围内,只有美国部分地区的气候特征与我国相似,即冬季寒冷、夏季炎热,四季分明。这样的气候条件对节能减排而言是巨大的挑战。除了解决建筑领域的普遍问题,核心任务是应对夏季降温、冬季采暖需求,以及其他如湿度控制等特殊问题。这对住宅和建筑科技来说无疑是一项挑战。如果能够成功解决这些问题,那么南北方的许多问题都可以借鉴这些解决方案,因此,夏热冬冷地区的建筑科技发展具有其独特性。

  江苏省在节能降碳方面给我留下了深刻印象。早在80年代末90年代初,我参与的第一个夏热冬冷地区的节能建筑项目就在江苏无锡——无锡沁园新村的节能住宅楼。在当时全国还未广泛开展建筑节能的背景下,江苏就已有了超前的意识,成为先行先试的典范。2020年习提出“双碳”目标后,江苏和我一起探讨如何更快速、更有效地落实的指示,推动江苏省在绿色低碳发展中取得更快的进步,这种主动性和前瞻性给我留下了深刻的印象,当时我建议,要把建筑节能工作提升一个台阶,江苏能不能率先实现超低能耗?到2025年,江苏新建超低能耗建筑总面积将达到 500 万平方米,江苏省工程建设标准制定也走在全国前列,如《超低能耗建筑技术规程》《公共建筑节能设计标准》(节能75%)等标准正在征求意见。我有幸参与了无锡锡东新城城乡建设碳达峰碳中和先导区的工作。几点体会如下:首先,地方领导对此高度重视;其次,江苏省各行业,尤其是城乡建设行业的人士,给予了极大的支持;最后,江苏省的产业支撑能力强大,为发展超低能耗、低碳城市提供了良好的条件和基础。

  我相信江苏省城乡建设“双碳”先导区一定能够实现既定目标,并随着项目的增加、类型的多样、技术的不断推进,先导区区将展现出更多具有借鉴意义的成果。我也期待能够继续为江苏省的绿色低碳发展做出贡献。

  您一直致力于地源热泵技术研究,提出“热泵+”系统不仅是建筑能源的未来,更是可持续发展共同的责任,能否请您谈谈“双碳”目标下“热泵+”系统应用优势及其未来发展前景?

  在实现碳中和目标的过程中,建筑领域主要有三个转型路径:一是提高能效,也就是我们常说的建筑节能;二是增加可再生能源的利用,包括光伏和地热能等;三是建筑用能结构转型,即从传统的燃烧方式转向电气化,这有赖于与电力系统的深度融合和协同发展。在这三大转型路径中,热泵技术扮演着至关重要的角色,因为它与这三个路径都有密切的联系。首先,热泵技术的能效提升,尤其是性能系数(COP)的提高,就是实现节能的关键。目前,热泵技术的发展使其越来越适应低温环境,包括超低温环境,热泵在化霜融霜过程中的技术进步显著,时间更短,成本更低,同时,热泵的智能化和数字化水平也在不断提升,在江苏这样的夏热冬冷地区,热泵的需求是非常巨大的。其次,热泵与可再生能源联系有两个方面,一方面,热泵本身就是可再生能源的一种利用方式,能够直接将自然资源转化为高效的热能;另一方面,热泵技术能够与其它可再生能源技术深度整合,例如与太阳能和地热能的结合。最后,建筑能源转型即向电力化转型,电力化转型中供热和供冷是主要挑战,尤其是供热,热泵技术因其高效节能的特性,成为解决这一难题的理想方案。因此,热泵技术不仅是夏热冬冷地区,也是全国范围内建筑领域实现深度脱碳的关键选择。

  对于如江苏这样的夏热冬冷地区,热泵的利用虽潜力巨大,但目前看来还不能完全替代传统供暖方式,这主要是因为热泵系统的造价相对较高,且受到空间位置和资源等应用条件的限制。因此,我们提出了“热泵+”方案,即以热泵为基础供暖负荷,辅以其他能源如燃气或生物质能等作为补充或调节,来解决大型公共建筑的供暖问题,这一方案既现实又具可操作性。所谓“热泵+”是指以热泵为主要供暖来源,结合其他能源形式,为整个园区或更大区域提供供暖。这种方法不仅经济上节省投资,而且在运行上能确保高效率和高质量。除了住宅,热泵+方案也是解决大型公共建筑冬季供暖和生活热水供应问题的高效选择。在江苏,热泵已经得到了广泛应用,普及率很高yy体育。未来,热泵技术需要向更高能效的系统升级换代,探索性价更高的供暖方式。

  该项目是我国首栋近零能耗办公建筑,中美清洁能源合作研究中心标志性成果。实现“冬季供热能耗降低80%、夏季供冷能耗降低50%,建筑照明能耗降低75%”的节能目标,相比北京同类建筑能耗节约80%以上,达到国际领先水平。获得联合国国际绿色建筑解决方案奖、中国人居环境范例奖,入选G20最佳节能实践案例。

  对原有建筑进行全面改造,针对热工薄弱环节实施全楼门窗、幕墙改造,利用光伏形成立面外遮阳,整体更换一级能效采暖、空调、热水设备,充分降低建筑自身能耗;择优布局单晶硅、碲化镉发电玻璃,安装屋顶附加式、屋顶一体化、幕墙附加式、幕墙一体化及透光光伏幕墙,构建“光储直柔”新型电力系统,开展直流机电设备及柔性调控技术等应用示范;实现全年产能大于建筑用能,每年可减少碳排放约160吨,是全国首个获得运行标识的产销平衡型零碳建筑。入选我国“双十佳”节能实践清单、住建部首批城市更新典型案例。

  该项目是中德两国政府城镇化与城市发展合作的首个示范工程,得到中德两国总理的协议见证签署和高度认可。采用了高效的外保温技术、智能化楼宇控制技术、无动力冷梁、地板辐射采暖系统和屋面太阳能光伏发电系统,使用了带热回收的新风机组及地源热泵系统等。每年可节约一次能源消耗130万千瓦时,节约运行费用约50万元,减少二氧化碳排放664吨。获评绿色建筑三星级标识,入选G20最佳节能实践案例,获全国绿色建筑创新一等奖。

  项目总建筑面积6.1万平方米,建筑最高高度为99.7米。项目打造地产行业首个5A级高层写字楼近零能耗和零碳建筑总部示范工程,通过被动式建筑节能和高效能源利用降低建筑用能需求,最大化开发利用屋顶和遮阳光伏等可再生能源。项目入选住建部首批“零碳建筑科技示范工程”、中国建筑节能协会首批“零碳建筑测评项目”,并荣获“深圳市绿色建筑创新项目一等奖”等荣誉。

  项目通过地源热泵为主外加市政供热的方式为北京市委、市政府、人大、政协及各委办局办公场所供热供冷,是同期全球地埋管换热器数量最大的地源热泵项目。全年综合运行费用节约效果显著,可节约标煤7480吨/年,CO2减排20236吨/年,氮氧化物减排300吨/年,SO2减排150吨/年,烟尘减排75吨/年。

  1.改革再深化 环能科技:科改示范注入创新活力 打造世界一流低碳先锋2.服务社会 央企担当 中国建研院收到国家机关事务管理局公共机构节能管理司感谢信3.中国建筑节能协会会长倪江波一行到访中国建研院如果需要改进,请联系我们。可通过新浪微博@中国建研院,或发送邮件至

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