· 《绿色建筑》丨近零能耗建筑发展简述 ·
2024-06-10 OKSA高性能覆面岩棉保温板

  • 全文引文格式：赵泽锋,袁媛,李振兴,等.近零能耗建筑发展简述[J].绿色建筑,2024,16(1):7-9,24.

  随着城镇化的快速地发展，建筑业规模逐步扩大，建筑能耗在全社会总能耗中的比重也在逐年增加。作为影响环境的一个重要方面，能耗问题历来受到各国的重视。怎么来降低建筑能耗需求，成为城镇发展过程中不可避免的问题。主要总结了各国在低能耗建筑实践过程中的经验与成果，同时介绍了我国关于低能耗建筑的有关政策标准，讨论了近零能耗建筑在我们国家发展的难点并提出相关建议，以期推动建筑行业绿色、低碳发展。

  乡村城镇化过程是各国发展过程中必然要经历的一个阶段，随着城镇规模的逐步扩大，建筑行业迎来了蓬勃发展，但同时也产生了巨大的能耗需求。两次“石油危机”以来，各国均在积极探索新形式的替代能源。面对传统建筑运行所需的巨大能源消耗，一些国家开始着手建筑保温、遮阳以及再次生产的能源等方面的研究，取得了丰富的理论知识储备，并掌握了具有实践意义的建筑节能建造技术，建设了一批试验性的低能耗建筑和太阳能用房。

  目前，在全球气候变暖的形势下，减少碳排放已然成为需要各国共同解决的问题。2015 年联合国大会通过的《巴黎协定》提出，将全球平均气温控制在工业化前水平以上2 ℃以内，力争不超过 1.5 ℃。据统计，建筑领域的碳排放约占总碳排放的 1/3。为了延缓气候变暖趋势，解决高碳排放问题，2017年，世界绿色建筑委员会提出“建筑行业必须在2050年之前实现净零碳排放”。因此，近零能耗建筑成为建筑行业实现节能减排目标的新途径。笔者首先介绍了近零能耗建筑的定义和国外近零能耗建筑发展历史，其次讨论了近零能耗建筑在我国的发展状况及相应的政策措施，最后对近零能耗建筑发展前途进行了展望。

  “零能耗建筑”（zero energy house）由丹麦技术大学 Torben 和 Vagn[1] 于1976年提出。他们选择了1栋位于丹麦的单层独居建筑进行研究，通过改善外墙的保温构造，采用太阳能集热器和蓄水池作为储能介质，成功将该建筑的冬季能耗需求从20 000 kW·h/a 降低至2 300 kW·h/a，降幅达88.5%，解决了冬季的供暖需求，同时减少了建筑在冬季对传统能源的依赖。由于石油危机引发的能源问题，在随后的30多年里，欧洲各国开始对零能耗建筑进行研究，并结合本国天气特征情况，相继提出各自的“零能耗建筑”，如表1所示。

  德国作为欧洲最早研究近零能耗建筑的国家之一，在建筑节能方面发展相对较快，同时也建立了比较完备的法规制度、政策标准和技术体系。1977—2015年，德国主要有6部与建筑保温相关的条例和法规，根据条例和法规中的节能标准，其近零能耗建筑发展过程大概能分为6个阶段，采暖能耗值由 200 kW·h/(m2·a)下降至15 kW·h/(m2·a)，如表2所示。

  1998年，瑞士 26 个州政府联合成立Minergie协会。以德国被动房项目为蓝本，结合本地区气候特点，Minergie协会颁布瑞士首部近零能耗建筑标准——Minergie® 标准。经过一系列修改和完善，目前的Minergie标准体系大致上可以分为三类：inergie® 认证标准、Minergie®-P认证标准、Minergie®-ECO认证标准。Minergie® 标准不仅限定了建筑的总体能耗标准（不高于常规建筑平均值的75%），还明确要求化石燃料消耗必须低于 50%。Minergie®-P认证标准主要是针对与德国被动房对等的建筑，除了对建筑采暖能耗、气密性、节能电器方面做规定，还增加了成本和热舒适的规定。Minergie®-ECO认证标准是整个Minergie标准体系中最为严格的认证标准[4]，该标准规定建筑要达到Minergie®-P的能效要求，同时还考虑了环境和健康因素的影响。

  2008 年，奥地利开始实施建筑能效认证制度，该制度依据建筑采暖需求将建筑划分为4个等级：普通节能标准(B)、低能耗节能标准 (A)、被动房标准 (A+)、超高能效标准(A++)。芬兰工程师协会（RIL）根据本国天气特征情况，专门制定了RIL249-2009认证标准，该标准根据单位面积年终端能耗需求将建筑分为低能耗建筑和被动房，其中，低能耗建筑分为 M-30、M-35、M-40、M-45、M-50，被动房分为P15、P20、P25。两国关于低能耗建筑能耗需求情况如表3所示。

  我国的建筑节能工作始于20世纪80年代。1986年，我国颁布了第一部居住建筑节能标准——JGJ26—86《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》，提出“在住宅通用设计的基础上将采暖能耗降低 30%”的目标。在随后的30年内，为了应对建筑能耗在社会总能耗占比不断增大的情况，国家又将节能目标相继调整为50%、65%。然而，即使执行节能 60% 的标准，相比于同等天气特征情况的发达国家，我国建筑能耗量指标也要高出 50% 左右[5-6]。为实现建筑能效提升和城市低碳发展的目标，我国相继与德国、美国等国家及组织展开相关合作。2007年，住房和城乡建设部与德国能源署合作编写了《中国建筑节能手册》，“中德合作被动式低能耗建筑示范项目工作”正式展开，随后建设了一系列被动式超低能耗示范项目[7-8]。2011年3月，中美清洁能源联合研究中心建筑节能联盟成立，针对“建筑能耗检测分析”“建筑维护结构体系”“可再次生产的能源建筑应用”“净零能耗建筑技术”等方面做相关研究，系统解决了净零能耗建筑从建筑规划设计、施工到运行过程中面临的问题。同年6月，住房和城乡建设部与德国交通建设和城市发展部签署《关于建筑节能与低碳生态城市建设技术合作谅解备忘录》，明确将被动式低能耗建筑作为重要合作内容予以深化推进。2014年，住房和城乡建设部科技与产业化发展中心与德国能源署共同编制完成了《中德合作高能效建筑实施手册——被动式低能耗建筑示范项目经验解析》。

  2015年2月27日，河北省住房和城乡建设厅发布DB13(J)/T177—2015《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》，自2015年5月1日起实施，成为中国第一部被动式低能耗建筑标准[9]。同年10月，住房和城乡建设部发布《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）》的通知，随后，北京市、湖南省、上海市、江苏省、广东省等地区相继发布基于本地区天气特征情况的低能耗建筑技术指南和导则。2016年9月1日，16J908—8《被动式低能耗建筑——严寒和寒冷地区居住建筑》正式实施，该图集为设计和实施工程人员提供了重要参考。2022年4月1日，住房和城乡建设部发布 GB 55015—2021《建筑节能与可再次生产的能源利用通用规范》, 该规范明确要求新建居住和公共建筑碳排放强度分别在2016年执行的节能设计标准上平均降低 40%，同时还规定了建筑能耗统计方法，提出新建建筑群及建筑的总体规划应为可再次生产的能源利用创造条件等。截至2022年，我国各级部门共发布被动式低能耗建筑鼓励政策100余项，《山东省绿色建筑促进办法》《河北省促进绿色建筑发展条例》《辽宁省绿色建筑条例》则将被动式低能耗建筑建设写入地方法规。

  根据 GB 50178—93《建筑气候区划标准》，我国建筑气候的区划系统一共分为7个一级气候区和20个二级气候区，天气特征情况差异相对较大，不同气候区域关于近零能耗建筑所要实现的性能目标也各不相同 , 如严寒地区和夏热冬暖地区的建筑物在不同季节对于冷热负荷的需求存在巨大差异。同时，由于我国仍然位于发展中国家行列，各省、自治区、直辖市的经济发展水平差异显著，因此，各地应当结合自己的发展状况，针对本地区气候特征和经济发展水平，制定合理、有效的近零能耗建筑实施方案。

  我国关于近零能耗建筑的研究起步相对较晚，21世纪以来，尽管我国积极与德国、美国等国家展开近零能耗建筑的相关合作，并建立了一系列示范项目，但近零能耗建筑在整个建筑行业领域内所占的比重仍然微乎其微。这一方面是由于我国目前尚未建立完整的低能耗建筑理论体系，各地区的示范项目仍处于“摸石头过河”阶段，同时缺乏指导性政策，各地区政府推广低能耗建筑的意愿存在一定的差异显著；另一方面，近零能耗建筑对于设计和施工的要求相对严格，而目前我国具备低能耗建筑规划设计和施工经验的从业人员相对匮乏 , 因此设计与施工周期相对较长，不足以满足实际建设需求。因此，应当注重相关技术的引进与研究，基于本地区高新科技企业和高校，重视“产、学、研”的有机结合，建立一整套相对完整的产业链。

  目前 , 各省、自治区、直辖市都在大力推广装配式建筑，例如，北京市于2022年提出“到2025年，北京市装配式建筑占新建建筑面积的比例达到 55%”。随着“双碳”目标以及“绿色建筑发展目标”的提出，装配式建筑和近零能耗建筑的结合势在必行。不过由于施工工艺与设计理念的不同，传统装配式建筑在连接节点以及冷热桥问题上的处理并不能完全达到近零能耗建筑的要求，如女儿墙、阳台和空调板等构造处通常存在冷桥现象，普遍做法是在外伸构件与整体的结构中间填充保温材料来降低影响。另外，由于保温需求较大使得外保温层厚度增加，导致原有的外保温连接件无法达到受力要求，因此设计人员一般会用断热桥的金属连接件。

  综上所述，无论是由于天气特征情况、经济发展水平，还是政策、规划等原因，近零能耗建筑在我国的发展势必是一个长期且循序渐进的过程。对此，从业人员不仅要因地制宜地建立相对完善的近零能耗建筑理论体系，还应该提升相应的技术能力并采取相关措施，逐步推动低能耗建筑的产品研制与产业链的发展，从而使建筑实现真正意义上的近零能耗。

  为了更好地应对全球能源紧张和气候变暖，各国陆续制定了与本国发展相适应的建筑节能政策和发展规划。近零能耗建筑凭借其出色的节约能源的效果，成为各国实现建筑领域节能减排的选择。目前，我国城镇规模仍在逐步扩大，建筑能耗仍处于上升阶段，尽管各省市制定并推行了相关低能耗建筑标准，但近零能耗建筑的推广范围仍然有限。因此，结合我国“双碳”目标提出的契机，出台更多鼓励性政策，加大对低能耗建筑研发的投入，以低能耗建筑示范项目为基础，改进社区范围建筑能源供给方案，推动近零能耗建筑落地，逐步实现区域性、地域性的建筑能源转型 , 最终实现建筑领域的“碳中和”，是建筑领域下一阶段发展的主要目标。

  [7] 彭梦月.中国首个被动式低能耗建筑的实践和思考:秦皇岛“在水一方”示范项目[J].动感(生态城市与绿色建筑),2015(1):91-96.

  [8] 徐伟.近零能耗建筑技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2021.

  [9] 马伊硕,郝生鑫,曹恒瑞.中国被动式低能耗建筑的发展模式和发展的新趋势[J].建设科技,2020(19):8-12,28.

  赵泽锋，硕士研究生，工程师，主要是做建筑结构及工程抗震研究，现供职于中国建筑标准设计研究院有限公司。

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