光伏是创能主角 | “零碳建筑”知识点分享

今年4月1日起正式实施的国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015-2021）对建筑碳排放计算作出强制性要求，新建居住和公共建筑碳排放强度应分别在2016年的节能设计标准的基础上平均降低40％，碳排放强度平均降低7kgCO2/（㎡·a）以上。

降低建筑碳排放，提高建筑节能技术水平，鼓励“零碳建筑”的发展，对于我国实现碳达峰、碳中和的战略目标尤为重要。本文主要分享零碳建筑相关知识，勤能团队将从零碳建筑定义、向零碳建筑过渡的方法、英国和日本零碳建筑体系概述、我国零碳建筑发展应吸取的经验四个方面进行分享。

《零碳建筑认定和评价指南》是我国首 零碳建筑标准，已于2021年9月1日起正式实施。《指南》的制定填补了国家建筑领域中零碳建筑标准的空白，助力建筑从绿色建筑、超低能耗建筑、近零碳建筑进一步向“零碳建筑”迈进。

《零碳建筑认定和评价指南》中的控制指标和碳排放量核算是零碳建筑认定的主要依据。控制指标包括建筑室内环境参数和能效指标两个方面，目的是在保证建筑使用功能的前提下尽可能降低建筑用能需求。碳排放核算是对建筑碳排放的量化，鼓励通过可再生能源的利用抵消建筑用能，以实现建筑的零碳排放。

1、什么是零碳建筑

所谓零碳建筑，目前尚无统一的定义,一般是指在建筑的全生命周期中，建筑的综合碳排放为零的建筑，我国《零碳建筑认定和评价指南》对零碳建筑的定义为：充分利用建筑本体节能措施和可再生能源资源，使可再生能源二氧化碳减排量大于等于建筑全年全部二氧化碳排放量的建筑，其建筑能耗水平应符合现行国家标准《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350相关规定。

2、向零碳建筑过渡的方法

零碳建成环境必须由人们的需求和意志以及国家和国际目标驱动，它们分别被视为是自下而上和自上而下的方法：没有自下而上的认同和行动，自上而下的策略就行不通；同样，自上而下的方法也需要在各地区实施，而不能完全依赖国家和国际的指令和规定。

为了向可持续的零碳社会过渡，需要更加强调自下而上的“全系统”方法，同时需要审查各层级的规则与责任，甚至可能会出现面向推动建筑低碳化的中间组织的新要求。因此在未来的建筑设计中，能够解决环境与能源问题的建筑技术相关人士的重要性不言而喻。

全系统方案可以将建筑学与工程学紧密连接， 满足舒适性、健康性以及零碳排放的综合性需求。在全系统方案设计中，首先需要整合被动式结构设计、高效暖通空调照明系统并集成可再生能源技术与能源存储设备来降低能源需求。此外， 相关技术还可与建筑外围护结构设计结合产出更多的可再生能源。

通过设计全系统方案，我们可以了解被动式设计和主动式设计的相互作用，使彼此共同推进设计深化。可能现阶段某些技术要素尚未达到成本效益（如热储存），但是随着我们逐步优化被动和主动解决方案，便可实现成本的下降。但是如果等到所有技术要素都经过优化后才将它们合并进全系统中，我们将永远无法实现零碳目标。当我们努力实现零能耗或零碳排放的目标时，尽管成本会上升，但针对每一种不同类型的建筑都将有一个最 佳平衡点。

3、英国和日本零碳建筑体系概述

英国在建筑二氧化碳排放领域的研究在欧盟乃至世界范围内处于领先的地位。

在英国政府颁布的《可持续住宅规范》中，完整的描述了零碳定义的关键性要求，摘要如下。

1)、居住建筑二氧化碳排放率为零(包含供暖、 照明及通风能耗)。

2)、根据英格兰和威尔士建筑规程文件——新建住宅中燃料和电力的节约(ADLIA)的方法， 计算目标排放率。

3)、“使用能耗”(考虑家庭中标准设备和厨房消耗)必须使用所提供的计算表进行计算。同时须按这个能耗大小，安装等量的可再生能源发电设施。

4)、所有的可再生能源发电设备必须设在项目所在地，或者直接接入项目。

5)、热损失系数低于0.8w／(㎡·K)。

6)、将低能耗照明设备的实际安装比例与减少二氧化碳排放联系起来。

7)、在总氧化碳排放量的计算中没有考虑次级供热系统。

8)、在2005版的《标准评估程序》中，机械制冷不包含在内。应在《能量供给规范》(Code Service Provider)中寻找如何囊括它的方法。

为实现零碳目标，英国出台了一系列的政策激励开发商采用如下的顺序来解决问题：

1)、 首先是考虑提高能效；

2)、其次采用现场或近地可再生能源的零碳技术；

3)、后是场外可再生能源的零碳技术。

制订的方案鼓励最 大限度地减少温室气体的排放，允许项目在限定的时间内完成，为开发商采用更广泛的技术和技术创新提供一定的灵活性。

对于日本，节能、创能、蓄能、控能是实现零能耗建筑的主要技术路径，其技术路线图将分三步走。

1)、一步提高建筑物围护结构保温隔热性能，从而减少整个建筑的能源负荷；

2)、第二步采用高效节能的照明、空调、电梯、换气、热水等建筑设备，利用先进能效技术进一步降低建筑能耗；

3)、第三步利用太阳能、地热、生物质、燃料电池等清洁能源发电技术，与蓄能技术、智能技术组合，实现建筑物能源收支平衡。

光伏发电是零能耗建筑创能的主角。日本由于土地紧缺，太阳能市场是从住宅市场开始发展起来的，而且以分布式住宅或建筑屋顶光伏发电系统为主。日本光伏发电装机容量从2009年11月实施剩余电力收购制度以后开始逐步增加，2012年7月实行固定价格收购制度后开始大幅增长，特别是光伏设备成本不断下降后，非住宅光伏发电市场开始出现井喷，到2014年累计装机容量为2688万kW，达到历史最 高水平。2015年度住宅用的电力收购价格为33日元／kWh。随着政府收购价格的不断下调，光伏市场出现了需求减少的趋势。但在电力自由化和零能耗建筑政策的支持下，以自用为主的住宅光伏市场将仍有较大增长空间。2014年住宅光伏累计装机容量为1062万kW，截至2015年2月，安装项目累计达到1678269个，全国住宅光伏普及率为5.9％。

4、我国零碳建筑发展应吸取的经验

建筑行业是社会三大能源消耗行业之一。如何推进节能建筑，实现“零能零碳建筑”，已经成为近年来建筑界一直在探索的课题。从日本的经验来看，推行零能耗建筑主要存在下列几个问题：

第一，标准不清晰。长期以来尽管零能耗建筑目标早就提出来了，但零能耗建筑的定义并不清晰。各个建筑公司都在倡导零能耗建筑，但所定义的范围各不同，从消费者来说难以比较。从国际上来看，各国的定义也各不相同，若采用狭义的定义，由于用途、规模等物理条件受限而难以实现目标，例如，严格执行一次能源消费量为零的定义就必须利用可再生能源，而高层建筑由于屋顶面积有限，无法大量设置光伏发电组件，即使布满光伏组件也难以实现能源自给。因此物理上就难以实现零能耗建筑。可望而不可即的目标容易挫伤了企业的积极性。若采用宽泛的定义，政府推广的目标和政策又会失去意义。因此，政府必须在政策引导作用和实现可能性之间寻找恰当的定义和标准。政府 提出的标准新建住宅定义不清，缺少评价判定的基准。

第二，技术不成熟。2009年”实现和推广ZEB研究会报告“中提出通过技术创新完全有可能实现零能耗建筑，并确定了开发能够大幅提高建筑能效的各项技术目录。但实际上，仅靠这些技术简单加总难以统一设计成零能耗建筑。因为建筑物非量产化产品，每栋建筑物有不同的规模，设计方法和技术，成本各不相同，相关信息和技术难以共享。这是零能耗建筑难以普及的重要原因。特别是中小建筑企业和设计事务所缺乏零能耗建筑设计施工的能 力。而且，未对零能耗建筑成本进行核算，经济性如何确保也是一个大问题。

第三，驱动力不足。要推广和普及零能耗建筑，提高开发商的积极性是非常重要的。对开发商来说，经济性不佳是最 大的障碍。零能耗建筑的优点是可以减少水电费支出。通过能源自给自足可提高能效等，而这些好处未必被广大 业主所了解。对于租赁大厦来说会增加业主的负担，与水电费支出减少还不成 正比。对于零能耗建筑高效保温隔热性能所带来的舒适性和健康性认识不足。节能、绿色建筑的补助制度和标识制度数量众多，一般消费者难以辨认，对既有建筑监管则更难．而且这些新技术、新材料和新产品也带来了施工技术的难度。

对于我国来说，我国发展零能耗建筑任重而道远，当下只能先从基础工作做起:

第一，首先要高度重视建筑围护结构的保温隔热性能。

第二，新材料和新技术是推广零能耗建筑的关键，在建材和建筑设备领域应大力推广领跑者计划。

第三，节能建筑是绿色建筑的核心，也是推广零能耗建筑的起点。

第四，设计和施工质量是实现零能耗建筑的保障。

第五，政府激励政策和措施是推广零能耗建筑的重要手段。

为了实现建筑行业“双碳”目标的达成，住建部出台多项重要政策，同时全国各地也在不断出台相应支持政策：

1、2021年5月25日，住建部、生态环境部等15部门发布《关于加强县城绿色低碳建筑的意见》，明确要大力发展绿色建筑和建筑节能。县城新建建筑要落实基本级绿色建筑要求，鼓励发展星级绿色建筑。加快推行绿色建筑和建筑节能节水标准，加强设计、施工和运行管理，不断提高新建建筑中绿色建筑的比例。加快推进绿色建材产品认证，推广应用绿色建材。发展装配式钢结构等新型建造方式。全面推行绿色施工。通过提升新建厂房、公共建筑等屋顶光伏比例和实施光伏建筑一体化开发等方式，降低传统化石能源在建筑用能中的比例。

2、2021年9月8日，住房和城乡建设部发布国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》的公告。批准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》为国家标准，编号为GB 55015-2021，自2022年4月1日起实施。本规范为强制性工程建设规范，全部条文必须严格执行。现行工程建设标准相关强制性条文同时废止。建筑碳排放计算作为强制要求，意向重大，将直接影响建筑行业和BIPV的发展。

规范的适用范围是“新建、扩建和改建建筑以及既有建筑节能改造工程的建筑节能与可再生能源建筑应用系统的设计、施工、验收及运行管理”，涉及新建建筑、既有建筑、可再生能源系统、施工调试验收与运行管理等方方面面的内容。

3、2022年3月1日，住建部发布《“十四五”住房和城乡建设科技发展规划的通知》，要求到2025年，全国完成既有建筑节能面积3.5亿平方米以上，建设0.5亿平方米以上的超低能耗、近零能耗建筑，装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到30%，全国新增建筑的光伏装机容量要达到50GW以上。

4、支持建筑光伏一体化发展的地方政策不断出台，目前吉林、广东、江苏、西安、深圳等十几个省市明确发布了BIPV或绿色建筑相关补贴政策，补贴力度从0.3-0.4元/度，补助限额从100-300万元各有不同。