為應對氣候變暖這一全球性問題,早在2020年我國提出了“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”的目標。
建筑領域作為我國主要碳排放的來源之一,零碳建筑是實現雙碳目標的重要途徑之一,而BIPV的有效利用是近零碳建筑實現的重要措施。
一、零碳建筑的概念
在“能源、碳排放”的雙重約束下,我國推動了建筑領域的低碳轉型,在零能耗建筑的基礎上,結合建筑全生命周期,提出了近零碳建筑、零碳建筑。
零碳建筑考慮的不僅僅是建筑運行階段的碳排放,更是全面考慮建筑建造過程中的隱含碳排放,目標是在建筑的全生命周期中實現碳的零排放。
零碳建筑
零碳建筑是指充分利用建筑本體節能措施和可再生能源,使可再生能源二氧化碳年減碳量大于等于建筑全年全部二氧化碳排放量的建筑。
它除了采用被動式建筑設計中的高效保溫、高效節能窗等被動式節能技術外,更多的是通過主動技術措施提高能源設備與系統的效率,引入更多的智能控制技術,充分利用可再生能源,例如光伏。同時注重實現材料和產品的循環利用,有效的減少建筑全生命周期的減少碳排放。
二、零碳建筑技術路徑
零碳建筑通過主動式建筑理念與被動式設計理念相結合,最大幅度地降低建筑對能源的依賴,使建筑排放的碳量處于較低水平。
1、主動式建筑設計
(1)太陽能系統
太陽能系統在建筑中的利用主要有附加光伏系統(BAPV)和光伏一體化建筑(BIPV)兩種形式。
BAPV是最早且最常用的一種形式,它與建筑結構常見的安裝形式,主要是屋頂光伏電站;
BIPV是將光伏建材與建筑融為一體,直接替代原有建筑結構,BIPV采用的光伏技術目前主要可分為晶硅光伏組件和薄膜光伏組件,晶硅組件是目前市場的主流產品,單位裝機功率高,轉化效率可達16%至22%,同樣裝機面積下發電量優于薄膜組件。
英利嘉盛依托光伏材料與技術國家重點實驗室等四大國家級研發平臺,創新晶硅工藝,通過光學納米鍍膜技術解決了晶硅色彩單一的問題,可定制化外觀、無熱斑、透光率高等特點讓光伏在建筑上的應用更加多樣化。
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(2)地道風技術
利用土壤夏冷冬熱的特點為建筑提供熱(冷)能,通過設計階段對管道冷卻能力的計算,確定管道的尺寸、長度、埋深及間距等,利用地道風技術,可以有效的縮短空調開啟時間,極大限度的降低建筑的使用能耗。
(3)地源熱泵技術
地源熱泵指所有使用大地作為冷熱源的熱泵全部稱為地源熱泵,是利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統,是一種既能供熱又能制冷的高效節能環保型空調系統。
通過輸入少量的電能,即可實現較多的能量從低溫熱源向高溫熱源的轉移,利用地源熱泵技術制冷,與傳統中央空調技術相比能耗可降低20%以上,是一種清潔高效的能源利用形式。
2、被動式建筑設計
以氣候特征為引導,通過建筑物本身來收集、儲蓄能量(而非利用耗能的機械設備)使得與周圍環境形成自循環的系統。
這樣能夠充分利用自然資源,達到節約能源的作用。在寒冷地區冬季以保溫和獲得太陽能為主,夏季兼顧隔熱和遮陽作用。
被動式建筑設計
三、各地區關于零碳建筑的政策
1、福建省
福建省住建廳、省發改委印發《福建省城鄉建設領域碳達峰實施方案》(以下稱《方案》),方案中明確提出,大力推廣超低能耗、近零能耗建筑,發展零碳建筑。
推廣屋頂光伏和發電玻璃等光伏建筑一體化(BIPV)應用,開展“光儲直柔”一體化試點建設。到2025年,新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%。
2、江蘇省
江蘇省財政廳發布《江蘇省財政支持做好碳達峰碳中和工作實施方案》(以下稱《方案》),方案中明確提出,支持城鄉建設領域碳達峰,大力推動高品質綠色建筑、超低能耗建筑、近零能耗建筑、新型建筑工業化、可再生能源建筑發展。
支持能源領域碳達峰。支持符合條件的光伏、風電、氫能、生物質發電、儲能技術等重大科技創新及產業化項目。
3、山東省
山東省委、省政府印發《山東省質量強省建設綱要》,綱要提出,積極發展BIM設計、智能施工、智能運維,大力推廣應用綠色建材,發展裝配式建筑、綠色建筑,加快綠色建筑與建筑節能共性和關鍵技術研發應用。
4、浙江省
浙江省金華市磐安縣人民政府辦公室關于印發《磐安縣生態文明建設規劃(2021—2030)》的通知,通知指出,推進建筑領域低碳發展。推廣光伏建筑一體化應用,鼓勵在城市路燈照明、城市景觀以及通訊基站、交通信號燈等領域推廣分布式光伏電源。
推進綠色建筑、超低能耗建筑與近零能耗建筑、裝配式建筑建設,2023年裝配式建筑占比34%以上。