一栋建筑的减碳之旅将迎来怎样的阳光大道？

　　推动建筑节能减排，不仅需要依靠科技支撑，更要从一栋建筑的设计、施工、运营、翻新维护、拆除的全生命周期进行全方位减碳。在此过程中，建筑哪一阶段的碳排放量最高？面对“低碳”机遇，房地产及建筑业如何转型？又有哪些可行的技术和方案？一栋建筑的减碳之旅又将迎来怎样的阳光大道？

 

　　建筑碳排放全生命周期

　　建筑碳排放是建筑物在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和。其中隐含碳排放包括建筑施工和建材生产、运输带来的碳排放。而运营碳排放是指维持建筑正常功能产生的碳排放。

　　建材生产阶段、建材运输阶段的碳排放。包括钢筋、混凝土等主要建材生产过程中的碳排放，以及从生产地到施工现场的运输过程中产生的碳排放。

　　建筑施工阶段的碳排放。包括完成各部分项工程施工产生的碳排放和各项措施实施过程中产生的碳排放。

　　建筑运行阶段碳排放。包括暖通空调、生活热水、照明及电梯等能源消耗以及建筑翻新维护产生的碳排放。

　　建筑拆除、废弃回收阶段的碳排放。包括人工拆除和使用机具机械拆除机械设备消耗的各种能源动力，废料回收运输、废料填埋、焚烧产生的碳排放。

　　主要应用技术

　　太阳能光伏

 

　　现在最为人熟知的可再生能源解决方案是太阳能，比如太阳能热水器。目前一些建筑将光伏组件与建筑材料融为一体，采用特殊的材料和工艺手段，将光伏组件做成屋顶、外墙、窗户等形式，可以直接作为建筑材料使用，既能发电，又可作为建材，进一步降低发电成本。

　　光储直柔技术

 

　　光储直柔是在建筑领域应用太阳能光伏、储能、直流配电和柔性交互四项技术的简称。光储直柔是发展零碳能源的重要支柱，有利于直接消纳风电光电。比如，中建智地建设的房山拱辰零碳养老服务用房就是采用的“光储直柔”等技术。与普通建筑相比，该项目建成后可实现本体再节能40%以上，预计每年节约用电9万度。

　　被动式建筑

 

　　最环保的能源是我们根本不使用的能源。被动式建筑就是通过建筑设计的本身，而非利用机械设备等，达到减少用于建筑照明、采暖及空调的能耗。设计的内容涉及建筑朝向、建筑保温、建筑体形、建筑遮阳、最佳窗墙比、自然通风等等。

　　被动房屋空间加热的节能高达90%。隔热良好具有极强的气密性，因此减少碳排放。

　　地源热泵

 

　　地热能可以为家庭提供供暖、制冷和热水。利用大地（土壤、地层、地下水）作为热源的热泵，称之为地源热泵。用地源热泵系统供暖或制冷时，根据不同的地域、气候、资源、环境，运行费用可比传统中央空调系统降低25%-50%；可供暖、空调，还可在春夏秋采用热回收免费供生活热水做到冷暖热水三合为一。

　　此外，地源热泵系统产生的污染物排放与电供暖相比减少70%。没有燃烧、排烟，也没有废弃物，且不用远距离输送热量，是真正的环保型空调。

　　装配式建筑

 

　　绿色化装配式建筑是建筑工业化、产业现代化发展的最重要标志。同时也是建筑低碳发展的重要路径之一。工业化的建造方式不仅使工期缩短，而且大幅减少建筑垃圾。以北京亦庄蓝领公寓为例，其是国内楼层最高、建筑规模最大的模块化建筑，整体装配率92%。在建造过程中零湿作业，可节水70%，实现零污水排放；免搭建脚手架和模板，减少80%的建筑垃圾，而且其部件具有可拆卸、可更换、可回收的属性。

实现碳中和建筑有五个关键步骤：

第一步是部署数字解决方案和能源管理，如监测、控制和优化，这是建筑脱碳的核心

接下来是通过利用建筑管理系统和安装新的高效电机和驱动器来提高能源效率

扩大电气化也很重要，例如，热泵和拥有电动汽车 (EV) 充电基础设施

分布式可再生能源解决方案的安装也应体现在低碳战略中——从光伏技术和风力涡轮机，到电池储能系统和热能存储

最后一步是从电网采购可再生能源并抵消任何剩余的排放

技术蓝图

在这里需要指出的是，在新建筑中实现碳中和比在需要改造的旧建筑中更容易“通过设计”实现。在没有“一刀切”的蓝图的情况下，我们的客户明白他们的项目是独一无二的，并且具有随着时间推移构建的现有系统和设备的组合。这就是为什么开源技术和系统之间的互操作性如此重要的原因。为了实现净零建筑目标，我们必须能够改造大部分现有建筑。解决方案需要易于安装，并明确定义投资回报。

虽然并非所有智能碳中和站点的技术蓝图都完全相同，但典型的客户智能建筑将使用互连技术来提高能源管理、用水、空调、访问、自动化、照明、远程监控、 和通信网络。

通过互联技术和楼宇自动化实现楼宇数字化在帮助管理电网弹性和可靠性以及降低能源成本和提高能源效率方面也发挥着关键作用。此外，这是迈向能源转型的重要一步。它使建筑能够为现代能源网提供增值服务，从而支持从“消费者”到“生产者”的转变——促进虚拟发电厂等概念，最大限度地发挥分布式能源（如光伏、电池）的价值

简而言之，碳中和建筑项目的典型解决方案范围包括分布式能源——例如现场光伏技术、电动汽车充电器、储能、电机和驱动器、电源和保护——以及能源数字化解决方案管理包括监控、控制和多用途优化。此外，楼宇自动化和供暖、通风和空调 (HVAC) 控制，例如数字集成平台、楼宇自动化和控制、HVAC 控制和优化、空间管理以及健康和生产力

得到教训

我们在中国、芬兰、德国和荷兰的的经验教会了我们很多东西，尤其重要的是，如何利用我们整个组织的产品和解决方案集，并通过我们的合作伙伴生态系统将它们与第三方技术相结合

这些产品和解决方案包括：

通过建筑生态系统实现楼宇控制和自动化，实现 HVAC、照明和遮阳控制和自动化

通过平台测量、监控和优化电力和能量流

使用低压开关设备进行配电

用于快速 (DC) 和慢速 (AC) 充电应用的电动汽车充电基础设施 ( EVCI)

高效智能电机和变速驱动器

电池储能系统 ( BESS ) 用于最大化光伏自消耗和调峰

用于当地绿色能源发电的光伏系统

智能建筑在行动

也许解释脱碳建筑解剖结构的最有力方式是向您展示真实世界的故事

例如，在德国吕登沙伊德，这座 7,300 平方米的太阳能发电厂仅在第一年就提供了约 1,190 兆瓦时的气候中和太阳能，这足以满足360户私人家庭的年需求，令人难以置信的是，在阳光明媚的日子里，它可以满足工厂 100% 的电力需求，每年的二氧化碳排放量减少了 744 吨

这些解决方案旨在为建筑环境的脱碳提供动力，越来越多的数字技术正在融合在一起，并在工作、交通和家庭能源的产生、使用和生产方面展示了新的可能性。如今，碳中和建筑已经成为现实——在新建建筑和现有房地产中也是如此