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碳中和背景下,建筑应该要性能还是要节能?

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2024-05-14 18:52 河南

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2023年,世界见证了有记录以来最热的月份,而2024年即将到来的夏季也佷不乐观。

气温上升以及极端变化推动了更大的供暖和冷却需求,这将引发用电量和碳排放量增加,从而形成气候恶化—用电量增加—碳排放增加—气候进一步恶化的恶性循环。在一个同时面临前所未有的城市化和气候危机的星球上,建筑能效和冷却技术的结合从未像现在这样重要。

国际能源署(IEA)能源效率政策分析师Clara Camarasa表示:“建筑是传统上重要的能源消耗者,现在面临着双重挑战,既要提供舒适的室内环境,又要尽量减少对环境的影响。“对制冷需求的不断增加导致了高耗能空调系统的广泛使用,这大大加剧了电力需求峰值和温室气体排放。在室内舒适度和节能之间取得平衡已成为一项紧迫的任务。

创建节能建筑和冷却系统的努力需要一个全面的战略。综合建筑设计考虑了建筑朝向、遮阳、隔热和自然通风等基本因素,以最大限度地减少对机械冷却的需求。优先考虑被动式设计方法使建筑物能够利用自然元素来保持舒适的室内环境。

被动冷却技术


在温带气候地区,被动冷却策略为传统冷却方法提供了环保的替代方案。夜间吹扫、交叉通风和蒸发冷却等策略利用自然气流和温度变化,提供最佳的室内条件,而无需能源密集型冷却设备。例如,交叉通风优化了气流,用新鲜的室外微风取代了温暖的空气。蒸发冷却利用水的冷却效果,提供了一种高效、低能耗的方法来保持舒适。

将节能建筑设计与可再生能源相结合,产生强大的协同效应。太阳能光伏、风力涡轮机和太阳能热系统产生清洁能源,为冷却系统提供动力,减少对化石燃料的依赖,加速向碳中和的过渡。


实现节能冷却的挑战需要创新的解决方案。改造现有结构是一个常见的挑战,但材料和技术的进步使改造变得更加容易。具有卓越隔热性能和热控制的高性能建筑材料使旧建筑能够采用节能设计,从而减少了对大量结构改造的需求。

改变用户行为是另一个挑战,因为居住者的习惯会影响冷却效率。智能恒温器和占用传感器等创新技术可帮助用户毫不费力地采用可持续做法。这些设备能够实现自动调整,从用户偏好和占用模式中学习,以优化舒适度,同时节省能源。通过采用创新方法应对这些挑战,努力确保节能冷却成为常态,营造可持续和舒适的建筑环境。


高效的智能暖通空调系统


高效的智能供暖、通风和空调 (HVAC) 系统正在彻底改变建筑物的冷却方式。这些系统使用先进的传感器、数据分析和自动化,根据占用率、天气和热负荷优化冷却。这种动态调节不仅节省了能源,还确保了乘员的舒适度。它们可以适应占用模式,在空间空置时减少不必要的冷却,并响应不断变化的天气条件,在不使用过多能源的情况下保持舒适。


通过利用居住者的集体知识和行动,建筑物可以变得更加智能。查韦斯开展了BREO项目(建筑资源表达和优化),强调了让居住者积极参与建筑节能的未开发潜力。


该项目超越了智能建筑的概念,通过创建一个传达实时资源使用情况的响应式系统来利用人类智能。该系统通过感官输出为建筑物提供来自建筑电气、热舒适性、空气质量、水、天然气、照明和视听系统的“快速”数据。BREO弥合了建筑系统与其居住者之间的差距,确保人们不仅意识到其对环境的影响,而且还有权做出改变。该系统利用人类的感官来传达资源基准,确保居住者能够轻松辨别建筑物的资源使用情况是处于积极、中立还是消极状态。虽然该项目仍处于研究阶段,但它已经看到了有前途的原型,旨在加强居住者与建筑物的关系。


该项目的核心思想是使用音频、视频、照明甚至气味等感官技术创建资源使用情况的实时表达。摒弃了传统的定量数据显示,感官界面为居住者提供了一种直观的方式来了解建筑物的性能。例如,空间中的视频或照明用于通过特定颜色传达积极、中性和消极状态,模拟仿生图像。然后,居住者能够了解如何应对环境并立即改善建筑物的环境性能。该系统为居住者提供了与周围环境更本能的关系,类似于土著社区与自然环境共存的方式。

感官界面不仅仅是视觉显示 - BREO 探索将声音和气味集成到建筑通信系统中的可能性。在用水方面,水声景在正状态时可以模仿环境声音,在负状态时可以模仿噪音,在中性状态时可以模仿静音。同样,空气质量问题可以通过将明显的气味作为嗅觉线索引入空间来发出信号。该系统将为其居住者传达实时数据,创造了环境和定性体验,使原本复杂的数字人性化。

政策和利益相关者参与


政府法规和激励措施在促进这种节能冷却方面发挥着至关重要的作用,许多国家已经为碳中和和能源效率设定了雄心勃勃的目标,包括净零排放目标。世界各地的政策制定者都意识到,要实现这些目标,就必须改变制冷实践的范式,强调可持续性和节能。此外,这些举措与联合国可持续发展目标(SDG)直接一致。


巴塞罗那准备气候避难所,让居民在夏季(2022 年)保持凉爽

在我国,人居事业和房地产行业都正在经历“几十年未有之大变局”。在已经解决了“有没有”房子的问题后,消费者需求由“买好房”转变为“住得好”。在双碳战略和健康中国战略背景下,我国人居事业正迎来一波以健康舒适为主要发展方向的升级潮,但是在碳中和背景下,也同样带来舒适是否会造成能耗大幅增加的担忧。

为满足人民群众对美好生活的向往,不仅要实现“住有所居”,还要向“住要宜居”迈进,推动人居领域新质生产力的发展和壮大,这就亟需基于当前和未来十年的产业基础提炼出一套低碳健康协同增效的、能够有效应对未来极端气候的科技人居解决方案。

中国建筑节能协会低碳健康地产专业委员会立项的《健康建筑人居环境评价标准》正致力于推动我国人居环境建设从极致节能向极致居住性能的转变。

该标准以场景定义空间性能,针对居家生活中的厨房、卫浴、起居、睡眠、健身、远程办公、低碳装修、能源管理等,提出更全面的性能指标,同时根据低碳建筑/零碳建筑所需电气化、智能化的技术要求,提出既绿色低碳又健康舒适的技术方案。

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