博鰲零碳實(shí)踐的“關(guān)鍵一步”
中新網(wǎng)10月13日電(記者 石睿)今年3月，“博鰲近零碳示范區(qū)”升級為“博鰲零碳示范區(qū)”，實(shí)現(xiàn)了從“近零碳”到“零碳”的重要跨越，成為中國首個(gè)以更新改造模式實(shí)現(xiàn)區(qū)域整體零碳運(yùn)行的樣本。
示范區(qū)建立了可再生能源利用、建筑綠色化改造、交通綠色化改造、新型電力系統(tǒng)建設(shè)、物資循環(huán)利用、水資源循環(huán)利用、園林景觀生態(tài)化改造、運(yùn)營智慧化相結(jié)合的“八位一體”區(qū)域降碳布局，其中，建筑碳排放占示范區(qū)總碳排放的近70%，建筑綠色化改造是示范區(qū)實(shí)現(xiàn)零碳的關(guān)鍵一步。
“博鰲零碳示范區(qū)”內(nèi)，改造建筑主要包括博鰲亞洲論壇國際會(huì)議中心及酒店(下稱亞論酒店)、東嶼島大酒店、新聞中心，總面積達(dá)16.3萬平方米。最早建成的亞論酒店已經(jīng)營業(yè)22年，設(shè)計(jì)之時(shí)并未有節(jié)能規(guī)范要求，年耗電量超千萬千瓦時(shí)，同時(shí)天然氣年使用量約44萬立方米。
中國建筑科學(xué)研究院碳中和研究院高級工程師、建筑綠色化改造技術(shù)負(fù)責(zé)人盧笛在日前召開的“零碳建筑?全電未來――建筑用能電氣化研討會(huì)”上透露，建筑綠色化改造之后，示范區(qū)內(nèi)建筑實(shí)現(xiàn)100%電氣化，每年減少碳排放5250噸，減碳量占示范區(qū)總碳排放量40%，對零碳示范區(qū)的實(shí)現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用。
示范區(qū)建筑綠色化改造的成果全面滿足并超出創(chuàng)建方案要求，不過，盧笛認(rèn)為還有優(yōu)化的空間，“從‘雙碳’角度長遠(yuǎn)的思考，建筑的綠色低碳化是一個(gè)不斷實(shí)踐、不斷優(yōu)化的過程，建筑綠色低碳的實(shí)現(xiàn)需要全過程管控，高質(zhì)量運(yùn)行。”
博鰲亞洲論壇大酒店(中新社記者 駱云飛 攝)
“世界上還未有先例”的零碳實(shí)踐
2022年1月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與海南省政府決定利用三年時(shí)間(2022―2024年)共同創(chuàng)建“博鰲近零碳示范區(qū)”，示范區(qū)啟動(dòng)運(yùn)行一年后，更名為“博鰲零碳示范區(qū)”，意味著示范區(qū)實(shí)現(xiàn)全域零碳運(yùn)行。
作為中國首個(gè)國家級零碳示范區(qū)，示范區(qū)的建立不僅僅是為了一個(gè)區(qū)域的零碳實(shí)踐，更重要的目標(biāo)是形成可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)，探索建立具有國際先進(jìn)性的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮好示范引領(lǐng)作用。
全世界范圍內(nèi)，城市碳排放占全球總量的71%~76%，中國約有70%的碳排放來自城市建成區(qū)，城市建成區(qū)是綠色減碳更新改造、實(shí)現(xiàn)“碳中和”的“核心戰(zhàn)場”。
據(jù)了解，“博鰲零碳示范區(qū)”的選址曾有三個(gè)備選方案，選定東嶼島的重要原因是其屬于城市建成區(qū)，具備與城市建成區(qū)碳排放關(guān)系密切的建筑、交通、居民等要素。示范區(qū)的零碳探索，可以作為城市建成區(qū)綠色降碳改造問題的微觀模型，為全球城市綠色低碳發(fā)展提供了有效的實(shí)現(xiàn)路徑。
東嶼島屬于熱帶海洋性氣候，在高溫、高濕、高鹽的環(huán)境下，對既有建筑和建成區(qū)域進(jìn)行綠色化改造提升，同時(shí)保護(hù)既有區(qū)域特色及建筑風(fēng)貌、不能大拆大建，滿足上述要求的零碳示范區(qū)建設(shè)，目前在世界上還沒有可借鑒的先例。
另一大挑戰(zhàn)是部分建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)年代較早。示范區(qū)內(nèi)最早建成的亞論酒店于2001年設(shè)計(jì)、2003年開業(yè)，年耗電量約1009萬千瓦時(shí)，天然氣年使用量約44萬立方米，節(jié)能水平低于2005年實(shí)施的中國第一部公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)綜合性國家標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。
東嶼島大酒店、新聞中心均是2014年設(shè)計(jì)、2016年開業(yè)，其中東嶼島大酒店年耗電量約718萬千瓦時(shí)，天然氣年使用量約20萬立方米；新聞中心建筑面積最小，約為5500平方米，博鰲亞洲論壇年會(huì)期間用于媒體辦公、其余時(shí)間為游客中心、商業(yè)用途，年耗電量約69萬千瓦時(shí)。
盧笛坦言，改造前，示范區(qū)建筑存在節(jié)能理念缺乏、措施單一，設(shè)備及控制系統(tǒng)陳舊老化；以及能源結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)、燃?xì)馐褂昧看螅緹o可再生能源應(yīng)用等問題。
他進(jìn)一步介紹，改造前示范區(qū)建筑總能源消耗為2062萬千瓦時(shí)/年(以電計(jì))，總二氧化碳排放近1.1萬噸/年，建筑碳排放占島內(nèi)總碳排放近70%。因此，建筑綠色化改造需同時(shí)滿足節(jié)能、減碳、降費(fèi)、環(huán)境品質(zhì)提升等多方需求。
改造原則是低擾動(dòng)、微介入
盧笛分析，示范區(qū)位于瓊海市，屬于熱帶海洋性氣候，能耗主要來自于空調(diào)的使用，以2019年亞論酒店能耗數(shù)據(jù)模擬結(jié)果顯示，酒店建筑能耗中一半以上來自于空調(diào)系統(tǒng)，因此，降低空調(diào)能耗為建筑節(jié)能降碳重點(diǎn)。
能源費(fèi)用方面，結(jié)合2019年亞論酒店逐日峰谷電費(fèi)(計(jì)量值)分析，峰時(shí)用電費(fèi)用約占總電費(fèi)56.3%，電力使用的“削峰填谷”有助于降低用電成本；總?cè)細(xì)獬杀局绣仩t占比近85%，廚房占比為15.5%，而天然氣碳排放因子為定值，且天然氣費(fèi)用逐年上漲，從長遠(yuǎn)角度，天然氣的使用不利于節(jié)能、減碳、降費(fèi)，因此，提高電能替代燃?xì)獗壤彩侵攸c(diǎn)。
根據(jù)東嶼島改造提升關(guān)鍵指控指標(biāo)，建筑綠色化改造有三項(xiàng)目標(biāo)，一是建筑整體運(yùn)行能耗下降約50%；二是電能替代燃?xì)獗壤笥?0%；三是主要改造設(shè)備能效等級由三級升為一級。
盧笛介紹，示范區(qū)內(nèi)建筑綠色化改造原則是低擾動(dòng)、微介入的正向綠色設(shè)計(jì)，具體有三點(diǎn)，其一，尊重東嶼島地域文化及現(xiàn)狀空間特色，用較輕的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)更大的節(jié)能效果；其二，將既有建筑的歷史風(fēng)貌與綠色低碳的先進(jìn)適宜改造技術(shù)有機(jī)融合；其三，構(gòu)建亞熱帶海島建筑特色鮮明的自然的建筑美學(xué)模式。
基于上述思路，建筑綠色化改造要因地制宜應(yīng)對熱帶氣候，除了增設(shè)遮陽設(shè)施、更換雙層中空Low-e門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能提升技術(shù)，光伏百葉、光伏連廊、“光伏+防水+隔熱”一體化屋面等措施，可以實(shí)現(xiàn)遮陽降溫與發(fā)電的協(xié)同功效。
設(shè)備設(shè)施升級也是建筑綠色化改造的重點(diǎn)。亞論酒店建設(shè)時(shí)無節(jié)能規(guī)范要求，設(shè)備亟須升級，具體來看，酒店將空調(diào)系統(tǒng)升級為兩臺(tái)高能效水冷磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)組和一臺(tái)高能效變頻熱回收離心式冷水機(jī)組，冷凝熱回收作為熱水給水預(yù)熱系統(tǒng)，有效結(jié)合制冷機(jī)房和生活熱水；同時(shí)，優(yōu)化制冷機(jī)房管路，將輸配系統(tǒng)調(diào)整為一級泵變頻變流量系統(tǒng)，有效降低空調(diào)系統(tǒng)輸配能耗。
建筑電氣化替代與綠電全覆蓋，則是示范區(qū)實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)的重要技術(shù)。示范區(qū)建筑取消了原有的燃?xì)忮仩t，采用生活熱水熱泵機(jī)組提供生活熱水；取消廚房燃?xì)獯妒略O(shè)備，替換為高效能電炊事爐灶；采用電阻式蒸汽發(fā)生器完成中央洗衣房蒸汽工作，在提升能效的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了建筑零化石能源使用。
“為什么改造方案設(shè)定目標(biāo)時(shí)沒有將電能替代燃?xì)獗壤?00%？主要考慮亞論酒店洗衣房需要燃?xì)庹羝贍C，后來通過技術(shù)手段改造，示范區(qū)內(nèi)建筑實(shí)現(xiàn)100%電氣化。亞論酒店、東嶼島大酒店達(dá)到超低能耗水平，新聞中心達(dá)到近零能耗水平。”盧笛進(jìn)一步介紹。
不斷實(shí)踐、不斷優(yōu)化的過程
從改造效果來看，結(jié)合建筑及周邊光伏發(fā)電，建筑年總能耗較改造前下降1017萬千瓦時(shí)/年，建筑能耗下降49.3%，每年減少碳排放5250噸，減碳量占全島總碳排放量40%，對零碳示范區(qū)的實(shí)現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用。
“博鰲零碳示范區(qū)”建筑綠色化改造的成果全面滿足并超出創(chuàng)建方案要求，不過，盧笛認(rèn)為還有優(yōu)化的空間。他提到，酒店類建筑，尤其是位于夏熱冬暖地區(qū)的酒店，同時(shí)存在大量供冷和生活熱水的需求，是不是可能設(shè)置綜合系統(tǒng)處理？能否提升效率？
他進(jìn)一步分析，亞論酒店制冷機(jī)組用了雙冷凝器設(shè)置，可以給生活熱水預(yù)熱；東嶼島大酒店的空氣源熱泵做了雙蒸發(fā)器，廢冷可以供給空調(diào)，但實(shí)際運(yùn)行中系統(tǒng)運(yùn)行策略高度依賴當(dāng)日空調(diào)與生活熱水負(fù)荷，涉及多控制系統(tǒng)協(xié)同調(diào)節(jié)，控制復(fù)雜，需要對炊事和生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。
“目前，行業(yè)中炊事與生活熱水系統(tǒng)能耗的逐時(shí)計(jì)算仍有欠缺，從‘雙碳’角度長遠(yuǎn)的思考，整棟建筑的動(dòng)態(tài)能耗計(jì)算、光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、綜合能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)都非常需要炊事與生活熱水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)能耗的計(jì)算，這是非常重要的研究方向。”
盧笛最后強(qiáng)調(diào)，“建筑的綠色低碳化是一個(gè)不斷實(shí)踐、不斷優(yōu)化的過程，建筑綠色低碳的實(shí)現(xiàn)需要全過程管控，高質(zhì)量運(yùn)行。”(完)
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