零能耗建筑

源起

最早由丹麥的Esbensen教授在進(jìn)行太陽能利用試驗(yàn)時(shí)提出，Esbensen教授以丹麥的一棟居住建筑（如下圖）做研究對(duì)象，對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫層進(jìn)行節(jié)能處理，首次采用了太陽能集熱器以及具有良好保溫性能的蓄水池。

貝丁頓零能耗生態(tài)建筑

經(jīng)過上述改造后，建筑能耗量大幅度降低，因此Esbensen教授認(rèn)為，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，只要采用合理的建筑節(jié)能技術(shù)，配備先進(jìn)的節(jié)能裝置，并充分利用太陽能能源，建筑就可以達(dá)到摒棄其他能源供應(yīng)的理想狀態(tài)，這一狀態(tài)的建筑被稱為“零能耗建筑”。

各國定義

但是，現(xiàn)代科技受到各種限制 ，在實(shí)際工程中，理想的“零能耗建筑”比較難實(shí)現(xiàn)。目前，近零能耗建筑可行性比較高。在全球范圍內(nèi)，各個(gè)國家和地區(qū)的“近零能耗建筑”又各不盡相同，較為著名的當(dāng)屬德國的“被動(dòng)房”。被動(dòng)房在滿足舒適度要求和保證人體健康的前提下，建筑能耗極低，其全年的空調(diào)系統(tǒng)耗能在0~15kWh/(㎡a)的范圍內(nèi)，而建筑總能耗低于120kWh/(㎡a)。

世界各國對(duì)“零能耗建筑”的定義和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

考慮到歐美國家的建筑特點(diǎn)，“零能耗建筑”主要針對(duì)三層以下的低矮建筑。這類建筑的能耗計(jì)算主要考慮了建筑冬季供暖、夏季供冷所需能耗，而很少能夠考慮建筑家用電器與照明的能耗。

物理邊界劃分

目前國際大多數(shù)國家以單棟建筑為計(jì)算對(duì)象，根據(jù)是否與電網(wǎng)連接，將“零能耗建筑”分為：

• 上網(wǎng)零能耗建筑：電網(wǎng)輸送的能量和建筑物產(chǎn)生的能量達(dá)到平衡，計(jì)算期內(nèi)電表的讀數(shù)為零；
  

• 網(wǎng)下零能耗建筑：可再生能源供應(yīng)產(chǎn)生的能量與建筑物需要能量平衡，又稱為“無源建筑”。

“零能耗建筑”計(jì)算邊界示意圖

能耗計(jì)算范圍

根據(jù)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，與建筑物相關(guān)的能耗包括供暖、供冷、通風(fēng)、照明、熱水使用等方面，然而這并不包括一些與用戶關(guān)聯(lián)度較大的能耗。例如插座負(fù)荷、電動(dòng)汽車負(fù)荷等。

衡量指標(biāo)

目前共有四類指標(biāo)用于衡量“零能耗建筑”：

• 終端用能
  

• 一次能源
  

• 能源賬單

• 能源碳排放
  

以上四類指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果有明顯差異。

我國選擇衡量指標(biāo)，需要根據(jù)實(shí)際情況考慮，是確定一個(gè)還是選擇多個(gè)，需要具體問題具體分析。

轉(zhuǎn)換系數(shù)

一般而言，在確定衡量指標(biāo)后，與建筑物相關(guān)的能量就需要通過轉(zhuǎn)換系數(shù)統(tǒng)一到與衡量指標(biāo)單位一致的水平上。目前，世界各國的能源結(jié)構(gòu)并不盡相同，而且電網(wǎng)、熱網(wǎng)的組成也不同。因此，各國的轉(zhuǎn)換系數(shù)也會(huì)有很大差異，而轉(zhuǎn)換系數(shù)確定難度也將會(huì)進(jìn)一步提升。

平衡周期

一般認(rèn)為，以年為能量平衡計(jì)算的基本單位最為簡單合理。但也有些專家認(rèn)為，可以基于平衡周期進(jìn)行計(jì)算，例如30~50年，這主要是因?yàn)橥ǔＧ闆r下，建筑物會(huì)在30年~50年時(shí)進(jìn)行一次大修。

我國是以年為計(jì)算周期的。

我國零能耗建筑

通過以上零能耗建筑因素（邊界劃分、計(jì)算范圍、衡量指標(biāo)、轉(zhuǎn)換系數(shù)、平衡周期）的分析研究，結(jié)合我國實(shí)際情況，對(duì)中國“零能耗建筑”影響因素進(jìn)行了歸納總結(jié)（如下表）：

零能耗建筑定義涵蓋內(nèi)容及我國情況

我國“零能耗建筑”的定義：以年為計(jì)算周期，以終端用能形式作為衡量指標(biāo)，建筑物及附近與其相連的可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生的能源總量大于或等于其消耗的能源總量的建筑物。