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《零碳建筑技术标准》送审,建筑业需要一场智能革命

作者:www.cechina.cn2023.12.22阅读 9637

  2023年12月18日,在深冬的凛冽中,北京一角却透出新征程的暖光。中国建筑科学研究院有限公司与中国建筑节能协会携手国内49家单位,共同编制的国家标准《零碳建筑技术标准》(送审稿)的审查会议在这天隆重召开。此次会议不仅是科技与环保领域的盛事,更是中国在建筑节能与环保领域迈出坚实步伐的象征。
  早在7月24日,《零碳建筑技术标准(征求意见稿)》(以下简称《标准》)便已揭开序幕,这一标准的制定旨在降低建筑用能需求和提高能源利用效率,以支撑“双碳”目标的实现。《标准》不仅为营造一个健康舒适的建筑室内环境提供了指导,还为发展可再生能源和零碳能源建筑应用提供了方向,引导着建筑业和以建筑为主要碳排放源的区域逐步实现低碳、近零碳、零碳排放的愿景。
  
  《标准》的推出意味着国内的零碳建筑打造逐步走向标准化,并在技术认知上,从头部企业单纯提高围护结构保温隔热性能降低建筑能耗,发展到增加提高系统性能提升能源效率、运用被动技术降低能源需求、使用主动技术补充能源供给等方式来达成新标准,让建筑逐步向超低能耗、近零能耗、零能耗建筑迈进。
  什么是零碳建筑?
  在当前全球面临气候变化和环境退化的紧迫背景下,零碳建筑的理念显得尤为重要,它成为应对这些全球性挑战的关键方案之一。
  《零碳建筑技术标准》中对零碳建筑的定义是:“零碳建筑是指适应气候特征与场地条件,在满足室内环境参数的基础上,通过优化建筑设计降低建筑用能需求,提高能源设备与系统效率,充分利用可再生能源和建筑蓄能,在实现近零碳建筑基础上,可结合碳排放权交易和绿色电力交易等碳抵消方式,符合标准明确规定的建筑。”
  零碳建筑的核心特点包括:
  高效能源利用:通过精心设计和选择高效建筑材料,结合先进的能源管理系统,零碳建筑显著降低了能源消耗。
  利用可再生能源:通过安装新能源发电设备,零碳建筑能够利用可再生能源来满足其能源需求。
  实现碳排放平衡:通过能源节约和可再生能源的使用等多种措施,零碳建筑旨在平衡其碳排放,实现年度净零碳排放。
  持续监测与优化:零碳建筑配备了监测系统,持续跟踪能源消耗和碳排放,根据实时数据调整策略,确保持续的低碳或无碳运行。
  零碳建筑的目标不仅是减少对环境的负面影响,更是可持续发展和生态保护的关键支撑。通过实施高效能源管理、利用可再生能源和采用智能化设计,零碳建筑能够有效减少温室气体排放和能源消耗,同时提高居住和工作环境的质量。
  此外,零碳建筑还推动了新技术和材料的研发,促进绿色经济的发展,为全球低碳未来奠定了坚实的基础。因此,投资和发展零碳建筑成为了应对环境挑战的迫切需求,也是推动经济和社会向可持续发展转型的重要途径。
  
  建筑低碳化与智能建造
  建筑行业在促进我国经济增长、社会福祉、改善民众居住环境以及提升公众生活水平方面发挥了不可或缺的作用。然而,在其快速发展过程中,建筑业也面临着自然资源大量消耗和废弃物排放增加的挑战,对环境造成了显著压力。
  研究显示,建筑业的碳排放量仅次于煤电、工业生产和交通运输领域,占据了显著份额。“十四五”规划期间,正是中国实现碳达峰目标的关键时期,建筑行业在碳减排和市场发展方面拥有巨大潜力。
  实现建筑业的绿色低碳转型,关键在于深度融合信息技术和建筑技术。通过推动智能建造和新型建筑工业化的全产业链转型升级,加速数字技术、精益制造和绿色建造的深度结合,成为了实现低碳转型的重要途径。
  近年来,建筑信息模型(BIM)技术的迅速发展、建筑施工机器人、人工智能工具的应用,以及5G、物联网、大数据等数字化管理平台在建筑环境运营和维护中的应用,都显著推动了建筑业向智能建造的转型。
  
  无论是在建筑设计、施工建造还是运营管理方面,智能化的步伐正在加速,智能建造已成为全球建筑行业未来发展的主流趋势。
  2020年7月,国家住房和城乡建设部联合多部委发布了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,指出智能建造与建筑工业化融合发展,对推动建筑业转型升级和高质量发展意义重大。
  2022 年1 月,国家住房和城乡建设部印发《“十四五”建筑业发展规划》,提出以建设世界建造强国为目标,大力发展并形成涵盖全产业链的智能建造产业体系。
  建筑业要实现绿色低碳转型,需要从追求规模扩张转向追求质量提升,从经济效益优先转向绿色发展优先,从传统要素驱动转向创新驱动。智能建造不仅提供了实现这些转变的重要工具,也为建筑业的绿色低碳转型提供了科技支撑,有助于提升整个行业在绿色低碳转型过程中的协同治理效率。
  
  智能建造的特点与应用
  在《智能建造背景下建筑业绿色低碳转型的路径与政策》一文中,作者将智能建造定义为:以现代信息技术为基础,以数字化技术为支撑,实现建造过程一体化和协同化,推动工程建造工业化、服务化和平台化变革,从而交付以人为本的绿色工程产品。
  在智能建造的框架下,为实现建筑业的绿色低碳转型,无论是在建筑设计、施工还是运营管理的每一个环节,都需紧密结合现代信息技术——包括大数据、人工智能、物联网等前沿技术的支持和应用。
  在建筑设计阶段,建筑信息模型(BIM)的应用,使得从建筑结构到给排水、暖通及电气工程的设计能够在统一的体系内高效展开,大大增强了在规划决策和方案设计中的效率和准确性。
  进入工程建设阶段,BIM技术结合5G和人工智能技术已开始广泛应用于建筑施工管理。智能机器人在复杂的建造环境中发挥着越来越关键的作用,与传感器、大数据、云计算等技术协同工作,显著提高了建筑施工过程的信息交流能力和建造效率。
  在建筑运营与管理阶段www.cechina.cn,先进的信息技术手段发挥着核心作用。AIoT技术的应用实现了建设过程中信息的高速、实时传输。大数据技术则用于构建智慧管理平台,能够及时收集和分析建筑环境中的海量数据,发布安全预警,并制定有效的应对策略。
  这些智能化技术的应用不仅使建筑设计更加科学,降低了工程建设风险,提升了施工管理效率,而且最大程度地减少了成本和资源消耗,同时减少了碳排放,有效缓解了环境污染与破坏。
  一个可资借鉴的案例是北京大兴国际机场,其自建设伊始便秉承绿色建设的理念控制工程网版权所有,不仅高效利用各种能源,而且在可再生能源的使用上表现出色,占其年综合能源消费总量的比例超过10%,在全国机场中处于领先地位,因此被誉为“绿色新国门”。
  
  这一成就得益于多方服务商的共同努力。例如,美的楼宇科技为大兴机场能源站提供了定制化、高效的热泵机组,这些机组主要依赖地热、烟气余热和污水废热等可再生能源,有效服务于约142万平方米的区域,实现了优质的冬季供暖和夏季制冷。
  这套方案不只包含了高效能的设备,还整合了美的BMS智慧楼宇管理系统,从而显著提高了设备的运维效率,并大幅降低了运营成本和能耗。值得一提的是,该工程每年可减少大约2.6万吨二氧化碳排放CONTROL ENGINEERING China版权所有,对于环保和可持续发展做出了显著贡献。
  AIoT赋能下的楼宇自控系统
  融合了人工智能和物联网技术的AIoT技术是未来最具可能性和可塑性的发展方向,也成为以建筑行业为代表的各大传统行业智能化升级的有效途径和最佳通道,是智能建筑和智慧城市等新兴产业的重要基础。作为智慧建筑核心和基石的楼宇自控系统,就是AIoT赋能智慧建筑的结果。
  通过楼宇自控系统,也能让我们对智慧建筑窥斑见豹。
  基于AIoT的智慧建筑楼宇自控系统架构总共有5层,从下至上分别由终端设备层、智能感知层、网络通信层、AI云脑控制层和应用场景层构成。
  终端设备层,作为架构的基础,是实现建筑“绿色化”和“智能化”的关键承担者,包括负责特定功能的楼宇系统智能终端。智能感知层包含具备通信功能的各类智能化设备,如智能传感器和控制器,负责收集初步数据并为上层提供基础信息。网络通信层则涵盖了各种网络系统和综合布线系统,主要负责信息和数据的传输。
  在这个架构中,AI云脑控制层起着至关重要的作用,它像一个人工智能的控制决策中心,利用AI智能单元、智能算法及信息技术,不断挖掘、计算、分析、统计、分类并整合各个子系统的实时数据和信息。通过这种方式控制工程网版权所有,AI云脑实现了自主控制、自我学习、智能决策、自组织协同、自寻优进化以及个性化定制的功能。
  最后,应用场景层根据不同用户的需求,构建针对特定用户群体的各个模块系统的综合平台。这一层是智慧建筑楼宇自控系统与用户之间的桥梁,确保了系统能够满足多样化、个性化的需求,同时提供高效、智能的建筑管理解决方案。
  图 基于AIoT的智能建筑楼宇自控系统总体层级
  
  来源:《AIoT技术在绿色智能建筑楼宇自控系统中的最新发展和应用探究》
  行业发展现状及前景
  近年来,随着中国在房屋和市政建筑设计领域新签合同数量的持续增加,智能建筑市场规模也随之稳步上升。据智研咨询的数据显示,2021年中国建筑智能化工程行业的市场规模达到了11234.96亿元,并预计到2026年将增长至15450.13亿元,年复合增长率(CAGR)达7.1%。
  特别是在楼宇自控系统市场,中国虽起步较晚,但发展迅速。市场需求主要分为现有建筑的智能化改造和新建筑的智能化需求两大部分。根据《中国智能建筑行业现状深度研究与发展前景分析报告(2023-2030年)》的数据,我国楼宇自控系统市场规模从2016年的4424.93亿元增长至2020年的6215.68亿元,年复合增长率为8.87%,预计到2023年将达到9213.4亿元。
  目前我国智能建筑行业发展尚处初期,未来市场前景仍然巨大。
  首先,国际比较显示,尽管中国智能建筑市场发展迅速,但与美国、日本等国家相比,仍有较大提升空间。目前中国新建建筑中,智能建筑的比例仅约26%,远低于美国的70%和日本的60%,显示出广阔的市场拓展空间。
  其次,随着中国城镇化建设的持续推进,为智能建筑发展提供了肥沃的土壤。据估计,中国每年新建约20亿平方米建筑,这一趋势预计将持续25至30年。按照“十二五”末智能建筑在新建建筑中的比例30%计算,预计未来三年智能建筑市场规模的年增速将维持在25%左右,市场规模将超过千亿。
  最后,智能建筑市场的需求为行业发展带来新机遇。需求一方面来自新建建筑对智能化技术的直接应用,另一方面来自对现有建筑的智能化改造。随着城市化进程的加速和常住人口城镇化率的提高(2022年达到65.22%),原有建筑功能无法满足现代需求。据估计,每年约有3%的住宅和6%的工业及公共建筑会进行智能化改造,按照2022年的估算,建筑智能化改造市场规模达3228.49亿元,而新建智能建筑市场规模为3338.90亿元。
  
  写在最后
  在数字技术和可持续发展相互交融的时代,《零碳建筑技术标准》的制定和实施,无疑是一个重要的里程碑。这不仅标志着中国在建筑业绿色转型和低碳发展方面的重大进步,更是全球环境保护和可持续发展努力中的一个闪亮的篇章。后续,随着《标准》的落地和智能建造技术的不断进步www.cechina.cn,我们可以预见一个更加绿色、高效、智能的建筑未来。
  在这个过程中,相信建筑业将持续推动创新,不断寻找更加节能、环保的建筑材料和技术。同时,通过智能建筑技术的应用,建筑物将能更有效地管理能源消耗,减少废物产生,提高居住和工作环境的质量。这些努力不仅有助于减少碳足迹,也为建筑业的可持续发展提供了新的动力和方向。
  更重要的是,这些努力和成就将激励全球各国采取行动,共同面对气候变化这一全球性挑战。随着智能建筑和零碳技术的推广和应用,我们将共同迈向一个更加绿色、可持续的未来,为我们自己,也为我们的后世创造一个更好的世界。
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