是否有可能，讓建筑物內的照明、空調和供暖完全擺脫對電能的依賴，從而讓我們的生活更加綠色低碳呢？對于這一前瞻性的問題，科技創新的先行者們給出了令人振奮的答案。他們不僅致力于將建筑能耗降至“近零”水平，推動建筑綠色化，更在不斷探索更加“未來感”十足的建筑技術。那么，在未來，我們工作與居住的房子將會呈現出怎樣的面貌呢？
這座辦公大樓，其能耗已降至接近“零”的水平。
這棟占地4025平方米的辦公大樓，不僅是中國建研院的標志性建筑，更是我國首棟近零能耗辦公示范樓。自建成以來，它已度過了十個年頭，依舊保持著出色的節能效果。近零能耗建筑，意味著其能耗極低，幾乎可以忽略不計。這里的能耗主要指建筑照明、空調和供暖的電能消耗。與北京市普通辦公建筑相比，其供冷供暖和照明能耗僅為每平米每年25度電，遠低于平均水平的80—90度電，降幅高達70%。這樣的節能成就，得益于眾多低能耗“科技助手”的助力。其中，大樓入口處的“透水地面”設計就頗具匠心。這種地面的水流滲透性極佳，遠勝于常規排水系統，不僅能迅速吸納雨水、涵養地下水源，還能有效解決排水不暢導致的雨水堆積問題。
透水地面之下，別有洞天。這里巧妙地鋪設了50根深入地下約50米的“地埋管”。這些管道利用管內循環的流體，與不同深度的土壤進行熱量交換，從而為建筑提供供暖供冷所需的能量。這一設計不僅實現了高效的能源利用，還為這棟近零能耗示范樓貢獻了不可或缺的力量。
“地埋管”是如何實現熱量交換的呢？這離不開該建筑的“一號助手”——太陽能空調和地源熱泵的聯合協同運行系統。太陽能空調系統通過利用太陽的光熱來制冷，具體來說，就是通過太陽能集熱系統產生的熱水來驅動吸收式制冷機，從而制備出冷水，為建筑提供所需的冷氣。此外，該建筑還配備了144組“中溫真空玻璃管集熱器”以及兩組可實現自動追日的“高溫槽式集熱器”，它們共同為建筑提供所需的熱源。在夏季，這些集熱器是制冷系統的一部分，而在冬季，它們產生的熱水則直接用于建筑內供暖，無需任何轉換。
地源熱泵系統，即“地埋管”與土壤換熱的供暖供冷系統，巧妙利用了淺層土壤“冬暖夏涼”的特性。在夏季，該系統與太陽能空調協同工作，共同為建筑提供冷氣。而在雨天或陰天，當太陽能集熱系統的熱量不足以驅動吸收式制冷機時，地源熱泵系統便接管供冷任務，從而顯著提高了太陽能空調的制冷制熱效率。此外，地源熱泵系統還精心設計了蓄冷和蓄熱功能，以存儲太陽能充足時的能量，確保在太陽能不足時仍能穩定供應。
地源熱泵機組深入建筑內部，與太陽能空調協同工作，通過覆蓋建筑內墻的密集管道，實現夏季冷水、冬季熱水的流暢循環。這種獨特的供暖供冷方式，猶如一種無需吹風的“輻射空調”，為居住者帶來宜人的環境。在炎炎夏日，流動的冷水釋放的清涼之感，悄然傳遞至室內每個角落，無吹風之感，確保舒適與健康并存。
輻射空調與導光管系統
建筑屋面上，除了太陽能集熱系統外，還設計了6個凸出屋面的透明拱形蓋子，這些被稱為聚光罩的裝置，與太陽能空調協同工作，共同打造宜居環境。而這個聚光罩，正是這棟建筑的“二號助手”——導光管系統。
不同于地下車庫中常見的導光管，建筑上的導光管系統有著其獨特之處。它不僅能“收集光”，還能“應用光”。其上方的透明聚光罩，如同放大鏡一般，將太陽光高效收集，并通過導管裝置內表面的光滑不銹鋼材質和膜材料，將光線均勻且無損耗地引入室內，實現自然照明。
在白天太陽光充足時，建筑室內無需開燈即可享受明亮舒適的環境，既保護了眼睛又節約了能源，真正實現了綠色、健康、舒適的生活方式。此外，這種導光管技術還在高鐵站、地下車庫、隧道、場館等公共設施中得到了廣泛應用，為人們帶來了更多的光明與便利。
除了導光管系統外，建筑室內還配備了智能照明系統，作為燈光的額外補充。這一系統僅需網線就能實現供電和無線通信功能，且每個燈具都擁有獨立的IP地址。通過照度傳感器和人體存在傳感器的協同作用，系統能智能調節燈光效果，同時實現照明電源的自動開關以及燈光與遮陽的聯動控制。
住上“綠”建筑，引領新未來
在近零能耗示范建筑中大放異彩的“科技助手”，如今已廣泛普及至我們日常居住的民用建筑中。這些技術成果不僅展示了中國在綠色低碳發展方面的理念、技術和實踐，更為全球提供了可借鑒的范例。以博鰲近零碳示范區的創建為例，這些新科技得到了充分運用。中國建研院下屬的建科環能科技有限公司為該示范區提供了專業的技術咨詢服務，明確了島內建筑綠色化改造的技術路徑，包括“被動優先、主動優化、能源轉型”等策略。通過采用空氣源熱泵、蒸汽發生器、電炊事設備等替代原有燃氣設備的技術方案，成功實現了島內建筑碳排放較2019年下降50%的目標，同時提高了建筑電氣化率至100%。此外，生活熱水用能成本下降了60%，炊事用能成本也降低了30%，充分體現了綠色建筑的經濟和社會效益。
博鰲近零碳示范區自2024年3月正式運行以來，已實現了節能減碳比例（含光伏）超過50%的顯著成果，其年節能量相當于3000個家庭一年的用電量。此外，在呼和浩特市的中海河山大觀項目中，建科環能科技有限公司同樣提供了系統近零能耗的技術支持。這包括采用保溫隔熱性能和氣密性能優越的外墻保溫系統及外門窗系統，配備高效節能的新風熱泵一體機，以極低的能源消耗為建筑提供供暖、供冷及新風服務，并利用屋面太陽能光伏產生清潔電能。這些措施猶如為建筑披上了一層保溫隔熱的防護衣，有效降低了冬季供暖、夏季供冷的需求，從而實現了無市政供暖的綠色建筑目標。
中海河山大觀項目
智能能源管理系統顯示，該項目在供暖季室內溫度始終維持在20℃以上，同時，PM5濃度平均值僅為9μｇ/m³，遠低于室外水平。此外，該項目還成功實現了92%的供暖節能率和30%的碳排放強度降低。自投入使用以來，樣板間的實測數據表明，單位面積供暖費節約了47%，這意味著一個100平方米的房間，每年可節約供暖費用超過1000元。與傳統的建筑相比，近零能耗建筑不僅提供了更加舒適的室內環境和更健康的空氣質量，還展示了出色的建筑性能和低碳運行特點。隨著近零能耗建筑科技成果在更多領域的應用，我們不禁期待，未來居住建筑將朝著更加綠色、健康、高效的方向發展。在中國建研院科研人員的引領下，我們走進“未來建筑實驗室”，深入探索近零能耗技術的未來發展。
未來建筑實驗室
作為近零能耗示范建筑的進一步升級，未來建筑實驗室致力于成為我國居住建筑能源與環境研究的重要基地。該實驗室不僅具備科學實驗的功能，還用于展示科研成果，并提供入戶體驗的機會。實驗室精心設計了三套“實驗戶型”，包括按照2020年節能標準建造的“先導”建筑，反映從當下到2035年可能出現的不同建筑節能水平和建筑材料工法的“先鋒”建筑，以及以2050年未來視角和發展理念為指導進行設計和建造的“未來”建筑。在“未來”建筑中，充分展現了建筑自身產能大于建筑用能的技術創新。此外，這些“實驗戶型”已轉化為三套“體驗戶型”，可直接入住，為體驗者帶來沉浸式的感受。
未來建筑實驗室
身處未來建筑實驗室，你會被其精致的內部空間所吸引。這里不僅展示了各種先進的建筑技術與理念，還為公眾提供了一個深入了解未來建筑的機會。通過實地體驗，人們可以更直觀地感受到未來建筑帶來的舒適與便捷。
數字新沃土，“建”出參天樹
從近零能耗建筑的神奇之處，到未來建筑的暢想空間，新科技為建筑領域帶來的變革可謂翻天覆地。在推動建筑從近零能耗向零能耗、自產能轉型的過程中，一項關鍵技術——建筑信息模型（BIM），成為了實現綠色低碳建筑的重要數字化助手。BIM不僅承載著建筑全生命周期的數據，更是支撐建筑業數字化、智能化、綠色化發展的核心基礎設施。近年來，中國建研院致力于實現國家“碳達峰、碳中和”的目標，緊抓數字中國建設的重大機遇，針對BIM領域的核心技術難題，進行了BIMBase關鍵技術的攻關。BIMBase系統作為國內首款具有完全自主知識產權的BIM基礎平臺，如同創造數字建筑世界的沃土，為建筑、電力、交通、石化、市政等行業的數字化發展提供了強有力的支撐。
BIMBase：數字世界的沃土，推動綠色低碳發展
除了在BIM領域取得重要突破，中國建研院還致力于推動建筑行業的綠色低碳轉型。去年，該院發布了PKPM-CC雙碳云服務平臺，這一創新舉措旨在為建筑、市政、交通、電力等碳排放密集型行業提供專業的碳排放服務。該平臺不僅填補了國內在碳排放領域的專業服務空白，還為行業提供了高效的碳減排數據測算工具，助力構建美麗中國的數字化治理體系。此外，在安吉余村這一“兩山”理念的實踐地，中國建研院進一步探索了零碳鄉村的建設路徑。通過搭建零碳余村綜合運營管理平臺，該院為政府、村民和游客提供了多樣化的碳服務，有力推動了余村零碳建設目標的實現。
隨著新技術的不斷涌現，建筑行業正逐步邁向更加綠色、智能、數字化和可持續的發展道路。展望未來，我們有理由相信，建筑將演變成為生態友好、和諧宜居的重要載體，既能順應自然的循環規律，又能不斷滿足人類日益增長的需求。那么，未來的房子將呈現出怎樣的“綠色”面貌呢？讓我們共同期待，并由專業的國家隊來負責實現這一美好愿景。
上一篇：
下一篇：
甘公網安備 62010202003453號