徐伟团队：中国近零能耗建筑前沿进展研究

　　2024年8月28日，《SCIENCE CHINA: Technological Sciences》期刊Healthy and Low-carbon Cities and Buildings专刊刊出封面论文Review on the recent progress of Nearly Zero Energy Building frontiers in China。本论文由全国工程勘察设计大师、中国建筑科学研究院有限公司总工程师徐伟团队完成。

　　本文对我国近零能耗建筑10年发展历程和当前发展趋势进行全面总结，回顾本领域主要研究热点和代表性成果，提出待解决科学问题和技术研究热点，结合“30-60”双碳目标下建筑节能降碳发展趋势，提出近零能耗建筑在多能源灵活供给、建筑与电网柔性适配，及智慧建造和运维等综合目标下的发展方向。

　　以下为《中国近零能耗建筑前沿进展研究》的全文概述。

　　过去二十年间，中国建筑能效提升进展迅速。近零能耗建筑（NZEB）作为建筑能效的综合解决方案，在中国“十三五”规划期间受到了广泛关注，其技术体系不断成熟。本研究基于中国国家重点研发计划的成果，构建了研究框架，并通过对前期工作的深入回顾，提供了对最前沿研究的深入分析。根据技术发展特点，将中国近零能耗建筑的发展分为三个阶段：（1）定义与标准制定，（2）示范与推广，（3）跨领域集成。本研究通过分析过去十年间100个近零能耗和零能耗建筑的综合数据，识别出四个值得注意的发展趋势，并对符合这些趋势的关键技术进步进行了综合分析。此外，还讨论了在中国碳达峰与碳中和目标背景下，可再生能源在建筑中广泛应用所带来的问题和挑战。最后，基于这一分析，提出了未来研究面临的挑战及相应的建议，以指导未来近零能耗建筑领域新兴趋势的探索。关键词：近零能耗建筑，能效，负荷灵活性，热泵，可再生能源

　　1 引言随着全球能源需求的增加和气候变化的影响，采用可再生能源已成为可持续发展的重要解决方案。发达国家的数据显示，城市建筑的能耗占城市总能耗的40%以上，部分大城市甚至超过70%。中国主要大都市区的建筑能耗模式也日益反映出这一趋势。中国的快速城市化显著增加了城市建筑的能耗。建筑业长期能源需求预测表明，到2045年，建筑相关的碳排放将达到7.04亿吨标准煤，这与当前的城市化速度一致。

　　2 中国近零能耗建筑的发展

　　中国近零能耗建筑的发展经历了三个阶段（如图1所示）：

　　2.1 第一阶段：定义与标准在概念探索初期，研究主要集中于建立明确的学术定义和确定指标范围。技术方法主要利用被动技术，特别是高性能建筑围护结构，以有效减少建筑能耗。然而，全球对近零能耗建筑的统一定义仍不明确。不同国家和地区对能耗计算边界和一次能源转换基准存在较大差异。

　　2.2 第二阶段：示范项目在此阶段，近零能耗建筑技术体系根据不同气候区的特点进行了细分。GB/T51350-2019《近零能耗建筑技术标准》作为建筑业的基础指导性标准，引入了“约束性指标+建议性指标”的方法，根据建筑类型解释了性能要求。随着“十三五”规划的结束，中国在建和已完成的近零能耗建筑项目面积超过1200万平方米。项目类型从早期试点多层住宅、高层住宅和小型办公楼发展到包括大型商业建筑、展览馆、医院、游泳馆、工业园区、交通枢纽等在内的多种类型。

　　2.3 第三阶段：跨领域协作2022年，住房和城乡建设部发布了《城乡建设领域碳达峰实施方案》，旨在实现城乡建设领域碳达峰。近零能耗建筑正逐步从关注能效转向涵盖碳减排。建筑物正在成为跨部门需求交换和电网互动的新型接口。为了增强电网合作，电动汽车被用作灵活的储能介质，提高了单个和建筑群建筑的能源自主性。

　　3 近零能耗建筑在中国的发展进展

　　科学技术部与中国建筑科学研究院联合启动了“绿色建筑与建筑工业化”项目，聚焦七个主要方向，包括基础理论、设计方法、建筑节能、室内环境保护等。其中，“近零能耗建筑技术体系及关键技术开发”项目涵盖基础建筑理论、关键技术及产品开发、设计施工及评价方法、实际工程示范等四个方面，共包含10个研究项目，产生了215篇论文、7部专著、24项国家和地方标准以及92项专利。

　　4 近零能耗建筑发展的建议

　　4.1 技术发展战略考虑近零能耗建筑技术体系是中国30年建筑节能工作的结晶，结合预制建筑、可再生能源应用、智能建筑和健康建筑，形成了中国独特的绿色建筑发展理念。应优先发展一系列核心设备和控制技术，提高建筑整体能效，并持续引入新技术组件和应用，引领和支持相关产业及更广泛的国民经济。

　　4.2 面临的挑战大规模快速发展对产品精细化提出了更高要求，需要提高建筑结构组件的适应性设计能力和性能。近零能耗建筑的调试和运行维护面临挑战，需要提高建筑运维人员的专业能力，并建立有效的建筑运行数据积累机制。可再生能源在建筑能耗中的比例增加，要求跨领域合作，解决分布式光伏并网容量受限等问题。近零能耗建筑的发展必须迅速与零碳建筑和零碳社区的发展相结合，实现100%建筑电气化，满足“能耗双控”的需求。

　　4.3 未来发展方向建议加强建筑、能源、信息技术和政策制定等领域的跨学科合作，推动技术创新和实际应用。建筑将越来越多地融入智能系统，提高适应性和自动化能力，通过传感器、数据分析和人工智能实现能源消耗的实时监控和优化。建筑将无缝集成多种能源介质，如电力、热能和储能系统，优化能源效率，使建筑能源在市场上更加活跃。近零能耗建筑将在实现碳中和与可持续发展目标中发挥重要作用，未来的研究应进一步强调建筑能源系统与国家及全球可持续发展目标的协调一致。

　　全文如下：