博鰲零碳實踐的“關鍵一步”

　　今年3月，“博鰲近零碳示范區(qū)”升級為“博鰲零碳示范區(qū)”，實現(xiàn)了從“近零碳”到“零碳”的重要跨越，成為中國首個以更新改造模式實現(xiàn)區(qū)域整體零碳運行的樣本。

 

　　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、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、運營智慧化相結合的“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)實現(xiàn)零碳的關鍵一步。

 

　　“博鰲零碳示范區(qū)”內，改造建筑主要包括博鰲亞洲論壇國際會議中心及酒店(下稱亞論酒店)、東嶼島大酒店、新聞中心，總面積達16.3萬平方米。最早建成的亞論酒店已經(jīng)營業(yè)22年，設計之時并未有節(jié)能規(guī)范要求，年耗電量超千萬千瓦時，同時天然氣年使用量約44萬立方米。

 

　　中國建筑科學研究院碳中和研究院高級工程師、建筑綠色化改造技術負責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”上透露，建筑綠色化改造之后，示范區(qū)內建筑實現(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)的實現(xiàn)起到至關重要的作用。

 

　　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，盧笛認為還有優(yōu)化的空間，“從‘雙碳’角度長遠的思考，建筑的綠色低碳化是一個不斷實踐、不斷優(yōu)化的過程，建筑綠色低碳的實現(xiàn)需要全過程管控，高質量運行。”

 

　　“世界上還未有先例”的零碳實踐

 

　　2022年1月，住房和城鄉(xiāng)建設部與海南省政府決定利用三年時間(2022—2024年)共同創(chuàng)建“博鰲近零碳示范區(qū)”，示范區(qū)啟動運行一年后，更名為“博鰲零碳示范區(qū)”，意味著示范區(qū)實現(xiàn)全域零碳運行。

 

　　作為中國首個國家級零碳示范區(qū)，示范區(qū)的建立不僅僅是為了一個區(qū)域的零碳實踐，更重要的目標是形成可復制、可推廣的經(jīng)驗，探索建立具有國際先進性的標準，發(fā)揮好示范引領作用。

 

　　全世界范圍內，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)域進行綠色化改造提升，同時保護既有區(qū)域特色及建筑風貌、不能大拆大建，滿足上述要求的零碳示范區(qū)建設，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)劃設計年代較早。示范區(qū)內最早建成的亞論酒店于2001年設計、2003年開業(yè)，年耗電量約1009萬千瓦時，天然氣年使用量約44萬立方米，節(jié)能水平低于2005年實施的中國第一部公共建筑節(jié)能設計綜合性國家標準《公共建筑節(jié)能設計標準》。

 

　　東嶼島大酒店、新聞中心均是2014年設計、2016年開業(yè)，其中東嶼島大酒店年耗電量約718萬千瓦時，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，博鰲亞洲論壇年會期間用于媒體辦公、其余時間為游客中心、商業(yè)用途，年耗電量約69萬千瓦時。

 

　　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，設備及控制系統(tǒng)陳舊老化；以及能源結構傳統(tǒng)、燃氣使用量大，基本無可再生能源應用等問題。

 

　　他進一步介紹，改造前示范區(qū)建筑總能源消耗為2062萬千瓦時/年(以電計)，總二氧化碳排放近1.1萬噸/年，建筑碳排放占島內總碳排放近70%。因此，建筑綠色化改造需同時滿足節(jié)能、減碳、降費、環(huán)境品質提升等多方需求。

 

　　改造原則是低擾動、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的使用，以2019年亞論酒店能耗數(shù)據(jù)模擬結果顯示，酒店建筑能耗中一半以上來自于空調系統(tǒng)，因此，降低空調能耗為建筑節(jié)能降碳重點。

 

　　能源費用方面，結合2019年亞論酒店逐日峰谷電費(計量值)分析，峰時用電費用約占總電費56.3%，電力使用的“削峰填谷”有助于降低用電成本；總燃氣成本中鍋爐占比近85%，廚房占比為15.5%，而天然氣碳排放因子為定值，且天然氣費用逐年上漲，從長遠角度，天然氣的使用不利于節(jié)能、減碳、降費，因此，提高電能替代燃氣比例也是重點。

 

　　根據(jù)東嶼島改造提升關鍵指控指標，建筑綠色化改造有三項目標，一是建筑整體運行能耗下降約50%；二是電能替代燃氣比例大于90%；三是主要改造設備能效等級由三級升為一級。

 

　　盧笛介紹，示范區(qū)內建筑綠色化改造原則是低擾動、微介入的正向綠色設計，具體有三點，其一，尊重東嶼島地域文化及現(xiàn)狀空間特色，用較輕的動作，實現(xiàn)更大的節(jié)能效果；其二，將既有建筑的歷史風貌與綠色低碳的先進適宜改造技術有機融合；其三，構建亞熱帶海島建筑特色鮮明的自然的建筑美學模式。

 

　　基于上述思路，建筑綠色化改造要因地制宜應對熱帶氣候，除了增設遮陽設施、更換雙層中空Low-e門窗等圍護結構性能提升技術，光伏百葉、光伏連廊、“光伏+防水+隔熱”一體化屋面等措施，可以實現(xiàn)遮陽降溫與發(fā)電的協(xié)同功效。

 

　　設備設施升級也是建筑綠色化改造的重點。亞論酒店建設時無節(jié)能規(guī)范要求，設備亟須升級，具體來看，酒店將空調系統(tǒng)升級為兩臺高能效水冷磁懸浮變頻離心式冷水機組和一臺高能效變頻熱回收離心式冷水機組，冷凝熱回收作為熱水給水預熱系統(tǒng)，有效結合制冷機房和生活熱水；同時，優(yōu)化制冷機房管路，將輸配系統(tǒng)調整為一級泵變頻變流量系統(tǒng)，有效降低空調系統(tǒng)輸配能耗。

 

　　建筑電氣化替代與綠電全覆蓋，則是示范區(qū)實現(xiàn)零碳目標的重要技術。示范區(qū)建筑取消了原有的燃氣鍋爐，采用生活熱水熱泵機組提供生活熱水；取消廚房燃氣炊事設備，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，實現(xiàn)了建筑零化石能源使用。

 

　　“為什么改造方案設定目標時沒有將電能替代燃氣比例定為100%？主要考慮亞論酒店洗衣房需要燃氣蒸汽熨燙，后來通過技術手段改造，示范區(qū)內建筑實現(xiàn)100%電氣化。亞論酒店、東嶼島大酒店達到超低能耗水平，新聞中心達到近零能耗水平。”盧笛進一步介紹。

 

　　不斷實踐、不斷優(yōu)化的過程

 

　　從改造效果來看，結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/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)的實現(xiàn)起到至關重要的作用。

 

　　“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，同時存在大量供冷和生活熱水的需求，是不是可能設置綜合系統(tǒng)處理？能否提升效率？

 

　　他進一步分析，亞論酒店制冷機組用了雙冷凝器設置，可以給生活熱水預熱；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，但實際運行中系統(tǒng)運行策略高度依賴當日空調與生活熱水負荷，涉及多控制系統(tǒng)協(xié)同調節(jié)，控制復雜，需要對炊事和生活熱水系統(tǒng)設計計算。

 

　　“目前，行業(yè)中炊事與生活熱水系統(tǒng)能耗的逐時計算仍有欠缺，從‘雙碳’角度長遠的思考，整棟建筑的動態(tài)能耗計算、光伏與儲能系統(tǒng)的設計計算、綜合能源系統(tǒng)設計都非常需要炊事與生活熱水系統(tǒng)的動態(tài)能耗的計算，這是非常重要的研究方向。”

 

　　盧笛最后強調，“建筑的綠色低碳化是一個不斷實踐、不斷優(yōu)化的過程，建筑綠色低碳的實現(xiàn)需要全過程管控，高質量運行。”(完)