这些房子，是从未来穿越过来的吧？

转自：国资小新

有没有一种可能，

建筑物内的照明、空调和供暖

基本都不再用电，

让我们的生活更加绿色低碳一些？

对于这个问题

科技创新国家队的回答

当然不会让人失望。

事实上，除了能把能耗做到“近零”、

把建筑变“绿”以外，

中国建研院(3.850, -0.07, -1.79%)还在进行一系列

更“未来”的探索。

想象一下，未来我们工作居住的房子

会变成什么样？

这座办公楼，能耗接近“零”

↑这栋楼，建筑面积4025平方米，

是中国建研院的一座办公楼，

也是我国第一栋

近零能耗办公示范建筑。

近期，正值其建成10周年。

近零能耗建筑，顾名思义，

就是能耗接近于零的建筑。

这里的能耗，

包含建筑照明、空调和供暖。 

现阶段，北京市普通办公建筑

供冷供暖和照明能耗

约为每平米每年80—90度电，

而这栋建筑为每平米每年25度电。

从80到25，

相比于平均水平，降低了70%左右。

如此显著的节能效果，

离不开一系列低能耗“科技助手”：

这座神奇的建筑，

入口处就暗藏“玄机”。

这里的地面为“透水地面”，

即水流渗透性非常好的地面，

其渗透性远高于一般排水系统，

能使雨水迅速渗入地表，

涵养地下水的同时

解决排水不畅带来的雨水堆积等问题。

渗水砖

更大的“乾坤”还藏在底下——

透水地面下

埋设了50根深度50米左右的“地埋管”，

它可通过管内循环的流体

与不同深度的土壤交换热量，

提供建筑供暖供冷所需能量。

地埋管

“地埋管”是怎么交换热量的呢？

这就要请出这栋建筑的“一号助手”

——太阳能(4.420, -0.06, -1.34%)空调和地源热泵

联合协同运行系统。

太阳能空调系统

就是利用太阳的光热来制冷，

其利用太阳能集热系统产生的热水

驱动吸收式制冷机，制备冷水，

给建筑供冷。

这栋建筑屋面布置了144 组 

“中温真空玻璃管集热器”，

结合配置了两组可实现自动追日的

“高温槽式集热器”，

共同提供建筑所需要的热源。

夏季，它是制冷的一部分，

而到了冬季，

它产生的热水不做任何转化，

直接给建筑内供暖。

集热器

地源热泵系统

就是运用“地埋管”与土壤换热

为建筑供暖供冷的系统。

它充分利用浅层土壤

“冬暖夏凉”的特点进行换热，

夏季，它和太阳能空调系统协同

一起为建筑供冷，

当雨天或者阴天，

太阳能集热系统热量

不足以驱动吸收式冷机制冷时，

太阳能空调系统承担的供冷

则由地源热泵系统承担，

这使太阳能空调制冷制热效率大幅提高。

地源热泵系统还很智能地设计了

蓄冷和蓄热部分，

蓄存太阳能充足时的能量，

供太阳能不足时使用。

地源热泵机组

进入建筑内部，

太阳能空调和地源热泵系统

连接了覆盖建筑内墙且密度较大的管道，

夏季流动冷水，

冬季流动热水，

就像不用吹风的“辐射空调”。

此刻正值夏季，

流动的冷水提供的凉感传递到室内空间，

毫无吹风感，舒适健康。

辐射空调

来到建筑屋面，

除了遍布的太阳能集热系统外，

还有6个凸出屋面的透明拱形盖子，

也称为聚光罩。

这就是这栋建筑的“二号助手”

——导光管系统。

导光管常见于地下车库，

建筑上的导光管又有什么“神奇”之处？

一是“收集光”，

导光管最上方的透明聚光罩

就像放大镜一样，

可以将太阳光收集起来，

并通过导管装置内表面

引入室内太阳光无法到达的地方。

二是“应用光”，

其灵感来源于镜子的反射原理，

导光装置内表面材质为光滑不锈钢，

上面还铺设了一层膜材料，

光线到达内部后，

将通过折射均匀无任何削减地引入室内。

这样，当白天太阳光充足的时候，

建筑室内不用开灯就能够实现正常照明，

自然光线柔和，

既能够保护眼睛、又能节能减排，

舒适又健康。

除了在建筑中，

导光管在高铁站、地下车库、

隧道、场馆等公共设施中

也得到了广泛应用。

光导管

当然，除了导光管系统，

建筑室内还安装了

智能照明系统作为灯光补充，

仅需网线就能供电，

可用于无线通信，

且每个灯具都有独立IP地址，

能结合照度传感器和人体存在传感器，

自动调节灯光效果

和关闭照明电源、灯光、遮阳联动等。

住上“绿”建筑，引领新未来

应用在近零能耗示范建筑中的这些

“科技助手”，

也在我们日常居住的民用建筑中

得到了充分普及和推广。

作为向世界展示中国绿色低碳发展

理念、技术和实践的窗口，

博鳌近零碳示范区创建工作

就充分运用了这些新科技。

中国建研院所属建科环能科技有限公司

为示范区建筑低碳改造提供技术咨询服务，

明确了岛内建筑

“被动优先、主动优化、能源转型”的

绿色化改造技术路径，

采用空气源热泵、蒸汽发生器、电炊事设备

代替原有燃气设备等技术方案，

实现了岛内建筑碳排放

较2019年下降50%、

建筑电气化率100%的创建目标、

并使生活热水用能成本下降60%、

炊事用能成本下降30%。

博鳌近零碳示范区

截至2024年3月，

博鳌近零碳示范区已经开始正式运行，

实现节能减碳比例（含光伏）达到50%以上，

年节能量相当于3000个家庭

一年的用电量。

在呼和浩特市的中海河山大观，

建科环能科技有限公司也提供了

系统近零能耗技术支持，

包括应用保温隔热性能、

气密性能更高的外墙保温系统

和外门窗系统，

采用高效节能的新风热泵一体机

以极少的能源消耗

为室内供暖、供冷和提供新风，

利用屋面太阳能光伏产生清洁电能。

这些措施，

相当于为建筑穿上了一层

保温隔热的羽绒衣，

充分降低建筑冬季供暖、

夏季供冷的需求，

不再需要市政供暖。

中海河山大观

智能能源管理系统监测结果显示，

该项目供暖季室内温度不低于20℃，

PM2.5浓度平均值为7.9μｇ/m³，

显著低于室外水平；

实现供暖节能率92%目标，

碳排放强度降低30%。

投入使用1年来，

依据样板间实测的运行数据，

项目单位面积供暖费节约47%，

相当于100平方米的房间，

每年节约供暖费用达1000元以上。

与传统的建筑项目相比，

近零能耗建筑室内环境更舒适，

空气品质更健康，

建筑性能更耐久、运行更低碳。

随着近零能耗建筑科技成果惠及更多民生，

未来，我们的居住建筑

会朝着什么方向发展呢？

在中国建研院科研人员的带领下，

小新走进了开展近零能耗技术深度研究的

“未来建筑实验室”。

未来建筑实验室

它是近零能耗示范建筑的“升级版”，

为聚焦我国居住建筑能源和环境的

综合大型实验室。

该实验室兼具科学实验、科研成果展示、

入户体验等多种功能于一体。

实验室有3套“实验户型”，

分别为按照2020年节能设计标准建造的

“先导”建筑，

按照从现在到2035年可能出现的

不同建筑节能水平、

采用的不同建筑材料和工法建设的

“先锋”建筑，

以及用2050年的未来视角和发展理念

进行建筑设计和建造的

“未来”建筑。

在这套“未来”建筑里，

充分展示了建筑自身产能

大于建筑用能的技术路径。

值得一提的是，

这些“实验户型”

已经有了3套“体验户型”，

可直接拎包入住，

体验感拉满！

未来建筑实验室室内图

数字新沃土，“建”出参天树

从近零能耗建筑的“神奇”

到未来建筑的“畅想”，

新科技给建筑带来的改变无疑是巨大的。

而在推动建筑从近零能耗

迈向零能耗、自产能的技术研究中，

离不开一项

实现建筑绿色低碳的“数字化助手”

——建筑信息模型（BIM）。

BIM是建筑业重要的数字化基础设施，

承载建筑全生命周期数据，

可以支撑建筑业数字化中

绿色低碳等应用场景，

实现行业数字化、智能化、绿色化发展。

近年来，中国建研院

积极推进实现国家

“碳达峰、碳中和”目标，

抓住数字中国建设重大机遇，

围绕BIM“卡脖子”技术难题，

开展BIMBase关键核心技术攻关。

BIMBase系统是国内首款

具有完全自主知识产权的BIM基础平台。

简单来说，

它是创造数字建筑世界的必备“土壤”，

也就是建设领域数字化基础平台。

在这片沃土上生长出

建筑、电力、交通、石化、

市政等行业的数字化“大树”，

助力建设数字中国取得累累“硕果”。

BIMBase 创造数字世界的必备“土壤”

除了丰富的绿色低碳节能系列软件成果

推动建筑绿色发展，

去年中国建研院还发布了

首个为全行业提供碳排放专业服务的共创共享平台

——PKPM-CC双碳云服务平台，

为建筑、市政、交通、电力等

碳排放“大户”行业

提供碳减排数据测算工具，

为构建美丽中国的数字化治理体系

提供精准基础数据。

此外，在“两山”理念的诞生地安吉余村，

中国建研院搭建了

零碳余村综合运营管理平台，

面向政府、村民、游客提供不同的碳服务，

助力余村零碳乡村的建设目标。

PKPM-CC双碳云服务平台

随着新技术的进步，

建筑行业正朝着

更加绿色化、智能化、数字化

和可持续化的方向发展，

相信不久的将来，

建筑将成为生态的、和谐的、人性化的，

既能适应环境自然规律、

又能适合人类不断发展需要的重要载体。

未来的房子会“绿”成什么样？

你们尽管想象

国家队负责实现！

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