能耗近零!建筑巧做“减法”

近零能耗建筑通过顺应自然、趋利避害的被动式设计和高效节能技术，将建筑的能源需求降到极低水平，其剩余的少量能源需求主要由可再生能源就地或就近供应。这是当前全球建筑节能的主流发展方向。

在雄安，就有这样一座近零能耗建筑——中铁雄安科创中心(以下简称“科创中心”)。“我们遵循‘被动优先、主动优化、光储直柔、智慧能源’四大设计原则，大幅降低建筑能耗，全年可节约供暖及用电能耗315.79万千瓦时。”科创中心项目总工程师柳旺近日对科技日报记者介绍。

柳旺说，作为雄安新区近零碳建筑的代表性实践，科创中心以高性能围护结构为基础、可再生能源利用为支撑、智慧能碳管理为保障、装配式建造为路径，通过运用BIM(建筑信息模型)全生命周期管理、光储直柔、物联网智能感知等多项新兴技术，形成了一套适用于寒冷地区的近零碳建筑技术体系。

建筑节能，先要做好“减法”——降低能源损失。柳旺介绍，科创中心通过高性能围护结构设计，为建筑打造了一层高效“保温外衣”。项目墙体采用“石墨聚苯板150毫米+珍珠岩板50毫米”复合保温一体化墙板，两种材料在保温性能和防火性能上优势互补，有效降低外墙传热系数至0.193瓦每平方米开，显著优于传统建筑标准。外窗配置三玻两腔高性能隔热窗，通过低辐射玻璃减少热量交换，实现“透光不透热”。

基于雄安气候条件，科创中心还引入建筑性能化设计，运用自然通风和自然采光等被动式技术。主要功能房间自然采光达标率最高为93%，换气次数大于2次每小时的面积比例最高达91.51%，实现显著节能效果。

解决了“节流”，还要做好“开源”。在能源供应端，科创中心构建“浅层地热+市政热力+电制冷”的复合冷热源体系，利用地下恒温层稳定特性，通过地源热泵承担基础负荷。在照明方面，设计团队充分利用建筑屋顶空间建设光伏系统，共铺设5459平方米光伏板，装机容量达1263.8千瓦峰，年发电量约137万千瓦时。

同时，科创中心配套建设200千瓦时储能系统，在光伏发电高峰储存绿色电能，在用电高峰将其释放，实现“光伏发电、储能调节、直流配电、柔性用电”协同运行。记者了解到，仅光伏系统一项，每年即可贡献20.5%的可再生能源利用率，每平方米减少二氧化碳排放约14.8千克。

在能源使用端，科创中心搭建了智慧能碳管理平台，实现运行数据集中采集与可视化展示。该平台依托物联网传感技术实时采集建筑运行状态数据，打通设备管理、智能照明、能源管理系统数据接口，汇总各区域用能需求。后续，科创中心项目团队将以完整数据底座为支撑，一方面探索动态调控空调、照明等设备运行参数，实现能源精细化管控;另一方面在热能利用场景联动市政供热、电制冷系统制定协同调节策略，推动能源高效利用。科创中心项目团队还将深度挖掘监测数据价值，研究基于建筑实际负荷自动优化运行模式，力争将可再生能源利用率提升至80%以上。

绿色建筑既要算节能账，也要算经济账。记者了解到，科创中心三栋产业办公楼建筑综合节能率分别达到88.92%、82.08%和83.42%，综合能耗控制在每年48.80千瓦时每平方米，较参照建筑降低47.34%，全年可减少运行费用224.69万元。

更重要的是，超低能耗设计也带来了建筑品质的提升。优良的围护结构降低了室内温度波动，使建筑在冬季更加温暖、夏季更加舒适。这种舒适体验并非依靠设备大量投入，而是源于建筑自身性能的提升。

雄安新区自设立之初，便将绿色低碳理念贯穿规划建设全过程，出台《雄安新区零碳建筑技术标准》等系列地方标准，推动近零能耗与零碳建筑示范项目落地。目前，科创中心项目团队已完成了7项知识产权的申报工作，其中包括4项发明专利及3项实用新型专利。

“我们还将推进近零碳建筑标准化施工指南编制工作，推动成熟技术成果向更多工程项目推广应用，为雄安新区绿色低碳建筑发展提供实践经验。”柳旺说。