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我国近零能耗建筑推广模式、效果分析及政策建议
小柠檬• 08月31日   来源:建设科技杂志   1452
零能耗

一、引言

为了应对气候变化,实现可持续发展战略,发达国家都在积极制定建筑物迈向更低能耗的中长期发展目标和配套政策。建立适合本国气候特点、建筑类型及生活习惯的近零能耗建筑技术标准及技术体系,推动建筑物朝更健康舒适、更低能耗、更安全耐久的方向迈进已成为全球建筑业发展的趋势。
发达国家在推动建筑能效提升的过程中,提出了相似但又有差异的近零能耗建筑定义,主要有 Passive House、超低能耗建筑、近零能耗建筑、(净)零能耗建筑、零碳建筑等。其中以德国的 Passive House 和瑞士的Minergie 为代表的欧盟的近零能耗建筑技术体系较为成熟,全球商业化推广普及率及市场认可度高,有较大的影响力。截至 2019 年 10 月,德国被动房研究所(PHI)在全球收录了 4753 个建筑的信息,其中有 1506 个建筑已获得“Passive House”认证,遍及德国、奥地利、英国、美国、法国及加拿大等国。瑞士有超过 25% 的新建建筑、约 47000 万栋建筑为 Minergie 认证建筑,基本涵盖所有建筑类别及规模,其中获得 Minergie-P(该认证指标与我国近零能耗建筑2相近)标识认证的建筑有5000栋。截至 2016 年,美国经认证的零能耗建筑项目达 53 个,在建的 279 个。
我国改革开放 30 多年以来,城镇化进程持续发展进而带动建筑业蓬勃发展。截止到 2017 年底,我国城乡建筑存量约为 600 亿 m2,建筑总能耗达到 9.6 亿吨标准煤,占全社会能耗总量的 21%,其中北方地区采暖能耗占到 1/4。随着人民生活水平的不断提高,建筑用能需求持续攀升,发展近零能耗建筑已成为我国民用建筑领域应对气候变化、节能减排、改善人居环境、提高建筑质量以及带动建筑产业转型升级重要举措之一。近零能耗建筑采用高性能的产品、精细化的建造方式和智慧化的运维模式,更能凸显出我国城乡建设领域高质量绿色发展的精髓。

“十二五——十三五”期间,我国通过顶层设计、科研支撑、工程示范、标准建设、经济激励、培训宣传、创新机制等手段协同推进近零能耗建筑的规模化与创新发展。

二、近零能耗建筑推广模式
1.近零能耗建筑概念溯源
在学习欧盟和美国等发达国家近(净)零能耗建筑之初,国内涌现出多种类似近零能耗建筑的名称,如“被动房”、“无源房”、“超低能耗建筑”、“近零能耗建筑”、“零能耗建筑”、“净零能耗建筑”、“被动式房屋”等十几种名称。虽然名称各异,但其目标都是在确保较高室内舒适健康性的前提下,显著降低建筑能耗需求、提高建筑能效。其中德国“被动房”技术体系在国内影响力较大,市场接受度较高。2011 年国家住房和城乡建设部出台的《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》也是综合考虑了国际国内的发展,对国内超低能耗建筑的名称进行了暂时性的约定;自 2017 年起,国家住房和城乡建设部在出台的政策性文件中,也主要使用“超低能耗建筑”和“近零能耗建筑”两种名称。为保持一致性,地方政府在其政策文件和标准中也主要采用“被动式超低能耗建筑”或“超低能耗建筑”两种名称。
随着超低能耗建筑、近零能耗建筑在我国的逐步推广,其概念和内涵也逐步地明晰,2019 年我国正式颁布了国家标准《近零能耗建筑技术标准》,它在借鉴国际经验并结合我国国情的基础上,第一次厘清了我国近零能耗建筑的概念内涵,提出了不同气候区近零能耗居住 / 公共建筑的控制性指标。它以 2016 年现行的节能设计标准为基准,分别提出“超低能耗建筑”、“近零能耗建筑”和“零能耗建筑”的定义和控制指标,这三类建筑统称为“近零能耗建筑”,它们属于同一技术体系,相互关联且能效水平层层递进。该标准既与我国建筑节能强制性标准合理衔接,又与我国中长期建筑能效提升目标有效关联,同时与主要国际组织和发达国家的名词基本保持一致。

2.推广模式

2.1 顶层设计
顶层制度的设计为推动近零能耗建筑的发展提供了宏观导向和法规政策框架。2016 年《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出:“支持和鼓励各地结合自然气候特点,发展被动式房屋等绿色节能建筑”,第一次在中央层面发出了发展近零能耗建筑的信号。同年,《关于印发”十三五”建筑节能减排综合工作方案的通知》及《城市适应气候变化行动方案的通知》中也有明确的政策导向。2017年,住房和城乡建设部颁布的《建筑节能与绿色发展“十三五”规划》、《建筑业发展“十三五”规划》及《建设科技创新“十三五”专项规划》中都明确提出要把发展超低能耗建筑和近零能耗建筑作为未来建筑能效提升的重要途径。2018 年,住房和城乡建设部标准定额司进一步明确:“制定以近零能耗建筑标准为代表的高水平建筑节能标准,分区复制推广”。同年,中央国务院对《河北雄安新区规划纲要》的批复意见中也提到:“推广超低能耗建筑,优化能源消费结构”。

自 2014 年 1 月起至 2020 年 2 月,全国共 23 个省、直辖市和自治区及 13 个地级市累计发布了 82 项法规政策,覆盖地域愈广、扶持力度愈大、目标愈为精准,极大地促进了近零能耗建筑的发展。从发布年份来看,2016 年是转折点,政策发布数量急速攀升,2017 年和2018 年发布数量最为密集,总计超过 40 个;2019 年全年累计发布相关法规政策 15 个(见图 1)。

图 1 2014.1-2020.2 各地法规政策累计发布数量

Fig.1 Cumulative number of laws and policies issued by each region during Jan. 2014 to Feb. 2020

从气候区的分布情况看,寒冷地区发布政策数量总计 58 个,占所有气候区发布总量的 71%;其次是夏热冬冷地区,发布数量总计为 18 个,占比 18%,其他气候区合计占比11%(见图2)。

图 2 各气候区法规政策发布数量占比

Fig. 2 Proportion of laws and policies issued in each climate zone

图 3 各省市法规政策发布数量

Fig. 3 Number of laws and policies issued by provinces and cities

从省份分布情况看,京津冀区域、山东地区发展速度最快。其中,河北省、河南省及山东省的政策法规发布数量位居前三,分别是 23 个、11 个和 10 个,远超其他省份(见图 3)。

从政策类型看,政策涵盖了行政法规、专项规划、部门规章及规范性文件等主要类型,实现了由宏观导向到规划目标到实施方案的层层递进,极大地推动了近零能耗建筑的实施与落地。

2.2 科研支撑 

我国通过国际科技合作专项、国家重点研发计划和地方科研支撑项目等平台和渠道,投入超亿元经费支持近零能耗建筑的基础理论研究、技术创新和工程应用等。2013 年 -2016 年,国家科技部国际合作专项支持开展了“适用我国不同气候区的被动式低能耗建筑技术研究与示范”项目。该项目在三个气候区支持开展被动式低能耗建筑关键技术集成研究与示范,为我国建筑节能标准的进一步提高探索了技术路线。
2014 年 -2018 年,国家科技部中美清洁能源联合研究中心建筑节能合作项目支持开展了“超低能耗建筑技术合作研究与示范”与“净零能耗建筑关键技术研究与示范”两期项目研究。中美双方引进了国际上高性能技术,建设了一批超低能耗建筑与净零能耗建筑示范工程。
2017 年 -2020 年,国家科技部“十三五”国家重点研发计划项目“绿色建筑与建筑工业化”专项支持开展“近零能耗建筑技术体系及关键技术开发”项目。该项目将研究建立适用于我国不同区域的近零能耗建筑定义、技术指标体系、关键技术开发与应用示范等内容。
2.3 工程示范
2009 年,我国开展符合中国国情的近零能耗建筑示范,示范项目由点及面,逐步扩大,国内示范及认证主要分为以下几类:
  • 中德政府间示范与认证:2008 年 -2019 年,在中德两国政府的支持下,国家住房和城乡建设部科技与产业化发展中心和德国能源署已在全国 4 个气候区,13 个省、直辖市和自治区合作开展认证了 34 个中德高能效建筑 - 被动式超低能耗建筑示范项目,总面积逾 47万 m2。

  • PHI 认证项目:截至 2020 年 2 月底,获得PHI 认证的中国“被动房”项目共计 28 个,总面积约为 6.85 万 m2。

  • 国内省市示范:全国有 14 个省、直辖市和自治区(北京、河北、河南、山东、甘肃、宁夏、黑龙江、辽宁、新疆、湖北、江苏、四川、广西及福建)明确提出超低能耗建筑示范目标,其中河北、北京、山东、河南、江苏等先锋省市成绩瞩目。截至 2019 年 10 月,北京示范项目总计 32 个,示范总面积约 65 万 m2[1];截至2019 年 9 月底,河北省示范项目 67 个,总建筑面积约316.62 万 m2[1];截至 2019 年 12 月,山东省已组织开展 6 批 53 个示范项目,累计总建筑面积达 106 万 m2;截至 2017 年,江苏省示范项目 12 个,总建筑面积达30 万㎡;河南省郑州市 2018 年有 12 个项目列为年度超低能耗建筑示范项目,总建筑面积达 78.4 万 m2(见图 4)。

图 4 先锋省市超低能耗建筑示范情况

Fig.4 Demonstrations of ultra-low energy buildings in pioneering Cities

2.4 标准建设

2015 年 -2019 年,从中央到地方都加快了标准化建设,逐步开展近零能耗建筑的设计、评价、检测、应用等相关标准、技术导则和图集的编制。2015 年,国家住房和城乡建设部印发了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》;2017 年 7 月 1 日,由住房和城乡建设部科技与产业化发展中心和中国建筑标准设计研究院有限公司联合主编了《被动式低能耗建筑 - 严寒和寒冷地区居住建筑》(16J908-8)标准图集,对工程项目的精细化设计提供了有力支撑;2019 年 1月 24 日,住房和城乡建设部发布了国标《近零能耗建筑技术标准(GB/T51350-2019)》,首次确立了我国近零能耗建筑的概念和不同气候区不同类型近零能耗建筑技术指标体系。

2015 年 -2019 年,河北、北京、山东、青岛、黑龙江、河南、上海、青海、江苏都陆续出台了符合当地特点的被动式超低能耗建筑的设计、施工、验收的标准、导则和图集,为快速推动各地被动式超低能耗建筑的示范提供了有力的技术支撑。

2.5 经济激励
2016 年开始,全国有 16 个省、直辖市、自治区和地级市相继出台了经济激励政策,对超低能耗建筑给予了资金奖励、容积率奖补、售价上浮等政策支持(见图5),其中资金奖励方式的占比最高,补贴力度差异较大,最高为 1000 元 /m2, 大部分补贴集中每平米 200-500 元区间(见图 6)。2016-2019 年北京市对超低能耗建筑示范项目的奖励资金总额达 2.23 亿元;2014-2018 年河北省级财政累计给予超低能耗绿色建筑建设补助资金超过4400 万元;截止到 2019 年底,山东省对超低能耗建筑补助资金达 4.2 亿元;2019 年河南郑州对 2018 年第一批超低能耗建筑示范项目部分奖补资金约为3.5 亿元。截至 2019 年,江苏省对超低能耗建筑示范项目共计补助 1850 万元。

图 5 各地激励政策类型及个数

Fig.5 Types and number of incentive policies in different regions

图 6 各地激励政策金额分布及占比

Fig.6 Amount distribution and proportion of incentive policies in different regions

容积率奖励政策的占比仅次于资金奖励,河北省石家庄、张家口、承德及河南郑州都发布了容积率奖励政策,容积率最高奖励达 9%(见图 7)。

图 7 各地容积率奖励比例汇总

Fig.7 Summary of incentive proportion of plot ratio in different regions

除传统的经济激励手段外,我国也正在探索用绿色金融来支持近零能耗建筑发展。2018 年青岛市出台《青岛市推进超低能耗建筑发展的实施意见》,在青岛中德生态园开展超低能耗建筑绿色金融保险试点。

2.6 培训宣传
近零能耗建筑宣传推广体现了“政府引导”和“市场主导”的双重合力的作用。2009 年 -2019 年,国家住房和城乡建设部科技与产业化发展中心与德国能源署在全国 4 个气候区、21 个省、37 个城市累计开展 43 次被动式超低能耗建筑巡回技术研讨会和培训,大力宣传和推广了近零能耗建筑理念、技术和实践经验。被动式低能耗建筑产业技术创新联盟、中国建筑节能协会被动式超低能耗建筑分会、京津冀超低能耗建筑产业联盟等10 多个全国性或区域性的行业组织机构、推广平台纷纷成立,积极推动了行业和区域资源整合,促进了国内外行业的技术交流与宣传。国际机构、学会、协会、高

等院校都积极开展了超低能耗建筑的技术培训和人员资格培训,为行业输送合格人才。

2.7 创新机制
为了加快近零能耗建筑规模化的推广与复制,破除技术壁垒,为建设单位提供一站式的服务并确保建设高质量,我国逐步引入和推广第三方的全过程咨询和质量保证机制。该机制使设计、施工、监理人员得以快速掌握设计理论和实操的专业知识与技能;打通了传统建筑在方案设计、施工建造、材料采购、竣工验收各自为政的壁垒、相互脱节的矛盾,保证了设计和施工的联动、全过程的优化及施工可操作性,并有效解决了建筑设计与实际运行的性能错配问题;与传统工程项目关注前期评审和事后整改而忽视过程管理的弊病相比,全过程咨询和质量保证机制注重全过程管控与质量追溯,能及时在施工过程中进行方案调整和质量整改,达到了精细化设计与建造的目标。
三、效果分析

1.积极效果

1.1 近零能耗建筑趋向规模化发展

多措并举的推广模式共同促进了各地近零能耗建筑的发展,激发了开发单位建设近零能耗建筑的积极性,单体建筑规模逐年增大、开发面积逐年递增、增量成本逐步降低、建筑类型日益多样,涵盖住宅、公租房、办公楼、学校、农宅等多种建筑类型,并涌现出多个 10 万㎡以上连片开发的超低能耗示范小区;与装配式钢结构、装配式混凝土结构和木结构绿色建造方式结合的近零能耗建筑也在不断探索与发展。截止到 2019 年底,全国近零能耗示范建筑面积约 600 万㎡,逐步形成了由点到面、由小到大、由分散到集中并趋向规模化发展的趋势。
1.2 高性能技术和建筑部品广泛应用
近零能耗建筑的示范和推广带动了高性能建筑部品和技术的广泛应用与推广 , 如高效节能的复合外墙保温系统、高效节能外门窗系统、断热桥的技术与构件、提高建筑气密性的技术与材料、高效热回收新风系统、用于辅助供热(供冷)和生活热水的可再生能源系统等。通过对国内 19 个近零能耗示范项目调研分析,示范项目基本选用了高性能外墙、屋面、地面的复合保温系统以及高性能的外门窗系统,其非透明围护结构传热系数可控制在 0.1~0.2 W/(m2•a),透明围护结构传热系数可控制在 0.6~1.0 W/(m2•a),建筑各部品性能参数也基本与发达国家水平一致。可再生能源系统广泛应用的示范项目中,空气源热泵应用量占比 73.7%、太阳能光热占比 63.2%、地源热泵占比 26.3%、光伏占比 21%。
1.3 近零能耗建筑产业逐步壮大
随着近零能耗建筑的推广普及逐步发展壮大,产业链日趋完善。由住房和城乡建设部科技与产业化发展中心成立的“被动式低能耗建筑产业技术创新联盟”发布的“被动式低能耗建筑产品选用目录”看,供应商从2016年的第一批51家企业增加到2019年6月的136家,4 年内企业数量翻了一番多。

国内企业占全部供应商总数的 90% 以上,其中外门窗及辅材企业与新风与暖通设备供应商发展速度较快。2019 年外门窗系统及型材和辅材企业数量比 2016年数量翻了两倍。产品供应商主要集中在京津冀、山东、上海、江苏等地。产业布局与上述地区近零能耗建筑的快速发展密切相关。

通过对 2019 年 10 月前获得 PHI 认证的国内供应商及产品类型的统计,国内共有 70 家企业的产品获得PHI 组件认证,涵盖外墙系统、外窗、幕墙系统、入户门、推拉门等体系,其中外窗企业数量为 58 家,占 PHI 中国组件认证总量的 80% 以上。可见国内外窗行业正在快速地转型升级。

2.存在的障碍

2.1 基础理论和技术集成研究欠缺

基础理论研究欠缺与近零能耗建筑规模快速扩张之间的差距是目前我国近零能耗建筑发展面临的一个重要障碍。我国近零能耗建筑发展主要借鉴了欧洲近零能耗建筑理念、标准和技术体系,但基于国情的基础理论研究还比较薄弱,积累不足。例如:近零能耗建筑在高气密性、超低负荷特性下,有关空间形态特征、热湿传递、热舒适性、新风及能源系统的最优运行模式等各参数间的规律和耦合关系等基础理论研究不足;基于自主知识产权的性能化设计所需的精细化计算工具还比较缺乏;复杂结构形式和特殊功能需求的近零能耗建筑技术集成研究还不充分,如装配式近零能耗建筑、干挂幕墙的近零能耗建筑在热桥和气密性方面的处理,高密度小户型公租房的新风和能源系统布局与建筑气密性之间优化平衡的处理;近零能耗建筑区域能源系统分散式与集中式的平衡、智慧运维策略的研究较为缺乏。
2.2 第三方认证标识体系尚未建立
目前,国内近零能耗建筑的认证标识体系尚未建立健全。各地示范工程对近零能耗建筑认证标准不统一,造成了各地近零能耗建筑水平参差不齐、评价效果难以对比等问题。国内现有对近零能耗建筑认证标识体系主要有四类,除了PHI认证标识体系的标准全球统一外,其余的认证标识在认证指标、评价方法和标识模版等方面都有差异,因此其技术指标难以衡量和对比。
2.3 可持续的激励机制还未形成

 激励政策撬动市场的优势显而易见。但也存在一些缺陷:

  • 资金奖励是政府撬动市场的杠杆,受制于政府财政税收而无法长期使用。

  • 容积率奖励、售价上浮及提前预售受制于我国住房宏观调控导向,适用区域有限;部分开发商为减少保温厚度获取容积率,盲目应用一些新型的保温材料,缺乏对系统耐候性和工程适用性测试与验证,存在风险隐患;容积率奖励造成居住建筑开发偏好性,也导致某些地区近零能耗建筑类型比例不协调。

  • 面向用户端的激励政策几乎空白,以需求侧拉动市场的潜力没有得到充分调动,也无法完全调动产业链各环节主体的积极性。

  • 绿色金融工具由于涉及操作部门多、申请程序复杂、标准化缺乏等原因,潜力没有得到完全释放。

2.4 产业还不成熟
近零能耗建筑产业总体处于发展初级阶段。与国外产业水平相比,我国国产化的产品门类不全、类型单一、规格不丰富、性能参差不齐;高质量系统集成供应商缺乏,产品供应商大多是中小民营企业,供应商数量与建筑市场规模相比狭小,市场竞争不充分,价格偏高;部分核心技术和产品,如结构安全的高强度低导热系数的断热桥构件、高性能天窗、建筑气密性膜材料、气密性配套部件、新风系统热交换用的高分子膜材料等主要依靠国外进口,国内处于初级研发水平,与国外产品性能相比仍有较大差距;对于创新技术和产品,标准化建设滞后,导致产品评价和采购依据不足。
2.5 专业人才匮乏
我国近零能耗建筑发展起步晚、发展时间短,相关的设计、施工、检测、监理、管理等人才匮乏,行业从业人员缺乏系统性、广泛性的教育培训和资格认证。因此在近零能耗建筑推广过程中,存在设计人员不熟悉新的设计理论与计算方法,缺乏精细化节点设计经验的情况;施工人员不适应精细化施工,对新型节点做法缺乏认知;管理人员缺乏施工管理和材料采购的经验,造成交叉施工、工序混乱、采购产品不合格等问题,阻碍了近零能耗建筑产业的健康发展。
四、政策建议

1.强化顶层设计,分区域指导

进一步强化我国近零能耗建筑发展的顶层设计,将发展近零能耗建筑纳入到相关法规政策框架中,根据我国不同地区经济发展水平、技术发展水平和产业成熟度的差异,制定分区域推进的规划、目标与实施路径,在有条件的地区逐步提高近零能耗建筑强制性发展比例。

将近零能耗建筑的理念、技术与城市更新、老旧小区改造、新农村建设相结合,为近零能耗建筑推广拓宽市场;同时提升老旧小区改造、农宅建筑品质,改善人居环境,为促进经济转型、提供就业机会及加强社会融合提供新的契机。

2.加强理论研究、技术创新和产业培训

加强基于我国国情的近零能耗建筑基础理论研究与理论创新,关键技术应用集成的实践应用;加大力度开发研究制约我国近零能耗建筑发展的关键技术和产品;健全标准体系,加大创新技术的标准化建设;鼓励建立推广近零能耗建筑产业联盟、创新平台和产业示范基地,加大培育龙头企业,完善产业链,建立以市场为导向、企业为主体、政产学研金服用深度融合的技术创新体系。

3.完善体制机制建设,激发市场活力

加快建立我国统一的近零能耗建筑评价标识制度,出台《近零能耗建筑评价管理办法》;建立健全近零能耗建筑技术、产品与服务的认证机制和市场准入机制,建立并定期发布近零能耗建筑产品与技术目录;建立可持续的激励机制,进一步发挥绿色金融作用,扩大财政直接补贴的目标群,激发用户需求以调动整个产业链的积极性;积极探索 EPC 和第三方全过程咨询服务结合的创新建造模式,保证设计、施工、采购和运维的深度融合;建立健全职业人才的培训体系;借助社交媒体、技术产业联盟、行业大会等平台扩大宣传,加强公众教育和专业知识普及。

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