暖通空调HV心AC2022年第52卷第3期引用本文：龙惟定.碳中和城市建筑能源系统(1)：能源篇☐门.暖通空调，2022,52(3)：2-17.D0I:10.19991/j.hvac1971.2022.03.01碳中和城市建筑能源系统(1)：能源篇■同济大学，上海)摘要：作为碳中和城市建筑能源系统系列文幸的首篇，从节能优先、供暖电气化、可再生能源应用、能源供应去中心化和多源化等几个方面，概要介绍了碳中和城市建筑能源系统源侧的主要技术、系统构成、适用性，以及需要引起注意的问题。多源化Building energy system of carbon neutrality cities(1):EnergyLong Weiding(Tongji University,Shanghai)Abstract:As the first in a series of articles on the building energy system of carbon neutrality cities,thispaper briefly presents the main technologies,system composition,applicability and issues requiring attention onthe source side of building energy system of the carbon neutrality cities from several aspects,including energy-saving priority,heating electrification,renewable energy application,decentralization of energy supply,multi-source energy supply and so on.Keywords:carbon neutrality city:building energy system:energy-saving priority:heating electrification:renewable energy application:decentralization:multisource0引言下的新技术和新特点作简单点评。希望对业内同根据世界气象组织(WMO)发布的报告)，行能有一些启发和帮助。2020年C0z的全球平均体积分数为413.2×10-6本文是系列文章的开篇，对能源系统供应端进2021年5月，地球大气层中的C02体积分数达到行概述。了419×10-6，为400万年以来的最高水平。而按与以前的建筑能源系统相比，碳中和能源系统照目前温室气体浓度的增长速度，到本世纪末，温依旧遵循“节能优先”的原则，但从“计算节能”转向度上升将远超《巴黎协定》规定的高于工业化前水了“实物量节能”，实现能耗强度和总量的限额管平1.5~2.0℃的目标。理。而建筑能源的供应端在碳中和背景下有以下根据测算)]，2019年我国城市建筑领域由于几方面的变化：1)供暖电气化。在城区和建筑层耗能而产生的CO2排放约为16亿t,加上年化隐含面去化石燃料燃烧。2)可再生能源应用规模化。碳排放（建筑寿命按30年计），城市建筑总碳排放3)建筑能源系统分散化。4)供能多源化。5)建为24亿t,约占当年我国总C02排放量的1/4。筑和城区能源管理系统数字化和智慧化。6)供应在双碳目标下，建筑能源的供应一输送一需求端的终极目标是实现“能源即服务(energy as a3个阶段，与常规的技术路线、系统配置、商业模service)”。实现以上变化有相当的难度。尤其是式、规划设计方法相比有了很大变化。既要节能，第1、2项，严重依赖于地域气候条件和资源条件，还要减碳；除了研究需求端，还要统筹供应端和输需要业内做相当大的努力。送系统；不但要优化冷/热系统，还要协调电力和燃气系统。因此，笔者从建筑和城区的视角，从综合☆龙惟定，男，1946年生，硕士研究生，数授能源系统的源、网、荷、储、用五大环节，对双碳背景201112上海市闵行区联航路1505弄5号棱1607室E-mail:weidinglong@tongji.edu.en收稿日期：2022-01-06编者按：扫描左上角二维码可浏览相关文章，修回日期：2022-01-24(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net2022(3)龙惟定：碳中和城市建筑能源系统(1)：能源篇31节能优先高、建筑密度大，形成遮挡、遮阴、遮蔽，既可能挡住1.1能耗限额管理阳光，又可能扰乱气流，更容易形成热岛或冷岛效自2015年起，我国实行能源消耗总量和强度应。近年来的研究表明，被动式建筑的节能取决于的“双控”，即按省、自治区、直辖市行政区域设定能多个建筑形态因素，如建筑的被动空间（即距离外源消费总量和强度控制目标，对各级地方政府进行围护结构立面6m或2倍建筑层高距离内的建筑监督考核：对重点用能单位分解能耗双控目标：开室内周边区)、体形系数、高度、围护结构性能等和展目标责任评价考核：加强节能管理)。多个城市形态因素（如容积率、密度等）可，有很大从1985年我国开展建筑节能工作以来，建筑节的不确定性。以建筑体形系数为例，系数越高，意能标准都是提出控制设计参数，是对建筑节能要求味着单位体积的表面积越大。这就产生一个悖论：的最下限（即以20世纪80年代围护结构隔热和建从降低冬季热损失的角度，希望体形系数小：而从筑设备能效为基准的计算节能相对值)，而从GB/T接受太阳辐射减少供暖热负荷的角度，却希望体形51161一2016《民用建筑能耗标准》颁布后陆续发布系数越大越好。但大规模公共建筑不同于住宅，规的国家和地方标准或指南及超低能耗建筑设计导则模越大，受气候影响越小，供暖负荷也越小。这引都给出了单位面积建筑能耗指标(EUI)的控制值，出第一个需要权衡的问题：即供暖负荷与被动太阳即建筑能耗的上限值。这不仅给出了建筑设计的约能增益之间的平衡。束值，更是提出了运行管理的实物量目标值。2)欧洲居住建筑节能重点是供暖，而我国大我国实行“双控”政策后，相继对数十种工业产部分地区（包括严寒地区的主要城市），除了供暖品制定了能耗限额。因为建筑能耗的复杂性和多能耗，还有供冷能耗。供暖季节的太阳能增益，样性，直到实行“双碳”目标后，各地方（如北京市和到供冷季节就成为太阳能得热，是形成冷负荷的上海市)才开始制定各类建筑的能耗限额标准。能主要成分。而对于既有供暖又有供冷的公共建耗限额，不仅是建筑能耗的上限，更是“天花板”值。筑而言，更希望延长充分利用被动式技术、不需而只有实行了能耗限额，才有可能完成区域的运行要供暖也不需要供冷的过渡季节。这引出第二碳排放配额。个需要权衡的问题：即供暖与供冷之间的平衡。能耗限额标准的指标源自对实际能耗数据的同济大学的一项研究为利用参数化方法预测不统计分析和典型建筑的计算机模拟，涉及建筑围护同城市形态下建筑相互间的遮挡对附近建筑供结构的特性、冷热电系统的运行动态，以及运行管冷供热能耗的影响。影响较大的兰州、银川等西理的控制水平。因此，为满足能耗限额，规划、设部城市，可以降低供冷需求最高达46%，增加供计、运行、系统集成等各方面都要有所调整。热需求最多达21%：影响较小的武汉市，降低供1.2被动式技术冷需求10%，增加供暖需求6%)，对以供冷为主影响建筑能耗的主要因素有4个：城市空间几的武汉还是有意义的。何形态、建筑设计、系统效率和使用者行为)。超3)在碳中和背景下，期望建筑光伏一体化低能耗建筑或能耗限额标准要求，建筑首先要利用(BIPV)中光伏发电最大化。这可以看作“被动式被动式技术降低供冷供热和照明的能耗，主要包括技术的主动应用”。除了当地太阳能资源外，可利提高围护结构热工性能，采用自然通风、被动太阳用的光伏发电空间也是重要资源。对于城市建筑房和昼光照明等，其中被动式技术对气候和空间形而言，除了屋顶，有可能安装光伏（包括硅基和薄态依赖性很大。被动式技术在欧洲应用很好，相比膜)之处就是建筑立面。而在高密度城市中，建筑之下在我国应用则受到以下制约：屋面有限，有多种用途“争夺”屋顶空间。而可利用1)欧洲节能重点对象是居住建筑，我国节能的建筑立面，光伏发电效率低、成本高，并会受到邻重点对象是公共建筑。中欧和西欧多数居住建筑近建筑阴影的很大影响。近年来，国内外广泛开展是独立式住宅或联排住宅，容积率低，相互间影响了对城区建筑太阳能利用潜力的研究，提出了多种小。我国很多城市公共建筑体量大、有内外区，理参数化的方法？)。这些研究都是将二维平面扩展论上说，内区常年有余热。我国城市市区容积率到三维空间。Zh0u等人研究建立了城市三维点云(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net