WX【baomafenxiang520】 工业4.0背景下 既有建筑的零碳改造技术 欧美市场评估报告 WX【baomafenxiang520】 自制资源展示网站 http://124.220.2.54:52384/ WX【baomafenxiang520】 作者与鸣谢 作者 落基山研究所 REALIZE 团队：Amy Egerter, Martha Campbell *REALIZE 是落基山研究所发起的一个项目，旨在与市场推动者合作，在美国促进零碳建筑改造技 术的开发。 建议引用格式 Amy Egerter，Martha Campbell，工业 4.0 背景下既有建筑的零碳改造技术，落基山研究所， 2020. 鸣谢 感谢以下个人及单位为本报告做出的贡献： • Jasper van den Munckhof, Energiesprong/Factory Zero • Loic Chappoz, New York State Research and Development Authority: RetrofitNY • Jordan Dentz, The Levy Partnership • Shilpa Sankaran, Alpha Group • Carlos Klein, RC Panels • Folkert Linnemans, Bouwgroep Dijkstra Draisma • Jan Willem Sloof, Renolution • Avril Levasseur, Point Energy Innovations. 特别鸣谢美国能源部能效与可再生能源办公室建筑技术办公室对本报告提供的资金支持。 \ 2 工业4.0背景下既有建筑的零碳改造技术 WX【baomafenxiang520】 执行摘要 本报告介绍了荷兰的一个政府和社会资本合作（PPP）项目 Energiesprong 开发的建筑改造 综合解决方案，探讨了该项目所展示的建筑改造技术现状和市场缺口，并为美国既有建筑改造市 场的发展提供了关键建议。荷兰 PPP 项目的解决方案首次应用了多种先进数字技术，智能化的制 造使其成为工业 4.0 背景下净零碳建筑改造服务领域的先驱者。至今该项目已完成了大约 5 千套 中低层多户住宅建筑的改造项目，并在欧洲各地还有另外 10 万套计划项目有待开展。i 该报告讨论了荷兰 PPP 项目为多户住宅净零碳改造开发的装配式外墙板和一体化建筑设备系 统这两种创新技术解决方案，以及在美国应用这些产品所需要解决的技术难题。此类技术能够简 化原本复杂的建筑改造过程，将其整合为一套完整的产品服务，从而释放建筑改造市场的潜力。 虽然这些技术也可以应用于独户住房的改造，但本报告关注的重点仍是多户住宅市场的开发与应 用。 装配式外墙板是一种预制的组合式建筑幕墙，可以直接装配在既有建筑的外墙上。此类外墙 板已经预先做好了所有的门窗和表面处理，一旦抵达项目现场就可以直接进行安装。荷兰大部分 的建筑改造外墙板由六家主要制造商提供，本文会介绍其中三家最大的公司，简称 A、B、C 公司。 这些外墙板制造商都生产装配式外墙板，但生产能力和制造手段各不相同。而美国的外墙板制造 商大多只着眼于新建建筑项目，并没有专门针对既有建筑改造而开发的技术。实际上，美国市场 对于中高层建筑的定制化改造有很大需求。如果美国制造商们能够学习荷兰制造商的经验，在同 一生产线上生产新建项目外墙板和改造用外墙板，那么其业务范围和市场竞争力都将得到提升。 一体化建筑设备系统主要指较小规模的全电气化组合系统。和装配式外墙板一样，该系统也 能实现快速的现场安装，把对住户造成的影响降到最低。此类技术在欧洲市场应用广泛，而在美 国市场却并没有普及。一些大型的全球性制造商认为这种技术在美国的需求具有不确定性，且在 产品引入环节将面临各种问题。如果国际制造商不把他们的产品引入美国，则需要对美国现有的 建筑设备系统进行重新设计组合，针对不同气候地区的特点，将供暖、制冷、家用热水、通风、 除湿、控制甚至是电池储能等功能进行集合。 总体而言，装配式外墙板和一体化建筑设备系统在美国市场的发展仍处于初级阶段。随着各 城市对于建筑能效规范的日益重视，建筑改造领域将面临巨大的市场需求，甚至可能超过新建建 筑市场。本报告讨论了供应商、政府、研究机构和市场推动者为进一步促进美国建筑改造市场发 展可以采取的行动，包括提高对高性能改造产品开发的关注、为此类产品的研发提供更多资金支持， 以及通过整合市场需求来确保为供应商提供稳定的销路。 i “多户住宅建筑”指包含 5 套以上住房的建筑，“低层建筑”指 4 层或以下建筑，“中层建筑”指 5-9 层建筑，“高层建筑” 指 10 层或更高的建筑。 www.rmi.org / 3 WX【baomafenxiang520】 目录 执行摘要……………………………………………………3 1. 背景与目标… ……………………………………………5 1.1 荷兰 PPP 项目介绍……………………………………………………………… 7 2. 装配式外墙板… …………………………………………9 2.1 荷兰市场概述… ……………………………………………………………… 10 2.1.1 外墙板制造商市场开发… …………………………………………… 11 2.1.2 外墙板制造商案例… ………………………………………………… 11 2.1.3 应用于美国的技术转型障碍… ……………………………………… 14 2.2 美国市场概述… ……………………………………………………………… 15 2.2.1 市场开发建议… ……………………………………………………… 16 3. 一体化建筑设备系统… ……………………………… 17 3.1 荷兰市场概述… ……………………………………………………………… 18 3.1.1 建筑设备产品案例… ………………………………………………… 18 3.1.2 应用于美国的技术转型障碍… ……………………………………… 20 3.2 美国市场概述… ……………………………………………………………… 21 3.2.1 市场开发建议… ……………………………………………………… 22 4. 对美国市场的建议… ………………………………… 23 4.1 市场研究与指导… …………………………………………………………… 24 4.2 创新研发… …………………………………………………………………… 24 4.3 整合需求… …………………………………………………………………… 24 4.4 政策与市场信号… …………………………………………………………… 25 4.5 专业人才培养… ……………………………………………………………… 25 4.6 结论… ………………………………………………………………………… 25 参考文献………………………………………………… 26 \ 4 工业4.0背景下既有建筑的零碳改造技术 WX【baomafenxiang520】 1. 背景与目标 www.rmi.org / 5 WX【baomafenxiang520】 建筑部门是美国碳排放最多的部门，贡献了全美 39% 的排放量和 74% 的用电量 1。有研究预 测，北美 70% 的既有建筑将在 2050 年依然存在 2。因此，建筑部门的减排在很大程度上取决于现有 建筑能耗问题的改进。在美国，多户住宅建筑约占所有建筑存量的 18%，而当前大约每年 1% 的改造 率将不足以满足该建筑类型的减排转型需求 3。 荷兰一个名为 Energiesprong 的政府和社会资本 合 作 项 目（Public-Private Partnership，PPP） 开 发 了一种提高多户住宅建筑改造率的解决方案模型。该 项目以市场开发团队的角色整合市场需求和供应链， 部署了大规模的装配式改造项目。目前，该项目已促 户干扰最小，并能够规模化应用的建筑改造解决方案。 政策激励手段也同样在市场建立中发挥了重要作用， 但不在本报告讨论范围内。 荷兰开发的建筑改造解决方案由两类技术构成： 成了 5 千多套多户住宅的建筑改造项目，在欧盟各地 可安装于建筑外围护结构的装配式外墙板和全电气化 筑能耗改造的最大贡献是组织市场整合需求，但本报 释放美国建筑改造市场的潜力，简化原本复杂的建筑 还有另外 10 万套计划项目有待开展。虽然该项目对建 告的重点在于介绍其开发的技术，即安装简便、对住 的一体化建筑设备系统。我们认为此类解决方案能够 改造过程，将其综合为一套成熟的产品服务。 图 1：荷兰 PPP 项目改造前（左）和改造后（右）对比图 照片由项目组（左）和落基山研究所（右）提供 落基山研究所的零碳住宅工作组（REALIZE）也 本报告的主要目的是指出美国建筑改造领域要应 计划在美国组织一个类似的建筑改造平台，初步目标 用荷兰 PPP 项目解决方案而必须解决的技术难题。报 高密度多户住房建筑区快速规模化地推广这种改造手 统）在荷兰建筑改造项目中的应用现状，以及其对美 是以平价多户住房（经济适用房）为起点，在常见的 段。在下一阶段，零碳住宅工作组希望通过新技术和 商业模式的开发，将这一改造手段推广至更大范围的 多户住房市场、独户住房市场，乃至中小规模的商业 建筑市场。 \ 6 工业4.0背景下既有建筑的零碳改造技术 告讨论了技术解决方案（装配式外墙板和建筑设备系 国市场的适用性，并基于上述分析提出了在美国快速 部署类似改造产品的建议。 WX【baomafenxiang520】 1.1 荷兰 PPP 项目介绍 名为 Energiesprong 的 PPP 项目由荷兰政府提供 5 千万欧元（5500 万美元 ii）资金用于研发，其中的 4 千万欧元（4400 万美元）被用于促进独户与多户住房 的发展。该项目首先评估了荷兰现有建筑存量，最终 决定将解决方案的实施对象定位在能源用量最高、数 量最多的建筑类型上，并制定了一项融资机制来激励 建筑业主参与改造行动。 荷兰住房市场的规模总量是 750 万套住房。其中， 240 万套是政府补助的公益性住房（公租房），60 万 套是市场租赁住房，剩下的是自住房。为了确定最适 合改造的建筑类型，项目组进行了全国范围内的调研。 研究发现，公益性联排式住房是一类大规模、同种类 的建筑存量，其供暖用能占住宅部门总量的 80%，是 最具规模化部署潜力和影响力的目标类型。因此，这 图 2：荷兰常见的联