WX【baomafenxiang520】 AIOT时代下的智慧建筑碳中和路径 特斯联科技集团 2021年10⽉13⽇ 刘念 WX【baomafenxiang520】 自制资源展示网站 http://124.220.2.54:52384/ WX【baomafenxiang520】 ⽬ 录 CONTENTS ⼀ 建筑碳中和的认识及意义 ⼆ 中国智慧建筑的政策法规 三 建筑全⽣命周期视⻆的碳中和实施路径 四 AIOT赋能智慧建筑碳中和 五 中国智慧建筑碳中和展望 WX【baomafenxiang520】  当前全国碳中和市场发展现状  全国碳市场以发电⾏业为突破⼝，纳⼊发 电⾏业重点排放单位2162家，覆盖约45亿 吨⼆氧化碳排放量，是⽬前全球规模最⼤ 的碳市场。根据⽣态环境部的相关规定， 全国碳排放权交易机构成⽴前，由上海环 交所承担全国碳排放权交易系统账户开⽴ 和运⾏维护等具体⼯作。 全国碳市场于2021年7⽉16⽇正式启动上线交易，截⽌2021年9⽉30⽇，全国碳市场 共运⾏53个交易⽇，配额累计成交量1764.90万吨，累计成交⾦额8.01亿元。 全国碳市场总体运⾏平稳有序。⾃开市以来，全国碳市场每个交易⽇均有成交，单⽇最⾼成交量847.44万吨，⽇均成交量33.30万吨。⽬前，全国 碳市场约九成的重点排放单位已完成交易账户的开⽴。 碳市场价格发现功能逐步显现。全国碳市场配额价格以48元/吨开盘，⽬前最⾼成交价格61.07元/吨，最低成交价格41.00元/吨，成交均价45.37元/ 吨。总体来看，全国碳市场尚处于起步阶段，交易价格呈现⼀定波动，重点排放单位碳交易意识不断提⾼，碳市场价格发现功能逐步显现。 全国碳市场服务⽔平不断提升。开市以来，在国家和各级主管部⻔的领导和⽀持下，上海环境能源交易所在做好交易组织、保障交易市场平稳有 序的同时，持续开展重点排放单位碳交易能⼒建设，全⼒推进市场规则体系完善和机构组建⼯作，不断提升全国碳市场服务⽔平。 WX【baomafenxiang520】 ⼀. 建筑碳中和的认识  国家实现“双碳”⽬标需要在各⾏业推进碳减排进程。建筑碳中和排放： 零能耗 建筑 全⽣命周 期碳中和 全链条 碳中和 也即是说并⾮指建筑不需要耗能，⽽是通过节能减排、负碳技术等⼿段减低进⽽抵 消运营碳排放； 建筑全⽣命周期是指从建材⽣产、建筑施⼯、运营直到最终拆除及废料回收的 完整产业链，在此⽣命周期中，每个阶段都会有温室⽓体排放，为了整个⽣命周 期的碳中和需要分析每⼀个阶段的碳⾜迹和抵消⽅法； 建筑业参与者，各个企业或组织的⽣产和经营实现碳中和的过程。 WX【baomafenxiang520】 ⼀. 建筑碳中和的意义  由伦敦⼤学学院（UCL）和欧洲建 筑性能研究所（BPIE）为全球建筑 联盟（Global ABC）和联合国环境 规划署编制的《2020全球建筑现状 报告》指出，2019 年，全球建筑⾏ 业的能源消耗总量与2018年相⽐变 化不⼤，但 CO2 的排放继续升⾼， 总量达到 100 亿吨，占到了全球能 源相关碳排放总量的28%。若加上 建筑⼯业部分的排放，这⼀⽐例将 上升到38%。如图所示。  根据《中国建筑节能年度发展研究报告2020》，2018年我国建筑业建造相关（建材的⽣产和现场施⼯等等） 碳排放达到41亿吨，15年来翻倍有余；运⾏阶段碳排放总量约20.9亿吨，⽐2001年增⻓了约⼀倍。 WX【baomafenxiang520】 ⼆. 中国智慧建筑的政策法规 2003年 《节约能源法》⾸次将建筑节能列⼊ 法律，为推进绿⾊建筑发展提供了法 律依据 2004年 2007年 国家领导⼈在中央经济⼯ 作会议上明确提出要⼤⼒ 发展节能省地型住宅 2008年 住建部印发《绿⾊建筑 评价标识管理办法》 国务院发布《⺠⽤建 筑节能条例》、《公共 机构节能条例》 ⼯作推⼴阶段（2004-2008年） ⼯作试点阶段 2015年 2013年 2010年 《公共建筑节能设计标 发改委和住建部共同制定《绿⾊ ⼗⼆五纲要提出要⼤⼒推⼴绿⾊建筑、绿⾊ 准》《绿⾊⼯业建筑评 建筑⾏动⽅案》，颁布《“⼗⼆ 价技术细则》 五”绿⾊建筑与绿⾊⽣态城区发 展规划》 2008年 施⼯、推⼴先进环保建材及优化的信息管理 住建部成⽴绿⾊建筑评 模式，第⼀次将绿⾊建筑的发展正式列⼊我 价标识办公室，管理绿 国中⻓期发展规划中 ⾊建筑标识评价 逐步深化阶段（2008-2016） 2016年 《住房城乡建设事业“⼗ 三五”规划纲要》《“⼗三 五”节能减排综合性⼯作 ⽅案》 2018年 2020年 《住房城乡建设部建筑 节能与科技司2018年⼯作 要点》 住建部、发改委等7部⻔联 合印发《绿⾊建筑创建⾏动 ⽅案》 全⾯推⼴阶段（2016⾄今） 2021年 《超低能耗建筑评价标准》； 《绿⾊建筑被动式设计导则》 WX【baomafenxiang520】 三. 建筑全⽣命周期视⻆的碳中和实施路径 零碳建筑设计 建筑⽣命全周期 理念突破： 绿⾊建筑材料 考虑建筑⽣命全周 零碳固碳材料替代：⽣物材料 期每⼀个阶段碳⾜ 迹，以及利⽤绿⾊ 建材⽣产排放 建材⽣产 可再⽣清洁能源 建材⽣产耗能 新能源汽⻋运输 建材运输 材料，零碳材料或 碳捕集，封存与利⽤ 负碳技术实现建筑 碳中和 场地勘察： 地理位置：周围植 ⼈⼒需求 材料废弃 ⽓候数据： ⽇照，⻛⼒等，为 运营监控 光伏，⻛⼒等新能 环境反馈 运营与维护 科学施⼯管理 设备使⽤ 排放 被，⼟壤与⽔体 源引进做准备 装配式建筑 能源消耗 建筑建造 热⼒供应 电⼒供应 机械使⽤清洁能源 抵消 建材回收利⽤ 能源更新 数字孪⽣，数字化智慧建筑 节能提效 智慧节能技术，楼宇电⽓化，热泵 可再⽣能源：光伏，⻛电，氢能 储能技术 ⽣物碳汇 建筑设计： 基于使⽤⼈群做到 美学和空间利⽤的 最佳，考虑建筑⽣ 物学 拆除设备耗能 废弃拆除 废料处置 废料运输 负碳技术 机械使⽤清洁能源 建材回收利⽤ 新能源汽⻋运输 回收利⽤ WX【baomafenxiang520】 四. AIOT赋能智慧建筑碳中和  城市建筑群由单体楼宇建筑—社区/园区建筑—城市建筑演进。我们通过AIOT、数字孪⽣、⼤数据、 云计算等新技术，将单体楼宇建筑能源使⽤有效进⾏管理，将社区/园区进⾏综合管理，同时对于城 市建筑群进⾏能耗预测，整体提⾼能源利⽤效率，赋能智慧建筑碳中和，把城市治理成为绿⾊节能 城市。 基于单体办公楼宇建筑能源管理的系统研究 从单体、园区再到 城市建筑能耗研究 基于数字孪⽣的智慧园区能源管理的系统研究 基于地理信息系统的城市建筑能耗模型的研究 WX【baomafenxiang520】 4.1 基于传热学和热⼒学的⼯程物理模型  基于传热学和热⼒学的⼯程物理模型以建筑物理 中传热学和热⼒学为基本原理，对于特定区域建 筑依据其形态或使⽤特点进⾏分类，然后建⽴分 类后不同类型建筑的能耗模型，得到这些不同建 筑的以单位⾯积标准化后的能耗强度，再乘以相 应不同类型建筑总⾯积，以得到这些建筑各⾃的 总能源消耗，最后将这些不同类型建筑的能耗相 加得到特定区域总的建筑能耗数值。  主要优点是由于基于热物理模型，能充分考虑不同节能措施对于城市节能效果的影响，其能源分析模型选择范围也较 ⼴，包括稳态或⾮稳态模型、简单或复杂模型。  主要缺点是为建⽴能耗模型所需的信息量很⼤，⽽城市建筑能耗计算中主要问题就是相关信息及建筑能耗数据的缺 失，因此这种⽅法在实际中的应⽤受到了限制。 WX【baomafenxiang520】 4.2 基于能耗统计数据的统计学预测模型 信息前向传播  基于能耗统计数据的统计学预测模型主要研究城 市能源与各种统计数据的线性或⾮线性变化关 ⼈均可⽀配收⼊ 系， 这些数据包括家庭数、⼈⼝及其年龄构 建筑⾯积 成、⼈均收⼊、国⺠⽣产总值、建筑⾯积、建筑 18℃计的冬季度⼩时数 使⽤状况、能源价格等变量，以城市或城市中⼼ 26℃计的夏季度⼩时数 区域为整体研究对象。 ⽉份周期变量 预测值 ⽉份序列变量  主要优点是⽅便探索能源与预测变量之间的复杂 ⾮线性关系，并且与第⼀类⽅法相⽐不需要详细 的建筑⾯积、使⽤功能、建造年代、暖通系数等 信息。  主要缺点是仅可⽤于探讨模型中所含变量对于能 源消耗变化的影响，不能⽤于探究新型节能措施 对于能耗的影响机制。 中间层 输⼊层 输出层 误差反向传播 基于BP神经⽹络的建筑⽤电量预测模型结构图 WX【baomafenxiang520】 4.3 基于地理信息系统为基础反映 不同地域特征的建筑动态能耗模型 数据 地理信息系统GIS 建筑相关信息 能耗数据 以 地 理 前处理 建筑物地理信息和 三维坐标 参数化输⼊ 信 息 系 输⼊  基于地理信息系统为基础反映不同地域特 统 征的建筑动态能耗模型主要是基于地理信 基 息系统及其与建筑性能相关的统计数据。  城市根据其特定功能或⼈⼝数量等特征量 可划分为不同的⼩区域地理单元， 如果这 些不同地理区域能耗数据或其他建筑信息 可⽤，就可快速地建⽴以回归分析或热量 平衡为基础的城市环境能耗模型。 建筑物外形尺⼨ 维护结构特性 内部得热 为 础 的 模型所需其他基本信息 能耗模型 城 建筑能耗模型⽣成 市 ⾼性能并⾏计算 筑 模拟结果 模型计算 建 能 耗 模 模型验证 型 能耗数据分析 单体建筑 ⼩区规模 建 ⽴ 流 节能敏感性分析 程 图 城市及建筑代理能耗模型 ⽅差全局敏感性 评估不同节能⽅案节能潜⼒ 暖通系统 WX【baomafenxiang520】 四. 特斯联ABAS智慧运营管理系统 新⼀代信息技术：AIOT、BIM、云计算、⼤数据等 新信 息技 术驱 动智 展 ⽀撑 传统建筑产业 慧建 筑发 赋能 驱动 ⽣产关系 ⽣产过程 ⽣产⼒ 转变 ⽀撑 新建筑产业 ⽣产关系：全参与⽅ 数字化 ⽣产过程：全过程 平台化 ⽣产⼒：全要素 智能化 促进 以⼈为本 绿⾊可持续 ABAS BI智慧运营管理平台 运⾏管理可视化 能源管理专业化 设备管理标准化 暖通空调监控 给排⽔监控 变配电监视 公共照明 夜景照明 能源计量 能源统计 能耗统计 能效分析 节能核算 新业态 设备台帐 运⾏计划 WX【baomafenxiang520】