2023年12月18日，在深冬的凜冽中，北京一角卻透出新征程的暖光。中國建筑科學(xué)研究院有限公司與中國建筑節(jié)能協(xié)會攜手國內(nèi)49家單位，共同編制的國家標(biāo)準(zhǔn)《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（送審稿）的審查會議在這天隆重召開。此次會議不僅是科技與環(huán)保領(lǐng)域的盛事，更是中國在建筑節(jié)能與環(huán)保領(lǐng)域邁出堅實步伐的象征。
早在7月24日，《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）便已揭開序幕，這一標(biāo)準(zhǔn)的制定旨在降低建筑用能需求和提高能源利用效率，以支撐“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。《標(biāo)準(zhǔn)》不僅為營造一個健康舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境提供了指導(dǎo)，還為發(fā)展可再生能源和零碳能源建筑應(yīng)用提供了方向，引導(dǎo)著建筑業(yè)和以建筑為主要碳排放源的區(qū)域逐步實現(xiàn)低碳、近零碳、零碳排放的愿景。
什么是零碳建筑？
在當(dāng)前全球面臨氣候變化和環(huán)境退化的緊迫背景下，零碳建筑的理念顯得尤為重要，它成為應(yīng)對這些全球性挑戰(zhàn)的關(guān)鍵方案之一。
《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中對零碳建筑的定義是：“零碳建筑是指適應(yīng)氣候特征與場地條件，在滿足室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化建筑設(shè)計降低建筑用能需求，提高能源設(shè)備與系統(tǒng)效率，充分利用可再生能源和建筑蓄能，在實現(xiàn)近零碳建筑基礎(chǔ)上，可結(jié)合碳排放權(quán)交易和綠色電力交易等碳抵消方式，符合標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定的建筑?！?/strong>
零碳建筑的核心特點包括：
高效能源利用：通過精心設(shè)計和選擇高效建筑材料，結(jié)合先進的能源管理系統(tǒng)，零碳建筑顯著降低了能源消耗。
利用可再生能源：通過安裝新能源發(fā)電設(shè)備，零碳建筑能夠利用可再生能源來滿足其能源需求。
實現(xiàn)碳排放平衡：通過能源節(jié)約和可再生能源的使用等多種措施，零碳建筑旨在平衡其碳排放，實現(xiàn)年度凈零碳排放。
持續(xù)監(jiān)測與優(yōu)化：零碳建筑配備了監(jiān)測系統(tǒng)，持續(xù)跟蹤能源消耗和碳排放，根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整策略，確保持續(xù)的低碳或無碳運行。
零碳建筑的目標(biāo)不僅是減少對環(huán)境的負(fù)面影響，更是可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護的關(guān)鍵支撐。通過實施高效能源管理、利用可再生能源和采用智能化設(shè)計，零碳建筑能夠有效減少溫室氣體排放和能源消耗，同時提高居住和工作環(huán)境的質(zhì)量。
此外，零碳建筑還推動了新技術(shù)和材料的研發(fā)，促進綠色經(jīng)濟的發(fā)展，為全球低碳未來奠定了堅實的基礎(chǔ)。因此，投資和發(fā)展零碳建筑成為了應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)的迫切需求，也是推動經(jīng)濟和社會向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要途徑。
建筑低碳化與智能建造
建筑行業(yè)在促進我國經(jīng)濟增長、社會福祉、改善民眾居住環(huán)境以及提升公眾生活水平方面發(fā)揮了不可或缺的作用。然而，在其快速發(fā)展過程中，建筑業(yè)也面臨著自然資源大量消耗和廢棄物排放增加的挑戰(zhàn)，對環(huán)境造成了顯著壓力。
研究顯示，建筑業(yè)的碳排放量僅次于煤電、工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸領(lǐng)域，占據(jù)了顯著份額?！笆奈濉币?guī)劃期間，正是中國實現(xiàn)碳達峰目標(biāo)的關(guān)鍵時期，建筑行業(yè)在碳減排和市場發(fā)展方面擁有巨大潛力。
實現(xiàn)建筑業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵在于深度融合信息技術(shù)和建筑技術(shù)。通過推動智能建造和新型建筑工業(yè)化的全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級，加速數(shù)字技術(shù)、精益制造和綠色建造的深度結(jié)合，成為了實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑。
近年來，建筑信息模型（BIM）技術(shù)的迅速發(fā)展、建筑施工機器人、人工智能工具的應(yīng)用，以及5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化管理平臺在建筑環(huán)境運營和維護中的應(yīng)用，都顯著推動了建筑業(yè)向智能建造的轉(zhuǎn)型。
無論是在建筑設(shè)計、施工建造還是運營管理方面，智能化的步伐正在加速，智能建造已成為全球建筑行業(yè)未來發(fā)展的主流趨勢。
2020年7月，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合多部委發(fā)布了《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出智能建造與建筑工業(yè)化融合發(fā)展，對推動建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展意義重大。
2022 年1 月，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出以建設(shè)世界建造強國為目標(biāo)，大力發(fā)展并形成涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的智能建造產(chǎn)業(yè)體系。
建筑業(yè)要實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，需要從追求規(guī)模擴張轉(zhuǎn)向追求質(zhì)量提升，從經(jīng)濟效益優(yōu)先轉(zhuǎn)向綠色發(fā)展優(yōu)先，從傳統(tǒng)要素驅(qū)動轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動。智能建造不僅提供了實現(xiàn)這些轉(zhuǎn)變的重要工具，也為建筑業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了科技支撐，有助于提升整個行業(yè)在綠色低碳轉(zhuǎn)型過程中的協(xié)同治理效率。
智能建造的特點與應(yīng)用
在《智能建造背景下建筑業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的路徑與政策》一文中，作者將智能建造定義為：以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字化技術(shù)為支撐，實現(xiàn)建造過程一體化和協(xié)同化，推動工程建造工業(yè)化、服務(wù)化和平臺化變革，從而交付以人為本的綠色工程產(chǎn)品。
在智能建造的框架下，為實現(xiàn)建筑業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型，無論是在建筑設(shè)計、施工還是運營管理的每一個環(huán)節(jié)，都需緊密結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)——包括大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的支持和應(yīng)用。
在建筑設(shè)計階段，建筑信息模型（BIM）的應(yīng)用，使得從建筑結(jié)構(gòu)到給排水、暖通及電氣工程的設(shè)計能夠在統(tǒng)一的體系內(nèi)高效展開，大大增強了在規(guī)劃決策和方案設(shè)計中的效率和準(zhǔn)確性。
進入工程建設(shè)階段，BIM技術(shù)結(jié)合5G和人工智能技術(shù)已開始廣泛應(yīng)用于建筑施工管理。智能機器人在復(fù)雜的建造環(huán)境中發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用，與傳感器、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)協(xié)同工作，顯著提高了建筑施工過程的信息交流能力和建造效率。
在建筑運營與管理階段，先進的信息技術(shù)手段發(fā)揮著核心作用。AIoT技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了建設(shè)過程中信息的高速、實時傳輸。大數(shù)據(jù)技術(shù)則用于構(gòu)建智慧管理平臺，能夠及時收集和分析建筑環(huán)境中的海量數(shù)據(jù)，發(fā)布安全預(yù)警，并制定有效的應(yīng)對策略。
這些智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅使建筑設(shè)計更加科學(xué)，降低了工程建設(shè)風(fēng)險，提升了施工管理效率，而且最大程度地減少了成本和資源消耗，同時減少了碳排放，有效緩解了環(huán)境污染與破壞。
一個可資借鑒的案例是北京大興國際機場，其自建設(shè)伊始便秉承綠色建設(shè)的理念，不僅高效利用各種能源，而且在可再生能源的使用上表現(xiàn)出色，占其年綜合能源消費總量的比例超過10%，在全國機場中處于領(lǐng)先地位，因此被譽為“綠色新國門”。
這一成就得益于多方服務(wù)商的共同努力。例如，美的樓宇科技為大興機場能源站提供了定制化、高效的熱泵機組，這些機組主要依賴地?zé)?、煙氣余熱和污水廢熱等可再生能源，有效服務(wù)于約142萬平方米的區(qū)域，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)的冬季供暖和夏季制冷。
這套方案不只包含了高效能的設(shè)備，還整合了美的BMS智慧樓宇管理系統(tǒng)，從而顯著提高了設(shè)備的運維效率，并大幅降低了運營成本和能耗。值得一提的是，該工程每年可減少大約2.6萬噸二氧化碳排放，對于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展做出了顯著貢獻。
AIoT賦能下的樓宇自控系統(tǒng)
融合了人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的AIoT技術(shù)是未來最具可能性和可塑性的發(fā)展方向，也成為以建筑行業(yè)為代表的各大傳統(tǒng)行業(yè)智能化升級的有效途徑和最佳通道，是智能建筑和智慧城市等新興產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)。作為智慧建筑核心和基石的樓宇自控系統(tǒng)，就是AIoT賦能智慧建筑的結(jié)果。
通過樓宇自控系統(tǒng)，也能讓我們對智慧建筑窺斑見豹。
基于AIoT的智慧建筑樓宇自控系統(tǒng)架構(gòu)總共有5層，從下至上分別由終端設(shè)備層、智能感知層、網(wǎng)絡(luò)通信層、AI云腦控制層和應(yīng)用場景層構(gòu)成。
終端設(shè)備層，作為架構(gòu)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)建筑“綠色化”和“智能化”的關(guān)鍵承擔(dān)者，包括負(fù)責(zé)特定功能的樓宇系統(tǒng)智能終端。智能感知層包含具備通信功能的各類智能化設(shè)備，如智能傳感器和控制器，負(fù)責(zé)收集初步數(shù)據(jù)并為上層提供基礎(chǔ)信息。網(wǎng)絡(luò)通信層則涵蓋了各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和綜合布線系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)信息和數(shù)據(jù)的傳輸。
在這個架構(gòu)中，AI云腦控制層起著至關(guān)重要的作用，它像一個人工智能的控制決策中心，利用AI智能單元、智能算法及信息技術(shù)，不斷挖掘、計算、分析、統(tǒng)計、分類并整合各個子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和信息。通過這種方式，AI云腦實現(xiàn)了自主控制、自我學(xué)習(xí)、智能決策、自組織協(xié)同、自尋優(yōu)進化以及個性化定制的功能。
最后，應(yīng)用場景層根據(jù)不同用戶的需求，構(gòu)建針對特定用戶群體的各個模塊系統(tǒng)的綜合平臺。這一層是智慧建筑樓宇自控系統(tǒng)與用戶之間的橋梁，確保了系統(tǒng)能夠滿足多樣化、個性化的需求，同時提供高效、智能的建筑管理解決方案。
圖 基于AIoT的智能建筑樓宇自控系統(tǒng)總體層級
來源：《AIoT技術(shù)在綠色智能建筑樓宇自控系統(tǒng)中的最新發(fā)展和應(yīng)用探究》
行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景
近年來，隨著中國在房屋和市政建筑設(shè)計領(lǐng)域新簽合同數(shù)量的持續(xù)增加，智能建筑市場規(guī)模也隨之穩(wěn)步上升。據(jù)智研咨詢的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國建筑智能化工程行業(yè)的市場規(guī)模達到了11234.96億元，并預(yù)計到2026年將增長至15450.13億元，年復(fù)合增長率(CAGR)達7.1%。
特別是在樓宇自控系統(tǒng)市場，中國雖起步較晚，但發(fā)展迅速。市場需求主要分為現(xiàn)有建筑的智能化改造和新建筑的智能化需求兩大部分。根據(jù)《中國智能建筑行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景分析報告（2023-2030年）》的數(shù)據(jù)，我國樓宇自控系統(tǒng)市場規(guī)模從2016年的4424.93億元增長至2020年的6215.68億元，年復(fù)合增長率為8.87%，預(yù)計到2023年將達到9213.4億元。
目前我國智能建筑行業(yè)發(fā)展尚處初期，未來市場前景仍然巨大。
首先，國際比較顯示，盡管中國智能建筑市場發(fā)展迅速，但與美國、日本等國家相比，仍有較大提升空間。目前中國新建建筑中，智能建筑的比例僅約26%，遠低于美國的70%和日本的60%，顯示出廣闊的市場拓展空間。
其次，隨著中國城鎮(zhèn)化建設(shè)的持續(xù)推進，為智能建筑發(fā)展提供了肥沃的土壤。據(jù)估計，中國每年新建約20億平方米建筑，這一趨勢預(yù)計將持續(xù)25至30年。按照“十二五”末智能建筑在新建建筑中的比例30%計算，預(yù)計未來三年智能建筑市場規(guī)模的年增速將維持在25%左右，市場規(guī)模將超過千億。
最后，智能建筑市場的需求為行業(yè)發(fā)展帶來新機遇。需求一方面來自新建建筑對智能化技術(shù)的直接應(yīng)用，另一方面來自對現(xiàn)有建筑的智能化改造。隨著城市化進程的加速和常住人口城鎮(zhèn)化率的提高（2022年達到65.22%），原有建筑功能無法滿足現(xiàn)代需求。據(jù)估計，每年約有3%的住宅和6%的工業(yè)及公共建筑會進行智能化改造，按照2022年的估算，建筑智能化改造市場規(guī)模達3228.49億元，而新建智能建筑市場規(guī)模為3338.90億元。
寫在最后
在數(shù)字技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展相互交融的時代，《零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的制定和實施，無疑是一個重要的里程碑。這不僅標(biāo)志著中國在建筑業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展方面的重大進步，更是全球環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展努力中的一個閃亮的篇章。后續(xù)，隨著《標(biāo)準(zhǔn)》的落地和智能建造技術(shù)的不斷進步，我們可以預(yù)見一個更加綠色、高效、智能的建筑未來。
在這個過程中，相信建筑業(yè)將持續(xù)推動創(chuàng)新，不斷尋找更加節(jié)能、環(huán)保的建筑材料和技術(shù)。同時，通過智能建筑技術(shù)的應(yīng)用，建筑物將能更有效地管理能源消耗，減少廢物產(chǎn)生，提高居住和工作環(huán)境的質(zhì)量。這些努力不僅有助于減少碳足跡，也為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的動力和方向。
更重要的是，這些努力和成就將激勵全球各國采取行動，共同面對氣候變化這一全球性挑戰(zhàn)。隨著智能建筑和零碳技術(shù)的推廣和應(yīng)用，我們將共同邁向一個更加綠色、可持續(xù)的未來，為我們自己，也為我們的后世創(chuàng)造一個更好的世界。
2024年1月11日，深圳國際會展中心將舉辦以“綠色·共生，TRUE見進化”為主題的“第三屆樓宇科技TRUE大會”。本次大會將圍繞低碳發(fā)展的政策、方案、技術(shù)和實際應(yīng)用場景進行深入交流和討論。智次方·物聯(lián)網(wǎng)智庫作為此次大會的承辦方之一，受邀承辦并主持“智慧工業(yè)”分論壇，聚焦于“工能提智，綠動未來”主題，我們將邀請一眾專家和企業(yè)高管分享他們在該領(lǐng)域的洞察和實踐經(jīng)驗。我們誠邀所有關(guān)心和關(guān)注低碳發(fā)展事業(yè)的伙伴及行業(yè)從業(yè)者共同參與這一激動人心的行業(yè)交流盛會。
參考文獻：
《國家標(biāo)準(zhǔn)<零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)>審查會召開》，CPBA超低能耗建筑
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《智能建造背景下建筑業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的路徑與政策》，科技導(dǎo)報
《AIoT技術(shù)在綠色智能建筑樓宇自控系統(tǒng)中的最新發(fā)展和應(yīng)用探究》，華中師范大學(xué)學(xué)報
《云智易AIoT建筑能碳管理平臺助力打造數(shù)字化綠色建筑》，搜狐網(wǎng)
《中國智慧建筑行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景分析報告（2023-2030年）》，觀研天下
《智慧建筑行業(yè)發(fā)展概況》，物聯(lián)網(wǎng)智庫
