CABR近零能耗示范楼运行数据简析

中国建筑科学研究院不久前首次发布“中美清洁能源联合研究中心CABR近零能耗示范楼（2014~2016年）运行数据”，公开披露这一项目实际运行情况。中美清洁能源联合研究中心CABR近零能耗示范楼（以下简称“CABR近零能耗示范楼”）通过高性能的建筑围护结构、高效的建筑能源系统和优质的运行管理，实现了冬季采用可再生能源供暖且与同类建筑能耗相比节能八成以上的目标。

建设背景

2009年11月，中美两国政府签署了《关于中美清洁能源联合研究中心合作议定书》，双方同意在未来5年内共同出资1.5亿美元，支持建筑节能、清洁煤和清洁能源汽车三个优先领域产学研联盟的合作研究。2014年11月，中美气候变化联合声明，重申了清洁能源联合研发的计划。

CABR近零能耗示范楼是中美建筑节能合作一期（2011~2015年）的重要成果，是二期（2016~2020年）的工作载体，是该项目目前惟一建成并投入使用的建筑节能示范项目；亦是面向中国建筑节能技术发展核心问题、集成展示世界前沿的建筑节能和绿色建筑技术的标志性项目。该项目建筑面积为4025平方米，共4层。2013年3月，项目决策并启动设计工作；同年5月~10月，主体结构施工；2013年11月~2014年3月，机电设备安装，门窗安装完毕，建筑密封；2014年2月~5月，室内装修及机电调试，随后进入试运行阶段。同年7月，全国政协副主席、中国科技部部长万钢与美国能源部部长厄尼斯·莫尼兹等共同为项目揭牌。

运行数据

CABR近零能耗示范楼建设秉承“被动优先、主动优化、经济实用”的原则，以先进建筑能源技术为主线、以实际数据为评价，为中国超低能耗建筑工作的开展进行探索、研究和示范，并为制订中国近零能耗建筑技术标准提供依据。详细的运行数据包括室内环境、实际运行能耗、围护结构数据、使用可再生能源数据等方面。

1、舒适的室内环境

CABR近零能耗示范楼位于中国建筑科学研究院内，属于寒冷季候区。其中，室内环境数据来自热环境、空气品质、光环境和主观感受四方面。2015年供冷季期间，示范楼内房间温度介于25~27℃之间，平均为26.5℃；供暖季期间，工作时间段房间温度介于20~23℃之间，楼内房间平均温度为21.5℃。

空气质量方面，工作时间室内CO2浓度低于1000ppm，室内PM2.5浓度降低超过60%。问卷调查结果显示，示范楼使用人员对楼内照明满意度为100%，对空气质量满意度为95.24%，对温度满意度为85.72%，对噪声满意度为90.48%。

2、实际运行能耗低

CABR近零能耗示范楼系统运行原则是最大程度提高用户满意度。运行效果是大幅提升室内环境质量，保证室内空气洁净度和人体舒适度。

能耗数据方面，包括整体能耗、逐月数据、分类分项、数据矫正及持续优化五部分。其中，示范楼运行电耗包括暖通空调、照明、插座、电梯、气象站数据发布LED屏和能源管理及展示平台用电。

2014年4月~2016年9月，暖通空调占据总能耗的比例为49%，照明用电占16%。这两项是公共用电主要部分。2015年，示范楼全年总运行电耗为34.2 kWh/（m2.a），暖通空调和照明运行电耗为21.6kWh/（m2..a），比设计目标25kWh/（m2..a）降低13.7%，远低于同类型建筑能耗，且今后仍有下降空间。

3、高性能围护结构

围护结构数据方面，CABR近零能耗示范楼采用外挂真空绝热板外墙保温技术，真空绝热板导热系数小于0.006（W/m·K），其非透明围护结构传热系数实测平均值为0.24（W/m·K），保温性能良好，无明显热工缺陷。

外窗方面，中置百叶真空中空玻璃铝木复合窗的气密性能、保温性能、遮阳性能和采光性能均达到了设计目标：无百叶时整窗传热系数为1.0（W/m·K），满足国内被动建筑用外窗的性能要求；遮阳系数为0.26，可见光透射比为0.38；东、西、南向采用中置遮阳百叶时，遮阳系数可在0~0.4之间调节。

4、可再生能源利用

CABR近零能耗示范楼以可再生能源为主要能源系统形式，土壤源热泵和太阳能光热提供的全楼供冷供热全部需求。基于2015年实际运行监测数据，全年冬季供暖65%负荷由地源热泵系统提供，35%负荷由太阳能系统提供；全年夏季供冷80%负荷由地源热泵系统提供，20%负荷由太阳能空调系统提供。涡旋土壤源热泵运行效率为4.7~5.1，太阳能吸收式制冷机运行效率为0.65，基本达到预期。

在太阳能空调系统方面，中温真空管型太阳能集热器采光面积为284m2，考虑建筑主立面美观，安装倾角为5°；采用两组槽式太阳能集热器，集热面积与建筑面积比例约为1:13；低温吸收式冷水机组驱动温度可低至70℃，设计COP值为0.7，夏季太阳能空调系统平均COP值为0.65，最高接近0.8；冬季太阳能集热效率为27.5%。

地源热泵系统运行效果良好，地源侧供冷季平均进出水温度为25.8℃和21.9℃，供暖季平均进出水温度为13.0℃和9.3℃。2015年供冷季和供暖季两台地源热泵机组平均COP值分别约为5.2和4.7，能效比均高于机组在标准工况下的效率。地源热泵系统COP值分别为4.2和3.5。

5、国际领先智能照明

该项目采用多种光源和灯具形式，包括LED照明灯具和智能照明系统，可满足室内照度500lx以上、照明功率密度5.5W/m2的要求。

未来空间

CABR近零能耗示范楼是中美清洁能源合作研究框架下首个建成并良好运行的建筑，是中国建筑节能里程碑，并在促进中美合作、引领国际合作、促进科普教学等方面发挥了重要作用。

在总结一期重要成果的同时，CABR近零能耗示范楼还有六项施工与运行方面的问题有待提升。一是规划前期，节能与建筑方案结合时间较短。二是细部设计，气密性、无热桥设计实施经验较少，噪声处理设计问题可更加优化。三是太阳能贡献率未达设计预期，太阳能集热系统冬季低品位热未充分利用，控制逻辑有待完善。四是系统输配能耗相对较高，实际阻力比设计大，设计比摩阻可进一步降低。五是新风设计对室内污染物散发的有效去除考虑不充分。六是运行与管理，运行初期开窗与结露保护时有矛盾，夜间待机能耗偏高。

未来，中国建筑科学研究院将努力实现示范楼全生命期管理，持续改进并对外公示运行数据；加强近零能耗技术体系研究，完善中国近零能耗建筑技术路线；在不同气候区、不同建筑类型扩大近零能耗示范工程建设；服务行业发展，支持政府工作，履行社会责任；在保证使用者的舒适性前提下，以更加优化和高效的运行管理，进一步提升近零能耗示范楼的节能水平，并以此带动中国近零能耗建筑发展，为中国建筑节能发展贡献力量。

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