“凈零能耗建筑”知多少？

所謂凈零能耗建筑，是指全年總能耗量近似等于在現(xiàn)場或在其他地方所生產(chǎn)的可再生能源量的建筑。類似地，可以把全年生產(chǎn)的可再生能源量大于全年總能耗量的建筑叫做增能建筑(energy plus building)，而把全年生產(chǎn)的可再生能源量沒有達到全年總能耗量的建筑稱為近零能耗建筑或超低能耗建筑(ultra-low energy building)。

在技術(shù)上，凈零能耗建筑可以分為2種，即：

1) 凈零現(xiàn)場能耗建筑(net zero site energy building)。只考慮現(xiàn)場能耗，不考慮輸入能源(電力、熱力和燃?xì)?的損失，建筑全年可再生能源產(chǎn)能等于或大于全年用能。

2) 凈零一次能源能耗建筑(net zero source energy building)。考慮一次能源能耗(包括電力、熱力系統(tǒng)的損失)的條件下，建筑全年可再生能源產(chǎn)能等于或大于全年用能。

01 凈零能耗建筑及其實現(xiàn)的難度

1 凈零能耗建筑技術(shù)遵循的基本原則

第一，凈零能耗建筑首先應(yīng)該是超低能耗建筑。它不應(yīng)僅僅滿足建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，而要優(yōu)于民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)中的引導(dǎo)值或各地建筑能耗指南中的先進值。因此，實現(xiàn)凈零能耗建筑的關(guān)鍵是運行。凈零能耗是一個運行目標(biāo)，必須通過建筑節(jié)能管理降低現(xiàn)場能耗。

第二，采用適宜的超低能耗建筑技術(shù)。這些技術(shù)的能效，不能只靠計算，更需要通過實際運行中的能耗檢測來加以證實。因此，這里提及的“能效”，應(yīng)該指的是“績效”和“效果”(energy performance)。

這些技術(shù)包括：

1) 被動式技術(shù)，如晝光照明、圍護結(jié)構(gòu)保溫、提高氣密性、被動式太陽能供暖、自然通風(fēng)等；

2) 高效暖通空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)、高效照明、高效電器等。

第三，利用可再生能源。

1) 現(xiàn)場(on-site)可再生能源：

建筑紅線之內(nèi)的可再生能源，如光伏、太陽能熱水、屋頂小型風(fēng)電、樁基地埋管換熱器等；

建筑場地之內(nèi)的可再生能源，如光伏、太陽能熱水、低影響土壤源/地表水源換熱器、風(fēng)電、現(xiàn)場廢棄物生產(chǎn)生物質(zhì)能源等。

2) 非現(xiàn)場(off-site)可再生能源：

利用非現(xiàn)場的可再生能源資源在現(xiàn)場產(chǎn)能，如來自外部的生物質(zhì)、木屑、生物柴油、沼氣等，產(chǎn)能裝置在建筑現(xiàn)場；

通過排放權(quán)交易或綠色采購得到的風(fēng)電、光伏發(fā)電和水電。

特別要注意，實施這3條原則，絕不是“有”了某幾項技術(shù)就可以了，也不是僅靠設(shè)計計算值就算數(shù)了。而是要在運行過程中通過智能能量表的檢測數(shù)據(jù)進行驗證，用實物量結(jié)賬。這給凈零能耗建筑的實施帶來很大的挑戰(zhàn)。

主要有兩大挑戰(zhàn)：

在有一定建筑密度的城區(qū)，由于建筑之間的相互影響和干擾，被動式技術(shù)難以達到預(yù)想效果；

在單體建筑紅線之內(nèi)，沒有充足的空間供可再生能源的收集和儲存。

2 單體建筑實現(xiàn)凈零能耗的挑戰(zhàn)

縱觀國際上凈零能耗和被動式超低能耗建筑的案例，基本上是以獨立式住宅和小型公共建筑為主，建筑面積在幾百或數(shù)千平米，超過1萬平米的建筑比較少。

在單體建筑(尤其是公共建筑)中實現(xiàn)凈零能耗有幾個比較難以解決的技術(shù)問題：

1) 新風(fēng)需求。被動式超低能耗建筑的氣密性要求很高，需要靠機械通風(fēng)系統(tǒng)引入新風(fēng)。夏季在濕熱地區(qū)需要處理大焓差新風(fēng)，冬季在嚴(yán)寒地區(qū)需要處理大溫差新風(fēng)(可能還需要加濕)，這些都需要耗能。

解決方法之一是用新風(fēng)熱回收(全熱和顯熱)的方法。目前熱回收技術(shù)最高效率在70%左右。在住宅和小規(guī)模辦公類公共建筑中應(yīng)用，由于新風(fēng)需求不大，比較容易解決。而大型公共建筑的新風(fēng)需求較大，即使有熱回收，還會產(chǎn)生較大的能耗。

解決方法之二(主要用于夏季)是用除濕的方法降低新風(fēng)負(fù)荷(desiccant cooling)，即實現(xiàn)熱濕獨立處理。但無論是液體還是固體除濕，都需要除濕劑再生過程。要找到適宜的余熱、廢熱等再生熱源并不容易。如果利用太陽能，則需要比較大的集熱器面積。用制冷機的冷凝熱是比較好的解決方案，但在某些氣候條件下，可能會提早開啟制冷機。

2) 太陽輻射。冬季太陽輻射是被動供暖的有利因素，需要盡量增加太陽輻射得熱；夏季太陽輻射則是增加冷負(fù)荷的最大不利因素。盡管有低輻射Low-E玻璃窗等圍護結(jié)構(gòu)降負(fù)荷設(shè)施，但為了降低冬季負(fù)荷需要將Low-E膜鍍在內(nèi)窗外表面上，為了降低夏季負(fù)荷需要將Low-E膜鍍在外窗內(nèi)表面上。二者是相悖的(最好能有冬夏內(nèi)外窗表面翻轉(zhuǎn)的設(shè)施)。夏季也可以采用外遮陽措施降低一部分太陽輻射(直射)。夏季太陽輻射作用在不透明圍護結(jié)構(gòu)上，也會形成較高的表面溫度，增加導(dǎo)熱量。

3) 內(nèi)部負(fù)荷。建筑室內(nèi)的照明、設(shè)備、人員都是發(fā)熱(濕)源，尤其在公共建筑的室內(nèi)熱平衡過程中有非常重要的影響。在冬季，室內(nèi)發(fā)熱量是有利因素，可以降低供暖負(fù)荷；而在夏季，室內(nèi)發(fā)熱(濕)量是不利因素，要從溫度較低的室內(nèi)將熱量轉(zhuǎn)移到溫度更高的室外，必須消耗能量。

4) 自然通風(fēng)。有人會說，將熱量從室內(nèi)搬到室外可以靠自然通風(fēng)。自然通風(fēng)確實是夏季實現(xiàn)免費供冷和自然冷卻的好辦法。

但它需要有一定的條件：

第一，需要室外氣溫有較大的日較差(日平均氣溫低于25 ℃)，使室外土壤在夜間蓄存一部分冷量，白天近地面處的空氣溫度較低，通過自然通風(fēng)引入這部分溫度較低的空氣，利用熱壓作用置換室內(nèi)溫度較高的空氣，可以起到降溫作用；

第二，需要室外含濕量低于或略高于室內(nèi)，這樣才能通過自然通風(fēng)為室內(nèi)除濕(或至少不會明顯地加濕)；

第三，需要室外空氣比較清潔(或至少沒有被污染)。這3個條件在目前中國的多數(shù)城市中都不能完全具備。自然通風(fēng)在冬季也與建筑氣密性要求相矛盾。因此，自然通風(fēng)是一項“錦上添花”的措施，在凈零能耗建筑中必須有自然通風(fēng)措施，但不能指望自然通風(fēng)技術(shù)能帶來多少節(jié)能量，更不能用計算能耗替代實測能耗，夸大自然通風(fēng)的作用。必須指出，自然通風(fēng)并不是開窗通風(fēng)那么簡單，而是需要經(jīng)過設(shè)計的，在一些復(fù)雜建筑中，還需要作模擬分析。這本應(yīng)是建筑師的職責(zé)。

上述1)和3)是系統(tǒng)效率問題，而2)和4)在一定程度上與建筑的外環(huán)境相關(guān)。做過城區(qū)氣候設(shè)計、空間布局合理的城區(qū)微氣候，會擴大太陽輻射和自然通風(fēng)的正向效應(yīng)；而沒有經(jīng)過氣候分析的城區(qū)，會由于建筑物之間的相互干擾，增大太陽輻射和自然通風(fēng)的負(fù)面作用。

3 凈零能耗建筑的負(fù)荷

以假設(shè)的夏熱冬冷地區(qū)辦公樓為例，采用多種節(jié)能技術(shù)控制建筑物的圍護結(jié)構(gòu)和設(shè)備，概略計算其負(fù)荷，結(jié)果如表1所示。

基于表1負(fù)荷，假定辦公樓全年供冷和供暖滿負(fù)荷當(dāng)量小時數(shù)均為600 h，采用系統(tǒng)季節(jié)性能系數(shù)3.0的熱泵系統(tǒng)，可以達到全年供暖、供冷能耗15 kW·h/(m2·a)的水平。如果只計算供暖能耗，則只有4 kW·h/(m2·a)，數(shù)值上遠低于歐洲超低能耗建筑供暖能耗標(biāo)準(zhǔn)。但歐洲標(biāo)準(zhǔn)中的kW·h是熱量單位，15 kW·h/(m2·a)相當(dāng)于我國一次能源(折合標(biāo)準(zhǔn)煤，下同)消耗1.8 kg/(m2·a)。我國以火力發(fā)電為主，4 kW·h/(m2·a)折合一次能源消耗為1.3 kg/(m2·a)。如果供暖用的是系統(tǒng)效率70%的燃?xì)忮仩t，則一次能源消耗要達到2 kg/(m2·a)左右，高于歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

假設(shè)全年人均工作時間為法定的2 000 h(每月167 h)，則辦公樓的設(shè)備能耗為40 kW·h/(m2·a)，照明能耗為10 kW·h/(m2·a)。這里的能耗都是電耗。

考慮各種不可預(yù)知因素，則這一超低能耗辦公樓的總能(電)耗為70 kW·h/(m2·a)，折合一次能源為22.4 kg/(m2·a)。從上面的假定可以看出，這一假想辦公樓的節(jié)能潛力基本用盡了。比如新風(fēng)熱回收效率要達到70%是非常困難的。

4 需要可再生能源的補償

如果上述假想辦公樓要達到凈零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，就需要用可再生能源來提供等于或大于70 kW·h/(m2·a)的能耗。對于單體建筑而言，比較可行的可再生能源應(yīng)用技術(shù)是太陽能光伏(PV)發(fā)電。

按現(xiàn)在的PV效率，1 m2光伏板功率在130 W左右，以上海地區(qū)全年滿負(fù)荷日照小時數(shù)1 000 h計算，滿足70 kW·h/(m2·a)的能耗需求至少需要0.5～0.7 m2的光伏板面積。對多層和高層公共建筑，不可能在建筑紅線內(nèi)安裝這么大面積的光伏板。而對大空間單層公共建筑(如機場車站)，又因為內(nèi)部負(fù)荷加大，以及屋頂?shù)膫鳠嶝?fù)荷增加，也無法滿足能耗需求(見圖1)。只在負(fù)荷比較小的倉儲類大空間工業(yè)建筑中有過成功案例。

由圖1可以看出，僅靠單體建筑紅線內(nèi)有限的空間資源，只在小規(guī)模、低負(fù)荷建筑中才有可能利用可再生能源的補償實現(xiàn)凈零能耗。而在城區(qū)層面，則可以通過公共空間資源的共享，將可再生能源的供應(yīng)視為城區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施，利用城區(qū)不同建筑間的負(fù)荷參差率減少總裝機容量，利用多種可再生能源生產(chǎn)的波動性和儲能設(shè)施調(diào)節(jié)供應(yīng)量，實現(xiàn)多能互補。

5 小結(jié)

1) 一定規(guī)模的公共建筑中，圍護結(jié)構(gòu)形成的負(fù)荷占比在25%以下，主要是解決冬夏兩季的新風(fēng)負(fù)荷和夏季的內(nèi)部負(fù)荷(人體、照明、設(shè)備)；

2) 消除新風(fēng)負(fù)荷和消除內(nèi)部負(fù)荷，很大程度上要依靠可再生能源；

3) 一定規(guī)模的單體公共建筑受到空間限制，很難憑借一己之力實現(xiàn)凈零能耗；

4) 凈零能耗建筑中可再生能源的利用，需要通過建筑群或城區(qū)層面的資源共享和多能互補來實現(xiàn)。

02 凈零建筑能耗城區(qū)的概念

1 凈零建筑能耗城區(qū)的定義

凈零能耗城區(qū)是指在城區(qū)范圍內(nèi)全年生產(chǎn)的能源等于或大于全年所消耗的能源。這里的能耗按廣義的理解，應(yīng)包括產(chǎn)業(yè)、交通、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施在內(nèi)的城區(qū)內(nèi)所有能耗；而狹義的理解則只包括城區(qū)內(nèi)的建筑能耗。為簡化問題，本文只討論凈零建筑能耗城區(qū)。

凈零建筑能耗城區(qū)可分為：

1) 凈零現(xiàn)場能耗城區(qū)，即城區(qū)邊界內(nèi)的現(xiàn)場可再生能源產(chǎn)能至少等于城區(qū)內(nèi)建筑的全年現(xiàn)場能耗；

2) 凈零一次能源能耗城區(qū)，即城區(qū)邊界內(nèi)的現(xiàn)場可再生能源產(chǎn)能至少等于城區(qū)內(nèi)建筑的全年一次能源能耗。本文主要討論第二種。

城區(qū)的凈零能耗是建筑群的平均能耗，所以并不是城區(qū)內(nèi)所有單體建筑都是凈零能耗建筑或超低能耗建筑。城區(qū)建筑群提供了負(fù)荷的多樣性和熱能梯級利用的機會。城區(qū)內(nèi)哪些建筑是超低能耗建筑，哪些可以不是，需要通過能源規(guī)劃來權(quán)衡和協(xié)調(diào)。因此，凈零建筑能耗城區(qū)的能源規(guī)劃是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

2 凈零建筑能耗城區(qū)的優(yōu)點

1) 將城區(qū)或建筑群當(dāng)作一個系統(tǒng)進行綜合能源管理，從而實現(xiàn)資源共享，在城區(qū)尺度和平均意義上實現(xiàn)凈零能耗，較之單體建筑更容易達到凈零能耗目標(biāo)。

2) 單體建筑需要在低層、低密度、小規(guī)模的建筑形態(tài)條件下實現(xiàn)凈零能耗目標(biāo)，而凈零建筑能耗城區(qū)可以保持緊湊型的城市形態(tài)，可以有較高的樓層、適當(dāng)?shù)娜莘e率和一定的規(guī)模。

3) 可以在城區(qū)范圍內(nèi)共享可再生能源和可利用空間。

4) 可以通過城市設(shè)計，優(yōu)化城區(qū)的日照環(huán)境和風(fēng)環(huán)境，為被動式建筑技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造條件。

5) 可以利用城區(qū)建筑群負(fù)荷的多樣性和參差率，利用電網(wǎng)和共享蓄熱裝置，實現(xiàn)負(fù)荷平準(zhǔn)化，平衡可再生能源的供給與負(fù)荷需求。

6) 由于負(fù)荷的平準(zhǔn)化，可以減小城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)的規(guī)模，降低投資和運行成本，從而吸引有實力的投資者。

3 凈零建筑能耗城區(qū)的實施難點

1) 需要有兼顧需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)的精細(xì)化城區(qū)能源規(guī)劃。

2) 需要城規(guī)、建筑、暖通、熱能、電力、景觀等跨專業(yè)的協(xié)同，才能使能效和資源利用最大化。

3) 在城區(qū)尺度上，城市形態(tài)對單體建筑能耗有重大的影響。同樣還要考慮城市形態(tài)對可再生能源種類選擇、空間布局以及能源效率的影響。要將這些影響盡量調(diào)整為正面影響。但目前城市形態(tài)對建筑能耗的影響分析，尚缺乏適用的工具和系統(tǒng)的方法論。

4) 在城區(qū)尺度上，把握人口和需求的增長是有困難的，尤其在我國所處的急劇的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型階段。

5) 提高各單體建筑能效是凈零建筑能耗城區(qū)概念中的核心。歐洲經(jīng)驗表明，在現(xiàn)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上再節(jié)能60%是可行的。但這需要所有投資商、二級開發(fā)商、業(yè)主、供應(yīng)商、設(shè)計團隊和建造者的配合，成為他們共同的訴求。利益相關(guān)者越多，凈零建筑能耗城區(qū)的實施越難。在規(guī)劃階段就要統(tǒng)籌考慮單體建筑的能源性能。

6) 可再生能源規(guī)?；瘧?yīng)用中受到產(chǎn)能和耗能的峰值差、能源的儲存，以及可再生能源聯(lián)網(wǎng)中各種不確定因素的困擾。

7) 實現(xiàn)凈零建筑能耗城區(qū)會產(chǎn)生更多的先期成本，如建筑能效提升、基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化等。因此，它更適合政府、科研機構(gòu)、企業(yè)總部、大學(xué)等綜合性園區(qū)，以及“購買并持有”的投資人。

03 凈零建筑能耗城區(qū)的能源規(guī)劃方法

凈零建筑能耗城區(qū)的能源規(guī)劃需要需求側(cè)與供應(yīng)側(cè)的協(xié)同，但本質(zhì)上還是從底到頂、充分考慮需求側(cè)節(jié)能(超低能耗建筑)的需求側(cè)能源規(guī)劃。因此，凈零建筑能耗城區(qū)的能源規(guī)劃，遵循需求側(cè)能源規(guī)劃的“六步法”。

1 第一步：目標(biāo)設(shè)定

1) 對城區(qū)開發(fā)戰(zhàn)略、發(fā)展定位和城市總規(guī)的理解。在現(xiàn)階段，一般而言建設(shè)凈零建筑能耗城區(qū)的開發(fā)者是有追求的，可能是作為示范性開發(fā)或標(biāo)志性城區(qū)。規(guī)劃者要將能源規(guī)劃目標(biāo)與城區(qū)開發(fā)目標(biāo)相協(xié)調(diào)，預(yù)測開發(fā)遠景和未來能耗需求，通過調(diào)研加深對當(dāng)?shù)啬芎默F(xiàn)狀和節(jié)能減排政策的理解。

2) 設(shè)立適合當(dāng)?shù)厍闆r和凈零能耗目標(biāo)的各類建筑能耗和碳排放基準(zhǔn)線。

3) 在此基礎(chǔ)上設(shè)立減碳目標(biāo)(低碳/零碳/碳中和)以及各類建筑的能耗目標(biāo)(對標(biāo)基準(zhǔn)線基礎(chǔ)上降低能耗)。

4) 設(shè)立可再生能源利用目標(biāo)。即是否在某一領(lǐng)域(例如供暖、照明)實現(xiàn)100%可再生能源利用；是否能實現(xiàn)能源自治(即所有可再生能源資源均來自于城區(qū)邊界內(nèi)，例如全部利用邊界內(nèi)的生物質(zhì)資源制氣)。

5) 確定城區(qū)要達到的可持續(xù)生態(tài)城區(qū)評價標(biāo)準(zhǔn)。

2 第二步：資源分析

1) 傳統(tǒng)能源資源分析：①電力、燃?xì)夂蜔崃Φ目色@得性和資源量；②所在區(qū)域近期和遠期的能源發(fā)展規(guī)劃(是否有水電/核電/風(fēng)電等大規(guī)模一次電力資源)；③電力變電站的分布和電壓等級；④可再生能源電力并網(wǎng)接入點及相關(guān)技術(shù)要求。

2) 可再生能源資源分析：①資源分析。太陽能(光電/光熱)、風(fēng)能、生物質(zhì)能(城區(qū)邊界內(nèi)/外)、地?zé)崮?深層/淺層/地表水)、能效提升(可望達到的最小系統(tǒng)能效比)。②可利用性分析。能量提取點的空間分布和可利用面積、地表水的水溫變化和水量、土壤熱物理參數(shù)、地質(zhì)資料、氣象資料等。③根據(jù)資源條件確定各種可再生能源的供能量。

3) 空間資源分析：①容積率；②建筑類型和用途(細(xì)分化)；③城市形態(tài)和建筑形態(tài)；④人口數(shù)；⑤可能設(shè)能源站和能源子站的位置。

4) 政策資源分析：①當(dāng)?shù)毓?jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；②鼓勵節(jié)能減排和可再生能源利用的政策；③投資環(huán)境。

5) 節(jié)能資源分析：①協(xié)調(diào)城區(qū)各類建筑預(yù)期能耗量以滿足凈零建筑能耗城區(qū)目標(biāo)；②根據(jù)預(yù)測負(fù)荷和所需要達到的系統(tǒng)能效提出供選擇的可利用技術(shù)；③提出終端超低能耗的供暖和供冷方式，例如采用低空調(diào)方式。

3 第三步：需求預(yù)測

1) 2種方法：①數(shù)據(jù)挖掘。收集當(dāng)?shù)赝愋徒ㄖ哪芎臄?shù)據(jù)(最好是逐時的分項能耗數(shù)據(jù))，經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘得到各類型建筑具有代表性的能耗數(shù)據(jù)。②能耗模擬。根據(jù)節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置室內(nèi)負(fù)荷的不同情景，通過計算機模擬得到各類型建筑的典型能耗數(shù)據(jù)，與上述數(shù)據(jù)挖掘得到的能耗數(shù)據(jù)比較，調(diào)整相應(yīng)計算參數(shù)以符合當(dāng)?shù)卮蠖鄶?shù)建筑實際，使能耗模擬結(jié)果保持在一定誤差范圍內(nèi)。

2) 2種模式：①反推預(yù)測(back casting)。根據(jù)設(shè)定能耗目標(biāo)和基準(zhǔn)線反推負(fù)荷。②正向預(yù)測(forecasting)。與上述能耗模擬中的負(fù)荷進行比較，找出影響負(fù)荷的敏感因素，在可能條件下加以調(diào)整(例如新風(fēng)的處理方式)，從而使最終能耗滿足超低能耗要求。據(jù)此形成城區(qū)建筑設(shè)計導(dǎo)則。

3) 2個結(jié)果：①各類建筑和整個城區(qū)的靜態(tài)負(fù)荷。據(jù)此決定城區(qū)能源系統(tǒng)的容量和形式。②城區(qū)建筑的動態(tài)負(fù)荷。據(jù)此決定各類能源所承擔(dān)的負(fù)荷時間段和負(fù)荷份額，決定各類能源的系統(tǒng)裝機容量。

4 第四步：規(guī)劃協(xié)調(diào)

凈零建筑能耗城區(qū)規(guī)劃協(xié)調(diào)的主要作用是通過空間規(guī)劃和城市形態(tài)的調(diào)整，使得建筑利用自然資源(主要是日照、晝光、自然通風(fēng))的被動式技術(shù)成果最大化，同時使氣候因素對建筑的負(fù)面影響最小化，從而為城區(qū)中建筑的超低能耗創(chuàng)造條件。

在城區(qū)層面，被動式技術(shù)的應(yīng)用效果有很大的隨機性和不確定性，因此，規(guī)劃調(diào)整只能定性地增加自然資源的利用，無法定量地確定能夠降低多少負(fù)荷，究竟有多少節(jié)能量。因此，規(guī)劃調(diào)整的結(jié)果應(yīng)視為實現(xiàn)凈零建筑能耗城區(qū)的保證措施。

通過規(guī)劃協(xié)調(diào)實現(xiàn)節(jié)能主要有2個方面的作用：

1) 降負(fù)荷：①緊湊型城市形態(tài)(改變形狀系數(shù)和增加被動空間)可以降低建筑負(fù)荷；②通過建筑功能混合可以使城區(qū)負(fù)荷平準(zhǔn)化；③綠地和濕地可以有效降低熱島效應(yīng)；④能源站選址靠近負(fù)荷中心可以減少輸送損失。

2) 降能耗：①通過城市形態(tài)調(diào)整增加建筑被動空間(冬季增加太陽輻射，過渡季增加自然通風(fēng))；②空間布局中盡量留出可再生能源的能量采集位置；③設(shè)置通風(fēng)廊道和風(fēng)屏障，增加過渡季冷卻通風(fēng)和減少冬季寒風(fēng)侵襲。

5 第五步：系統(tǒng)優(yōu)化

凈零建筑能耗城區(qū)的區(qū)域能源系統(tǒng)屬分布式能源系統(tǒng)，但并不是傳統(tǒng)意義上的區(qū)域供冷供熱或冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，它有幾個特點：

1) 一定是一個多能源互補系統(tǒng)。集成和分享可再生能源和清潔能源。單一能源的區(qū)域供冷供熱和冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是無法實現(xiàn)凈零能耗的目標(biāo)的。

2) 一定是一個分布式系統(tǒng)。生產(chǎn)冷熱電和可再生能源的設(shè)備分布在城區(qū)任何位置，通過能源互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)。

3) 一定是一個共享式系統(tǒng)。在城區(qū)層面實現(xiàn)資源和空間的共享。

4) 在城區(qū)層面生產(chǎn)的可再生能源總量等于或大于城區(qū)建筑的總耗能量。

配置凈零建筑能耗城區(qū)的能源系統(tǒng)有幾條原則：

1) 發(fā)揮電力傳輸?shù)膬?yōu)勢和熱力儲存的優(yōu)勢，而不是相反。不能將多能源系統(tǒng)做成“電力不出能源站大門，冷熱水超長距離輸送”的大集中系統(tǒng)或“熱電廠模式”。

2) 電力分散生產(chǎn)，城區(qū)集中供應(yīng)，利用智能電網(wǎng)、電池組和電動汽車消納可再生能源產(chǎn)出的多余電量，也可通過電力驅(qū)動熱泵蓄熱(冷)間接蓄電。

3) 熱能分布式生產(chǎn)，以街區(qū)(鄰里)或單棟建筑為單位供能，盡量縮短熱力管道的輸送距離和輸送半徑。大管徑的輸送管道可以作為蓄熱(冷)裝置考慮。

4) 熱泵的熱源/熱匯資源共享(太陽能熱水/工業(yè)余熱/地埋管換熱器/地表水源/污水源/熱源塔/冷卻塔)，通過能源總線系統(tǒng)集成低品位熱源/熱匯。

在區(qū)域能源系統(tǒng)的優(yōu)化配置中有幾個要點：

1) 作精細(xì)化負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)負(fù)荷分布特點選擇合適的系統(tǒng)組合，確定系統(tǒng)形式(集中/分散/分布)。

2) 分析城區(qū)動態(tài)負(fù)荷特點，確定不同時段的負(fù)荷分別由哪個系統(tǒng)(哪種能源)分擔(dān)(scheduling)，系統(tǒng)效率，對建筑內(nèi)末端系統(tǒng)的要求，新風(fēng)熱回收效率的低限。

3) 智能能源管理系統(tǒng)是凈零建筑能耗城區(qū)能源系統(tǒng)成功的關(guān)鍵，幾乎所有區(qū)域能源系統(tǒng)的可研報告或系統(tǒng)方案中都會提及智能能源管理系統(tǒng)，但都沒有實質(zhì)性的系統(tǒng)架構(gòu)和方案，在實際工程中更是被忽視。這主要因為區(qū)域能源管理系統(tǒng)的研究還十分欠缺，尤其對多能源復(fù)雜系統(tǒng)的控制模型和優(yōu)化算法的研究還是空白。

4) 區(qū)域能源系統(tǒng)不能沿用習(xí)以為常的單體建筑供暖供冷系統(tǒng)的設(shè)計方法。凈零建筑能耗城區(qū)的能源系統(tǒng)一定比單體建筑系統(tǒng)的一次能效高，其系統(tǒng)總負(fù)荷一定低于各單體建筑峰值負(fù)荷之和，區(qū)域能源系統(tǒng)的總裝機容量一定小于單體建筑裝機容量之和，集中式的區(qū)域能源系統(tǒng)一定是多能源復(fù)合的供能系統(tǒng)。

6 第六步：績效評估

凈零建筑能耗城區(qū)能源規(guī)劃的績效評估是規(guī)劃實施的決策依據(jù)，應(yīng)包括以下內(nèi)容：

1) 各類建筑與超低能耗建筑基準(zhǔn)線相比的節(jié)能量。

2) 總能耗量和城區(qū)凈零能耗的計算值。

3) 節(jié)能量和減碳量的分?jǐn)偂?/span>

4) 投資回報。

圖2給出了凈零建筑能耗城區(qū)能源規(guī)劃的基本流程，圖中虛線箭頭表示不能滿足規(guī)劃目標(biāo)時的重復(fù)分析過程。