城市區(qū)域一體化能源系統(tǒng)手冊A

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Integrated

Energy

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in

Urban

Quarters項目組織和參與

-

建立多方合作網(wǎng)絡被動和主動措施及可再生能源利用可再生能源利用與能源網(wǎng)的整合地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應用一體化能源系統(tǒng)概念和方法能耗需求與供給潛力分析建模與模擬

-

能效分析燃料電池和氫能源技術超低能耗與零能耗建筑能源監(jiān)測與能源審計能源儲存技術及整合M-03M-01M-02M-04M-15M-07M-06M-13M-14M-09M-11M-16M-10M-17M-08M-12虛擬電廠與微網(wǎng)投入

-收益分析余能城市區(qū)域冷熱電聯(lián)產(chǎn)余能建筑運營管理M-05為主

,

有一些新建開發(fā)區(qū)建設熱電聯(lián)產(chǎn)電廠

,

作為大能源系統(tǒng)的補充，但在規(guī)劃能源系統(tǒng)時

,

供電、供氣和供熱經(jīng)常各自孤立地考慮

,

經(jīng)常造成負荷的重復計算，也未綜合考慮節(jié)能措施產(chǎn)生的能耗需求的減少，常造成設施投入的隱性的巨大浪費。國際和中國國內的相關探索已有成功的經(jīng)驗表明，

在區(qū)域的開發(fā)建設中采取一體化的能源概念和方法，

通過

采取技術經(jīng)濟優(yōu)化的措施完全可以在實現(xiàn)高標準的節(jié)能減碳目標的同時，獲得滿意的投資回報或全生命周期回報。3）能源一體化概念和方法城市區(qū)域的能源一體化概念和方法是中德合作江蘇省

城市網(wǎng)絡一體化低碳實施項目在借鑒國際國內相關理論和

最新實踐經(jīng)驗的基礎上針對區(qū)域開發(fā)改造提出的，

希望能

借此引導和幫助城市決策者和管理部門、能源部門、開發(fā)商、

工程技術專業(yè)人員以及社區(qū)居民等利益相關方從系統(tǒng)和整

體的角度出發(fā)，

基于對建筑和區(qū)域的能耗需求與當?shù)啬茉?/p>

供給潛力的分析，

對城市社區(qū)和區(qū)域的節(jié)能減排措施做出技術和經(jīng)濟上合理優(yōu)化的選擇和決策，并加以貫徹和實施。1.2手冊編制的宗旨手冊受德國國際合作機構（GIZ）委托編制，吸取了

中德合作江蘇省城市網(wǎng)絡一體化低碳設實施項目開展過程

中對相關理論方法與實踐的研究成果以及考察培訓的相關內容，借鑒德國等國家的先進經(jīng)驗、結合中國的實際情況，

介紹城市區(qū)域能源一體化的概念、方法和技術，

為參與者提

供操作指引和相關培訓所需的信息和資料。手冊旨在幫助城市和社區(qū)的決策者、相關主管部門、

開發(fā)商、業(yè)主、建筑師、工程師等從國際國內實踐中汲取經(jīng)驗，開拓思路，在城市區(qū)域的開發(fā)建設中采取系統(tǒng)優(yōu)化的能源策略，提高建筑能效，充分利用當?shù)乜稍偕茉?，改善生活和工作環(huán)境的舒適度，實現(xiàn)社區(qū)的低碳發(fā)展。手冊主要針對城市區(qū)域層面的能源一體化。城市區(qū)域的空間規(guī)模可以是一個開發(fā)或改造的小的居住街區(qū)，也可

能是一個包含居住、商業(yè)和公共服務設施的大的城市片區(qū)，

或新建和改建園區(qū)等。1.1

手冊編制的背景1）全球氣候變化與城市低碳發(fā)展全球氣候變暖以及將由此引發(fā)的一系列嚴重的環(huán)境、經(jīng)濟和社會后果已引起全世界的高度關注，世界各國認識到必須

采取一致行動控制溫室氣體排放，將目前的溫度上升幅度控制

在

2。C

以內（政府間氣候變化專門委員會

2015）。2009年哥

本哈根聯(lián)合國氣候變化大會確立了該政治目標，2015年

12月

在巴黎聯(lián)合國氣候變化大會上又將該目標納入?yún)f(xié)定。城市發(fā)展和建筑作為終端能耗和溫室氣體排放的最大領域存在著巨大的節(jié)能和減排潛力，因此“低碳城市”成為各國氣候變化政策中非常重要的環(huán)節(jié)。中國到預計到

2030

年的城鎮(zhèn)化率將達到

70%，有大約10億人口居住在城市，大規(guī)模的城市化進程和巨大的城市人口使得城市建成環(huán)境的節(jié)能減排具有巨大的潛力，成為實現(xiàn)減碳目標的關鍵領域。城市區(qū)域作為城市建成環(huán)境應對氣候變化的基本單元，對于落實城市或社區(qū)的節(jié)能減碳愿景具有目標和任務易于

明確、便于操作、有利于通過實驗性的探索形成示范性成果的優(yōu)勢，因此如何制定和實施面向未來的城市區(qū)域低碳節(jié)能方案對于實現(xiàn)減碳目標具有重要的意義。2）實踐中面臨的挑戰(zhàn)和機遇目前制約城市區(qū)域實施低碳開發(fā)或改造的一個重要因

素是與城市區(qū)域新建或改建項目相關的決策者和參與各方

缺少對城市區(qū)域能源一體化概念和知識的系統(tǒng)了解，缺少對未來節(jié)能減碳目標定位、技術措施包括可再生能源利用以及一體化的能源系統(tǒng)的全面把握，

缺少制定技術經(jīng)濟可行的能源規(guī)劃方案的有效方法和工具。在實踐經(jīng)常會提出的問題包括在區(qū)域開發(fā)或改造中如何銜接城市政府或社區(qū)設定的

宏觀的排放目標與區(qū)域的具體目標，

如何通過最佳的技術組合實現(xiàn)減排目標，特別是如何解決節(jié)能減排措施增量成本與有限的資金和財政支持之間的矛盾等問題。然而，在城市區(qū)域的開發(fā)建設、包括一些大規(guī)模區(qū)域

開發(fā)項目中

,

區(qū)域建筑能源規(guī)劃常被忽視，

能源方案隨意性很大。現(xiàn)有能源系統(tǒng)的規(guī)劃建設基本以大市政的電力和燃氣

言4城市地塊一體化能源系統(tǒng)手冊手冊提出的區(qū)域能源一體化方法強調借鑒國際最新的

實驗性探索獲得的經(jīng)驗，

面向未來，

致力實現(xiàn)更高水準的節(jié)能減碳目標，首次明確提出“余能城市區(qū)域”的目標。手冊的重點在區(qū)域能源一體化的概念、規(guī)劃方法和相

關技術的介紹，包括能源需求側和供給側分析、節(jié)能措施能效和經(jīng)濟性分析，

新的節(jié)能和可再生能源技術等。區(qū)域項目

的組織實施和運營管理等雖然有所涉及，但不是手冊的重點。城市區(qū)域的能耗還包括交通能耗和可能的工業(yè)能耗，

手冊的關注的重點是城市區(qū)域的建筑能源系統(tǒng)，區(qū)域的交

通運輸?shù)纫蛩仉m然也是城市和社區(qū)能源消耗和二氧化碳排

放的重要來源，但其減排策略與建筑能源存在較大差別，因此不在本手冊的討論范圍內。手冊采取了模塊化方式編寫，

便于對城市區(qū)域能源一

體化系統(tǒng)的概念、方法和技術有全面系統(tǒng)的了解，相關人

員對特定的領域技術方法和成功案例可以通過模塊和延伸

閱讀深入研究。關于城市與節(jié)能的問題涉及的領域和議題極其廣泛，

從城市層面的城市形態(tài)對交通出行和城市微氣候的影響，

到城市片區(qū)和區(qū)域的建筑節(jié)能方法，

從工業(yè)、交通到建筑領域、從規(guī)劃到實施和運營管理、從規(guī)劃方法和工具到最佳實踐案例等。

這本手冊不能涉及所有議題，

而是聚焦城市區(qū)域層面的建筑能源領域，介紹區(qū)域建筑能源一體化的概念、

目標、規(guī)劃方法和面向未來的新能源技術，力求使讀者獲得較為全面的認識，并鼓勵他們在實踐中加以探索和創(chuàng)新。5圖

1-1城市、城市區(qū)域和城市區(qū)域建筑能效涉及的廣泛議題A

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Quarters使用者對區(qū)域能源一體化有系統(tǒng)和全面的了解；

接著手冊

對組成一體化能源系統(tǒng)的技術、規(guī)劃設計采用的分析方法

和工具等分模塊做更為詳盡的介紹，并結合實踐案例加以分析，供相關人員對感興趣的問題做進一步的研究。

手冊在

每章最后還提供了進一步了解各模塊內容的相關資料和鏈

接，

供使用者參考（參見圖

1-2），手冊的模塊化架構是一個開放的體系，可以在內容使用中不斷完善，補充該領域新的技術和知識。1.3

內容和結構手冊系統(tǒng)介紹城市區(qū)域建筑能源一體化的概念，

規(guī)劃

和實施流程、規(guī)劃方法和工具，包括能效措施的技術經(jīng)濟

可行性和優(yōu)化分析、以及新的能源技術等方面的內容，

并結

合實踐案例加以闡述。手冊采用模塊化方式架構，首先提

供了與城市區(qū)域節(jié)能減碳目標設定相關的標準；

然后介紹

了城市區(qū)域能源一體化概念、規(guī)劃方法和工具的整體框架，6城市地塊一體化能源系統(tǒng)手冊圖

1-2手冊的基本框架2.1氣候變化及其影響聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會

(IPCC)2014年發(fā)布

了

IPCC

第五次評估報告《綜合報告》。這份由全球

800

多名科學家參與編寫的報告指出，全球性的氣候變暖已經(jīng)非常明確，而人類活動對氣候系統(tǒng)的影響也是明確無疑和不斷增長的，如果不加以遏制，氣候變化對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重、頑固和不可逆轉的后果的可能性將增加。綜合報告確認世界各地都在發(fā)生氣候變化，而氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的。自

20世紀

50年代以來，

許多觀測到的變化在幾十年

乃至上千年時間里都是前所未有的；1880年—2012年，全

球地表平均氣溫大約上升了

0.85攝氏度，在北半球，1983

年—2012年可能是過去

1400年中最暖的30年。大氣和海洋變暖，冰雪減少，海平面上升，大氣中二氧化碳的濃度達到了過去

80

萬年以來的最高水平。報告更為肯定地指出，人類活動主要通過排放溫室氣體影響氣候，即溫室氣體排放以及其他人類活動影響已成為自

20世紀中期以來氣候變暖

的主要原因（圖

2-1）

。溫室氣體增加造成的大氣和海洋變暖、極地冰蓋融化

和海平面上升（全球升溫

2度，海平面將平均上升

0.3

米）將給地球環(huán)境和人類帶來災難性的后果，如陸地和海洋生態(tài)

的惡化、海水入滲引起地下水鹽堿化、飲用水短缺，

極端天

氣增加、糧食減產(chǎn)、城市洪水、基礎設施損壞等，

如果不采取明確的行動，未來全球溫室氣體繼續(xù)排放將導致增全球氣候變化加劇，進而產(chǎn)生一系列極其嚴重的環(huán)境、經(jīng)濟和社會

問題。

《綜合報告》指出要控制氣溫增加不高于

2℃,

需要

未來數(shù)十年持續(xù)性減排和本世紀末前實現(xiàn)二氧化碳近零排

放（Near

zero

emissions

of

CO2）。中國目前已經(jīng)成為碳排

放最大的國家（圖2-2），國內單位

GDP

能耗比世界平均值高出

1倍，人均碳排放量超過世界平均值的

40%

(2014年數(shù)據(jù)

)

。

2015年中國提出了

2030年單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比

2005年下降

60%-65%

的目標，減排任務艱巨。2建筑和城市區(qū)域節(jié)能減排的目標7A

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Quarters圖

2-2

2009年全球二氧化碳排放的國家比重圖

2-1

地球表面平均溫度變化現(xiàn)狀及預測地球表面平均溫度變化歷史的二氧化碳濃度路徑2.6

平均值8.5變化規(guī)劃（2014-2020年）的通知》中提出支持低碳發(fā)展試

驗試點的配套政策和評價指標體系逐步完善，形成一批各具特色的低碳省區(qū)、低碳城市和低碳城鎮(zhèn)，

建成一批具有典型示范意義的低碳城區(qū)、低碳園區(qū)和低碳社區(qū)；在社區(qū)規(guī)劃設計、建筑材料選擇、供暖供冷供電供熱水系統(tǒng)、社區(qū)照明、

社區(qū)交通、建筑施工等方面實現(xiàn)綠色低碳。2016年

2

月，國家發(fā)改委、住建部會同有關部門發(fā)布

的《城市適應氣候變化行動方案》提出，到

2020年普遍實現(xiàn)將適應氣候變化相關指標納入城鄉(xiāng)規(guī)劃體系、建設標準和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中。2016年

10

月國務院印發(fā)《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，提出到

2020年，單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比

2015年下降

18%、碳排放總量得到有效控制的發(fā)展目標，同時對城鄉(xiāng)低碳化建設和管理提出

要求，到

2020年城鎮(zhèn)綠色建筑占新建建筑比重達到

50%

，積極開展綠色生態(tài)城區(qū)和零碳排放建筑試點示范?！豆ぷ鞣桨浮诽岢鐾苿娱_展1000個左右低碳社區(qū)試點，組織創(chuàng)建

100個國家低碳示范社區(qū)。自

2006年發(fā)布第一部《綠色建筑評價標準》（GB/

T50378-2006）以來，綠色建筑工作在中國日益受到重視。

國務院辦公廳于

2013年

1

月

1日轉發(fā)了國家發(fā)改委和住建

部編制的《綠色建筑行動方案》，此后全國有

31個省、自治區(qū)、直轄市相繼頒布了地方的綠色建筑行動實施方案，

明

確了綠色建筑的發(fā)展目標和任務，全國有

25個省市針對各地條件和特點，出臺了地方的綠色建筑評價標準。綠色建筑

評價標識制度是推動綠色建筑發(fā)展的主要抓手，

2008年

4

月正式開始實施綠色建筑評價標識制度以來，綠色建筑項目數(shù)量逐年增加，標識項目數(shù)量和面積的年均增速分別達到了

120%和

160%，截至

2015年底，全國已累計評出標識項目

4000

多項，總建筑面積約

4.7億多平米。2015年修訂版《綠

色建筑評價標準》正式實施。與此同時，

綠色建筑設計、施

工、運行維護標準，

既有建筑改造、生態(tài)城區(qū)等評價標準，民用建筑綠色性能計算、既有社區(qū)綠色化改造技術規(guī)程等也相繼頒布或啟動編制。綠色建筑標準向全壽命周期、不同建

筑類型、不同地域特點，由單體建筑向城市區(qū)域和區(qū)域充

實和完善。歐盟國家中，百分之四十的終端能源是建筑部門消耗的,

建筑部門能耗比運輸部門高出了大約百分之十。歐洲各國在20世紀

70年代的能源危機中認識到節(jié)能的重要性，逐步

形成了一整套關于提高能效和降低СО2排放的法律框架。

歐盟能效政策（綜合的氣候和能源政策）提出到

2020年的

20-20-20

總體目標：即減排

20%

的溫室氣體、20%

的可再生能源利用和減少

20%

的一次能源使用。歐盟建筑指令提世界各國為應對氣候變化采取了一系列的行動，各國通過提高建筑和工業(yè)的能效、發(fā)展能源回用儲存技術避免能源浪費、在交通領域使用電動和燃料電池技術等致力于減少化石能源的使用。城市低碳發(fā)展和建筑的節(jié)能減排則成為控制溫室氣體排放的關鍵領域。2016年，中國的城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達到

57.35%

，隨著城市

化進程的延續(xù)，大幅降低城市建成環(huán)境的能耗和溫室氣體排放將成為實現(xiàn)國家減排目標的關鍵組成部分。2011年國務院發(fā)布《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，提

出通過低碳試驗試點形成一批典型的低碳省區(qū)、低碳城市、

低碳園區(qū)和低碳社區(qū)等，從而全面提升溫室氣體控排能力。

2014年

3

月國家發(fā)展改革委下發(fā)

《關于開展低碳社區(qū)試點工作的通知》，重點在地級以上城市開展低碳社區(qū)試點工作，

并于

2015年

2

月編制印發(fā)了《低碳社區(qū)試點建設指南》。2014年

9

月在國家發(fā)改委發(fā)布的《關于印發(fā)國家應對氣候2.2

城市和建筑領域的努力以及致力實

現(xiàn)的目標CO2和其他溫室氣體的主要來源是為工業(yè)和城市建筑

提供電力和熱力以及為交通提供能源產(chǎn)生的。城市產(chǎn)生和消費了全球

70%

的能源和碳排放，

而建筑作為終端能源的最大的消費領域，

是碳排放的主要來源。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的一項研究表明，高達百分之四十的全球溫室效應和能源消

耗是建筑物造成的。國際能源機構（IEA）數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)合

組織（OECD）國家排放中電力和熱力部門的直接碳排放占

42%

，

居住部門直接碳排放占到

8%，而電力和熱力的碳排

放中居住部門又占到

12%（2014年數(shù)據(jù)）（圖2-3）。服務業(yè)4%交通

0.5%工業(yè)

12%住宅

12%服務業(yè)

12%其它*

3%圖

2-3

經(jīng)合組織國家二氧化碳排放按部門劃分的比重（2014年）8城市地塊一體化能源系統(tǒng)手冊住宅8%交通

29%其他

7%工業(yè)

12%電熱

42%出了

2018年底所有新建公共建筑、2020年底歐洲所有新建建筑實現(xiàn)（近）零能源建筑的目標。建筑指令的重要組成部分包括能效標準、最有性價比方法、建筑技術系統(tǒng)要求、能

效認證、供暖制冷系統(tǒng)檢查、中立專家和中立的質量監(jiān)督、

引進近零能耗建筑和自愿共同歐盟認證計劃等。建筑的節(jié)能減排近年來在整個歐洲快速發(fā)展，大多數(shù)行動由歐盟層面發(fā)起，在國家和地方層面上實施，所有成員國同意新建建筑盡快轉型為零能耗。一些國家超越歐盟立

法采取更節(jié)能的措施，在建筑能效，超低能耗，近零能耗以及能源自給型建筑方面開展探索實踐。德國政府根據(jù)歐盟的框架，實施了一項綜合能源和氣

候計劃（IEKP），制定了包含一系列具體措施的能源和氣候政策，主要包括建筑節(jié)能和可再生能源利用條例，資金和融資機制，

確保德國實現(xiàn)氣候保護的目標：即到

2020年，在

1990年的基礎上減少百分之四十的溫室氣體，到

2050

年所有建筑達到氣候中和。為實現(xiàn)這一目標，歐盟建筑能

效指令

2010年寫入德國法律，既有建筑的節(jié)能改造比例從

每年

1%提升到

2%，到

2020年，

減少熱能消耗的一次能源消費量

20％，到

2050年減少一次能源消耗

80％，采用可

再生能源滿足剩余的能耗需求，所有建筑達到氣候中和標準。能源轉型已成為德國城鎮(zhèn)發(fā)展政策中必不可少的重要組成部分，

成為宜居城市愿景的重要組成部分。德國有超過

1000座城市設計制定了氣候保護方案，有100個地區(qū)設定了力爭實現(xiàn)100%利用可再生能源的宏偉目標。

德國聯(lián)

邦環(huán)境、自然保護及核能安全部推行的“100%利用可再生

能源地區(qū)”項目，有超過

100個縣、城市、地區(qū)性聯(lián)盟和網(wǎng)

絡等參與其中

(參見

www.100-ee.de)。2.3建筑節(jié)能

-余能建筑

-

余能區(qū)域德國自

1970年代以來在建筑領域制定了一系列降低建筑能耗以及減少二氧化碳排放的政策和法規(guī)，

針對建筑行

業(yè)提出了越來越高的節(jié)能標準和要求。與此同時，前沿性

的研究和探索也持續(xù)提供高于節(jié)能規(guī)范的創(chuàng)新性方法和示

范，引領更高的節(jié)能目標和標準，節(jié)能標準平均每兩年就

更新一次，提出更高的一次能源消耗和減排要求。建筑節(jié)能工作也從建筑節(jié)能向低能耗建筑、超低能耗建筑、以及零能耗和余能建筑轉型，從新建建筑向既有建筑延伸，

目前正致

力向城市區(qū)域的（近）零碳和余能目標拓展。圖

2-4

顯示了在過去

30年里一個典型的半獨立式住宅的一次能源需求的發(fā)展變化。下面的曲線顯示了實驗性的研究項目如何促成在市場上引入更高的能源標準，

上面的曲線是法規(guī)的最低要求。創(chuàng)新的建設實踐在這兩個曲線之間?？梢钥闯霾煌瑯藴实脑圏c通常經(jīng)過

10-15年即成為法定的要

求。2010年以來，德國建筑正在向零能耗轉型，并實驗“余

能建筑”。最小需求保溫條例TIO和節(jié)能法ESO太陽能房屋建設實踐低能耗房屋研究(示范項目)近零能耗

建筑正效率房屋9A

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Quarters圖

2-4

半獨立式住宅的一次能源需求的發(fā)展變化超低能耗房屋零熱能房屋低能耗建筑Low

Energy

Building,

LEB低能耗建筑是指能耗低于現(xiàn)行建筑規(guī)范標準要求的建筑。因為地域氣候的差異和節(jié)能標準的不同，

各國和各地區(qū)以及在不同時期沒有統(tǒng)一的能耗指標，如在歐洲國家奧

地利低能耗建筑的年度采暖能耗低于

0-40KWh/

m2a，丹麥

第

1類低能耗建筑采暖能耗低于標準水平

50%，

芬蘭低能

耗建筑標準低于標準水平

40%，瑞士的

MINERGIE

標準建

筑為

42

kWh/m2a，

法國新建低能耗住宅能耗

為

50

kWh/m2a（

一

次能

源，40

kWh/m2a-

65

kWh/m2a，德國

在

40kWh/

m2a

和

60kWh/

m2a之間

（資料來源：丹麥建筑研究

所

SBi）低能耗房通常隔熱性能高，使用節(jié)能窗，空氣滲透率低，

因而供熱制冷能耗低。同時也常會采用被動式太陽能建筑

設計技術，或使用主動太陽能技術。達到節(jié)能

40-60%

的節(jié)

能率目標采用的簡單方法包括：?緊湊的建筑形體和合理的朝向?

被動式太陽能增益的利用方法?高效節(jié)能的建筑外殼，包括高性能窗戶、隔熱材料，

以及氣密性?

避免熱橋?

避免夏季過熱的有效的外部遮陽設施?高效能供暖和制冷技術?高效能的通風和家用熱水生產(chǎn)裝置?高能效照明和電器（用戶需對此負責，但開發(fā)人員應

提供指導）?建筑工程質量監(jiān)督，以及?居住者引導及建筑能源管理

（資源來源：bigEE）超低能耗建筑Ultra

Low

Energy

Building,

ULEB實驗，

從清華大學超低能耗實驗樓，

到上海

2010年世博會漢堡館被動房、浙江長興新型低能耗公寓樣板樓

(被動

式房屋

Bruck)、青島中德生態(tài)園被動房技術體驗中心，再到中德技術合作在被動式超低能耗建筑方面的示范項目秦皇島“在水一方”、哈爾濱“辰能溪樹”等，

在嚴寒和寒

冷地區(qū)建筑節(jié)能率達到

90%

以上，與現(xiàn)行國家節(jié)能設計標

準相比，供暖能耗降低

85%

以上。2015年住房和城鄉(xiāng)建設

部組織編制和印發(fā)了《被動式超低能耗綠色建筑技術導則（試行）（居住建筑）》，在借鑒國外被動式超低能耗建筑

建設經(jīng)驗并結合國內工程實踐的基礎上，明確了被動式超低能耗綠色建筑的定義、不同氣候區(qū)技術指標及設計、施工、

運行和評價技術要點，為進一步開展被動式超低能耗綠色建筑的建設提供指導。達到超低能耗建筑節(jié)能目標的方法包括：?

非常好的隔熱性能（例如根據(jù)氣候區(qū)的不同，屋頂和外

墻使用

10至

40厘米厚的隔熱層）?氣密性極高的窗戶，分別為三層低輻射玻璃（U-Window

值低于

0.8

W/

m2K，寒冷和溫和氣候區(qū)）和兩層低輻射

玻璃（U-Window值低于

1.3W/m2K，炎熱的氣候區(qū)）?必要時采用供暖

/制冷的余熱回用技術?除節(jié)能措施外，盡可能使用本地可再生熱源（太陽能、空氣源及地熱能源、生物質能等）零能耗建筑Zero

Emission

Building,

ZEB基于超低能耗建筑概念，

除了上述減少能耗需求的措

施和高效能源系統(tǒng)外，還從可再生能源或熱電聯(lián)產(chǎn)獲得現(xiàn)場發(fā)電或熱量，如果產(chǎn)生的能量（從一次能源等效轉換?。┐笾孪嗤谀甓纫淮文茉葱枨罅浚瑒t為“零能耗建筑”。（資源來源：bigEE）M-01超低能耗建筑是在低能耗建筑基礎上的進一步改進，

達到

60%至

80%

的節(jié)約率。例如德國的被動房，年采暖能

耗小于

15

kWh/m2a，

瑞士的

Minergie-P

,

與被動房標準相

當。近年來中國在超低能耗建筑領域也開展了積極探索和超低能耗與零能耗建筑M-01

超低能耗與零能耗建筑M-01該項目位于德國弗萊堡，

是一棟社會住宅，

建筑使用

面積約

7200

m2,原建于

1968年，

有

90套住宅，2009年對

該建筑按被動房標準進行更新改造，改造后提供

139套公寓。被

動

房

建筑是基于“

被

動

房

研

究所”(PassivhausInstitut,達姆施塔特）提出的建筑標準。與低能耗房一樣，

被動房的界定依據(jù)每平米年供暖能耗需求。建筑物的供暖

制冷需求均不超過每年

15

kWh/m2,

或峰值熱負荷設計為10W

/

m2,

其年能耗（包括供暖、熱水和電）不得超過

120kWh/m2。被動房每小時的空氣泄漏在

50

帕

/平米

(N/m2)

情況下不得高于房屋體積的

0.6倍

(n50

≤

0.6

/

hour)。被動

房標準對建筑物的形狀和朝向也做了明確規(guī)定：建筑應盡

量緊湊，主立面須朝南，有大比例的玻璃或窗戶，角度為

+/-30度，接受太陽照射用于建筑的被動采暖。建筑的外墻

須采用不低于

30

cm

厚的聚苯乙烯或類似保溫材料，外墻不得有任何熱橋。節(jié)能基于兩個原則，即避免熱損失和獲

取自然熱量。要實現(xiàn)這些目標，高標準的隔熱和通風系統(tǒng)

的組合是必須的。通過精心設計采取整體性的被動措施，

改造建筑減少

了90%以上的采暖能耗需求，供暖能耗約為

17kWh/m2a（原

為

290

kWh/m2a）。建筑外圍護結構采用了三層玻璃、U

值約為

0.87

W/

m2K，

260毫米幕墻、隔熱

0.035W/mK、U值約為

0.11W/

m2K，

無熱橋，

氣密性

n500.47h

-1。建筑

100%通過中央冷凝式鍋爐（燃氣）供熱，

采用了帶熱回收的通風系統(tǒng)

（回收利用率

85%），

安裝了

45

m2

平板

式太陽能熱水集熱器。低能耗公寓樣板樓

（布魯克被動式酒店）

位于浙江長興，

共計五層，建筑面積約

2500

平方米，由

36

間一室的

員工公寓、6

間兩室的行政套房和

4

間三臥室的樣板公寓組

成。2014年建成。建筑由

Peter

Ruge

建筑師事務所、德國被動房研究院Feist博士、朗詩歐洲技術有限公司的建筑師和工程師團隊合

作，首次在具有夏季炎熱暖的氣候條件下進行這一類型建筑的嘗試。在場地規(guī)劃和前期設計階段，設計團隊基于夏熱

冬冷氣候條件進行了詳盡的多方位建筑物理模擬，得出準確

的規(guī)劃設計參數(shù)，如朝向、采光、能耗優(yōu)化、自然通風等數(shù)

據(jù)。結合當?shù)爻鞘邪l(fā)展狀況、自然景觀特色、規(guī)劃法規(guī)條例

等，通過建筑功能合理布局、完善區(qū)域交通流線，最終呈現(xiàn)

出一個實用美觀、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)區(qū)域規(guī)劃設計。布魯克被動式酒店為長興研發(fā)中心的核心項目。被動式建筑設計：由于長三角地區(qū)惡劣的氣候條件。設計師希望通過設計來提高建筑的節(jié)能及居住品質。為了擁有良好的視野及優(yōu)質的采光條件，南向窗戶采用了大尺寸落地窗，

精確的遮陽設計使得夏季的陽光直射被遮擋，冬季陽光則

可以照進室內。高度絕緣的被動式外圍護設計及精確的無冷橋節(jié)點設計有效避免了建筑自身的能耗損失，外立面彩色陶棒設計，不僅美化了立面，還對建筑物的外墻形成很好保護，使其免受強烈日光的傷害。

布魯克項目設計參數(shù)

達到德國被動房標準。夏季房間內溫度在不采取主動制冷措施下不會超過26℃,

冬季不會低于22℃。達到恒溫，恒濕，恒氧要求。此外通過多重過濾新風系統(tǒng)

24小時不間斷提供新鮮空氣，可以過濾

PM2.5

超過

90%。與中國普通住宅建

筑相比，被動式房屋可以節(jié)省

95%

的能耗。M-01超低能耗與零能耗建筑M-01

超低能耗與零能耗建筑案例

浙江長興低能耗公寓樣板樓M-01案例

弗賴堡公寓大樓改造項目圖

2-6

浙江長興低能耗公寓樣板樓圖

2-5

改造后弗萊堡公寓大樓這棟實驗性的建筑是由德國聯(lián)邦交通建筑和城市發(fā)展

部（BMVBS）發(fā)起建設的第一個“余能型建筑和電動汽車”

試點項目，由德國斯圖加特大學的研發(fā)團隊設計，建筑的可再生能源生產(chǎn)系統(tǒng)可以生產(chǎn)充足的電力，

在滿足房屋自身運行需要外，過剩的電量或進入電網(wǎng)，或存儲在電池里供給家庭用車充電。該建筑2011

年完成，2011年

12

月-2012

年

2

月作為展示建筑對外開放，

研究人員測試了不同節(jié)能

技術和設備在不同功能下的性能。為采集更為真實的研究數(shù)據(jù)，2012年

3

月，一個

4

口之家開始了長達

15個月的體

驗入住，此后又重新開放參觀。德國總理在

2011年

12月啟動測試時對公眾發(fā)表講話：

“該房屋說明，

這類設施今

天已成為可能。節(jié)能建筑物和電力交通工具是我們加速實

施能源政策的要旨所在，這兩個行業(yè)仍存在巨大發(fā)展?jié)摿Α！痹擁椖拷ㄖ娣e187m2，上下兩層。建筑體型設計緊

湊，目的是為減少圍護結構的熱量流失，縮短設備管線距

離。一層功能為起居室和廚房，二層為臥室。為方便建筑

使用功能的調整以及可拆卸，整個建筑采取了模塊化設計，

建筑材料也采用可回收的綠色建材。所有設備均集中在“能源核心”，

位于一層緊鄰街道的展示櫥窗內，室外是電動

汽車停車及充電場所，公眾可以通過櫥窗內的監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時了解建筑能耗情況。建筑的圍護結構均為裝配式輕質結構，地面、屋面、

外墻、內隔墻均采用木結構復合保溫板。建筑東西立面的

全玻璃幕墻采用了鋼柱支撐屋頂結構。木結構復合保溫

板由紙漿纖維做成的高效保溫材料填充，外墻傳熱系數(shù)僅

0.11，另外附加一層麻纖維板起到很好的隔音作用。大面積

的玻璃幕墻采用由氬氣填充的三層中空玻璃，傳熱系數(shù)為

0.7。玻璃幕墻外安裝了鋁百葉活動外遮陽。建筑通過兩個源頭獲得能源：一是通過屋面以及南向

外墻安裝的太陽能光伏板發(fā)電，二是一臺空氣源和水源熱泵，確保冬天能從基地環(huán)境獲得必要的熱源。建筑內的高效蓄電池可以儲存多余的電量以備不時之需或者給電動汽車充電，

富余的電量還可以并入公共電網(wǎng)來換取補貼。通

過創(chuàng)新的技術和智能管理系統(tǒng)，鋰電池可以同時兼具電量存儲和輸出的功能，機械通風器可以保持室內良好的空氣質量，房間的窗戶也可通過人工開窗進行換氣。排出的空氣通過熱交換將熱量回收、加熱新風，建筑照明全部使用LED

燈。建筑進行了智能家居設計，居住者可以通過智能

控制系統(tǒng)對燈光、外遮陽等進行調節(jié)，也可以通過“能源核心”控制各種設備（圖

2-8）。余能建筑是指在低能耗和超低能耗建筑的基礎上，

通

過利用當?shù)乜稍偕茉瓷a(chǎn)熱能或電能滿足建筑的能耗需求，

實現(xiàn)近零能耗或零能耗。當產(chǎn)能大于建筑自身的能耗

需求時，多余的能量可以提供給城市的其他建筑使用，則為“余能建筑“。余能建筑有很多類似的名稱，如

PlusEnergyBuilding，

Energy

Efficiency

House

Plus

，

Positive

energy

buildings

（Plusenergiehaus，

Effizienzhaus

Plus）等，

中國國內采用的名稱有負能耗建筑、產(chǎn)能建筑、正能量建筑等，

中德合作

項目專家從建筑和區(qū)域生產(chǎn)的能源在滿足自身需求基礎上有多余的能量提供環(huán)境建筑使用的角度，提出“余能建筑”

的概念

SurplusEnergyBuilding，最能體現(xiàn)其特征，減少歧義。

案例

柏林余能建筑Ef?ciency

House

Plus

in

BerlinM-02M-02

余能建筑余能建筑M-02圖

2-7德國柏林余能建筑電池通風保暖-平穩(wěn)回升飲用水電動車光伏系統(tǒng)熱水機電設備供電系統(tǒng)暖泵發(fā)光內存保溫器對公開監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析顯示，該建筑預計的光伏板年產(chǎn)電量為

16625kWh，實際產(chǎn)電量為

13306

kWh，比預計低

20%，

主要原因是天氣和地理因素影響。實際用電量為

12400kWh，比預計的高出

75%，用電量最大的設備是熱泵，

預計使用

2217kWh，實際使用

5865kWh,

原因是入住家庭暖氣使用溫度比預計高、計劃外的開窗換氣以及家用電器的用電量也比平常估值高出很多。監(jiān)測的結果是：

建筑的

實際年剩余電量為

906Kwh。M-02M-02

余能建筑余能建筑M-02圖

2-8建筑能源生產(chǎn)和消耗示意圖逆變器平。住區(qū)的供熱由

Vauban片區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)站提供，以可再生能源木屑為燃料，

從而達到了“零能耗建筑”的標準即

取暖能耗不是由化石能源、而是由可再生能源來實現(xiàn)。屋面太陽能電池發(fā)電并入公共電網(wǎng)使得住區(qū)建筑產(chǎn)生的能量多于所需能耗

,成為余能住區(qū)。該項目光伏板的投入通過發(fā)行“弗萊堡太陽能基金”融資

,每份基金

5000歐元

,分五期發(fā)售，共計

856萬歐元。

屋面的太陽能發(fā)電系統(tǒng)分開出售

,

房主和其它投資者均可

購買。住房價格在每平米

2700

歐和

3300

歐之間

,

房屋平均租金

11歐元

/平米，房屋取暖費每年僅需

50-100歐元（幾

乎可以忽略不計）。德國的可再生能源法

(EEG)保證了投資人在

20年內能得到固定的回報

,

平均年利率達

5-6%,

這

已相當于德國房地產(chǎn)投資基金的平均收益水平。本章進一步的閱讀材料：[1]關于全球氣候變化與應對參閱：政府間氣候變化專門委員會第五次評估報告，2013關于

城市區(qū)域和區(qū)域的能源規(guī)劃的國際經(jīng)驗可參閱國際能源署

建筑與社區(qū)節(jié)能的網(wǎng)頁（），

以及

/

等網(wǎng)頁[2]關于城市區(qū)域和區(qū)域的能源規(guī)劃：建筑節(jié)能管理的重要環(huán)節(jié)—

區(qū)域建筑能源規(guī)劃，龍惟定，2008[3]關于超低能耗建筑和實踐案例：http://www.passivhausprojekte.de/#d_

1905http://www.

/http://www.passivhausprojekte.de//wjfb/201511/W020151113040354.pdf

/建筑區(qū)域位于德國FreiburgVauban

社區(qū)，

由德國建筑師

R.Dish

設計并投資開發(fā)，

是一個包含59棟雙層公寓的小區(qū)，

每戶供暖面積為

138平米，

小區(qū)共設置了

3150平米的PV板，平均每戶約設置53

平米。研究人員通過計算和實測發(fā)現(xiàn)，

如果按照德國建筑節(jié)能標準計算，建筑物包括供暖、電器、

照明等的全年能耗約為

185

kWh/(m2?a)

；

如果按照節(jié)

能模式對此住宅區(qū)進行運行管理，其全年能耗可以降低為165kWh/(m2

·a)；如果采用德國被動式住宅標準建造此建筑，其全年能耗可降低為

98

kWh/(m2

·a)；將建筑物接入以木材為燃料的供暖系統(tǒng)，則全年能耗可以降低為

79kWh/

(m2

·a)，PV板可以承擔小區(qū)全部能源供給，還可以向外

網(wǎng)輸出剩余電能

36kWh/(m2

·

a)。建筑采用了高于被動房的建筑標準，建筑的起居室和

臥室都設置在南側，廚房、衛(wèi)生間和其他房間設置在北側，采用了最新的外墻保溫隔熱技術（墻體

U值

0,1W/m2K,

窗

戶

0,5W/

m2K,屋頂

0,09W/m2K,

地下室頂面

0,13W/m2K)和高效保溫隔熱門窗（

U值

0.7W/

m2K）。具備熱量回用功能的可控通風系統(tǒng)將排出廢氣的余熱在一熱量交換器內加熱進入室內的新鮮空氣，使建筑的能耗需求減至極低水余能區(qū)域

——

在城市區(qū)域層面通過降低建筑的能耗需

求、采用高效的能源系統(tǒng)將建筑能耗需求降至極低的水平

（通常減少

80%

以上），

再通過在城市區(qū)域層面利用太陽

能、地源熱能或生物質能等可再生能源滿足剩余的能耗需

求，

為零排放區(qū)域，當可再生能源提供的能耗超出的部分

可以提供城市其他建筑和區(qū)域使用，則成為“余能區(qū)域”。案例

弗賴堡太陽能住區(qū)M-03余能城市區(qū)域M-03

余能城市地塊M-03圖

2-9弗賴堡太陽能住區(qū)[5]余能區(qū)域實驗性探索案例：PlusenergiesiedlungReininghausSüdGraz

(AT):

143WEmitBüro-undGesch?ftsfl?chen.Bezug:

2012.Architektur:NussmüllerArchitektenZTGmbH.Internet:www.aee-intec.

at/…Id=141bzw.www.aee.at/

…PlusenergiesiedlungSchlierberginFreiburg

(D):

59WEmitBüro-und

Gesch?ftsfl?chenimsog.?Solarschiff“.

Bezug:2006.Architektur:Rolf

Disch,Freiburg.Internet:https://siedlungen.

eu/db/solarsiedlung-am-schlierbergEinesdererstenPlusenergieh?user,istdas

1994

bezogene

?Heliotrop“

inFreiburgvonRolf

Disch:https://siedlungen.eu/db/plusenergiehaus-heliotropPlusenergiequartierOberursel:Dasgr??tePlusenergiequartierh?tteinOberurselbeiFrankfurtmit

rund

150WohnungenundgewerblicherNutzungin3

Bürogeb?uden

und

18Wohngeb?udenalsNeubauten,entstehenk?nnen.EswurdeimRahmeneinerBMBF-Studieentwickelt,abernichtrealisiert(Stand:

11/2013).EineumfangreicheStudieder

TUDarmstadt

FachgebietEntwerfenundEnergieeffizientesBauen,liegtdazuvor.WohnsiedlungSunnyWattinZürich

(CH):Gr??e:

19WE.Bezug:2010.Architektur:BeatK?mpfen,Zürich.Internet:www.ttps://www.peter-ruge.de/wp-content/uploads/2014/09/Peter-

Ruge-Architekten_%E8%A2%AB%E5%8A%A8%E6%88%BF%E5%B8%83%E9%B2%81%E5%85%8B.pdfTowardsnearlyzeroenergybuildings：https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/nzeb_full_report.pdfhttp://

www.bigee.net/http://www.buildup.eu/en/practices/cases/efficiency-house-plus-berlin/projects/project-

details/413-effizienzhaus-plus/project.pdf[4]關于余能建筑及實踐案例：http://www.buildup.eu/en/practices/cases/plus-energy-st-

franziskus-elementary-school-halle-germany-0https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/nzeb_full_report.pdf（德國能源之屋）https://energ//index.php/de/projekte/neubau/sunny-wattPlusenergiesiedlunginWeiz

(AT):Gr??e:22WE.Bezug:2006.

Architektur:Kaltenegger,Passail.Internet:www.aee.at/

…BedZEDinLondon

(GB):82WE.Bezug:2002.Architektur:Bill

Dunster,London.Internet:www.energy-cities.eu/…BedZed.pdfPlusenergiesiedlungLudmilla-WohnparkLandshut

(D):68WE.

Bezug:2011.Architektur:Ludmilla-WohnbauGmbHLandshut.Evaluierung

(3/2016):www.bine.info/…plusenergie-konzept-in-

siedlung-getestetInternet:

www.eneff-stadt.info/de/pilotprojekte/projekt/details/

plusenergiesiedlung-ludmilla-wohnpark-landshuthttp://www.buildup.eu/en/news/intelligent-energy-solution-city-

quarter-reduces-electricity-use-grid-least-15-0M-03余能城市區(qū)域M-03

余能城市地塊M-03一體化能源系統(tǒng)概念建筑和城市區(qū)域的一體化能源系統(tǒng)是指基于對建筑和

城市區(qū)域能源需求及能源供給資源的分析，

對潛在的節(jié)能和可再生能源利用技術措施的能效指標和經(jīng)濟性充分分析

比較，

從而提出整體優(yōu)化的組合方案，科學合理綜合集成

地利用能源，實現(xiàn)城市或社區(qū)的節(jié)能減碳目標（圖

3-1）。一體化能源系統(tǒng)的目標建筑的終端能源需求主要由供暖、制冷、照明、熱水制備和炊事等消耗的能源構成。建筑節(jié)能的最終目標是要

減少一次能源的使用和

CO2排放，

實現(xiàn)近零排放、零排放

或余能的目標。為滿足建筑的能源需求，消耗的能源形式有不可再生的化石能源和可再生能源，

能源消耗有很大一部分是在生

產(chǎn)、存儲和傳輸過程中以及設備使用過程中產(chǎn)生的能量損失。

因此國家上先進的理念和做法是將建筑節(jié)能減排目標與能源形式以及傳輸損耗等因素聯(lián)系起來，

將一次能源消耗和二氧化碳排量作為量化指標。從這個意義上考慮，當?shù)乜稍?/p>

生能源的產(chǎn)能、利用和存儲就具有更加重要的意義。隨著太

陽能光伏技術的成熟和其它新能源技術的成功探索和實踐，利用可再生能源實現(xiàn)更高的減排目標已具有很大的潛力。城市區(qū)域一體化能源系統(tǒng)概念建立在城市區(qū)域能源概

念的基礎上。一般而言，城市區(qū)域的供暖、供冷、供電以及解決區(qū)域能源需求的能源系統(tǒng)和它們的綜合集成統(tǒng)稱為區(qū)域能源。這種區(qū)域可是行政劃分的城市和城市地區(qū)，也低城市區(qū)域層面一體化能源系

統(tǒng)的意義從國家到各省市設定的宏觀減排目標和計劃必須在地方層面加以貫徹和實施。

城市區(qū)域層面的項目具有開發(fā)建

設任務具體、邊界清晰、目標明確的特征，因而實施操作性強。城市區(qū)域或區(qū)域的能源規(guī)劃與建筑單體相比，

牽涉更為復雜的決策、規(guī)劃和實施過程，

區(qū)域的技術經(jīng)濟條件和參與各方的利益興趣等多種因素均會影響能源方案的選擇，

因此需要有系統(tǒng)的方法解決復雜的區(qū)域或區(qū)域的能源方案問

題，

在整體系統(tǒng)的視角下考量所有子系統(tǒng)以及能源用戶和能源生產(chǎn)。盡管在建筑單體的層面上已有大量的節(jié)能建筑實踐，

致力實現(xiàn)越來越高的建筑能效指標，

但在城市區(qū)域的層面，能源方案仍然以“孤島”式方案為主，如目前夏熱冬冷地區(qū)

常見的消費形式是使用城市電網(wǎng)提供照明用電、分體式空

調用于夏季制冷和冬季供暖，獨立的燃氣系統(tǒng)供給餐飲用

能，太陽能熱水系統(tǒng)用于低溫熱水制備，并未綜合考慮各

種用能需求特點和可能的能源供給形式加以優(yōu)化組合，

如

將太陽能光伏光電利用、燃氣與制熱制冷及熱水制備整合

使用的潛力等。而熱電聯(lián)產(chǎn)、廢熱回收、生物質能等技術

在建筑層面利用存在局限，很難實現(xiàn)較高的技術和經(jīng)濟效

率。

而在區(qū)域層面大規(guī)模應用新技術和可再生能源時，

新

建建筑綜合能源系統(tǒng)的一次能源消費量可能遠低于新建建

筑的最高標準，而且成本更低。M-04一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04

一體化能源系統(tǒng)概念和方法圖

3-1基于能源需求與供給分析的一體化能源概念M-04可以指開發(fā)區(qū)、園區(qū)、一個居住小區(qū)或一個開發(fā)區(qū)域、建筑群。

能源系統(tǒng)可以是鍋爐房供熱系統(tǒng)、冷水機組系統(tǒng)、熱電廠系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、熱泵供能系統(tǒng)等。使用的能源形式

可以是燃煤、燃油、燃氣、可再生能源（太陽能熱水、光伏

發(fā)電、土壤源熱泵、地下水源熱泵、地表水源熱泵，污水源熱泵、生物質能、風力發(fā)電等）。

區(qū)域能源的概念是使各

種高低品位能源在區(qū)域內實現(xiàn)科學、合理、綜合、集成、梯

級應用，達到節(jié)能減排效果。區(qū)域能源規(guī)劃是對區(qū)域內各種能源用戶需求加以綜合、集成的分析，將各種負荷、錯時、

錯峰及不同入住率同時考慮以降低能源系統(tǒng)的裝機容量，

增加系統(tǒng)的運行時間和能源綜合利用率，實現(xiàn)節(jié)能目標。20世紀末，世界各國都認識到能源消耗帶來的環(huán)境問題，同時也認識到能源供應和使用的科學合理帶來的更好的環(huán)境效益，一些發(fā)達國家開始綜合集成使用能源，

并在

21世紀初得到快速發(fā)展，

大量探索性實踐表明，建立區(qū)域

能源系統(tǒng)是減少二氧化碳排放不可或缺的方法、并且經(jīng)濟實

惠節(jié)省費用。城市區(qū)域一體化能源系統(tǒng)的核心是一體化的能源規(guī)劃

方法，

相關的概念和方法包括社區(qū)能源規(guī)劃

（CEP），

地

方綜合能源規(guī)劃（LIEP），

區(qū)域能源行動計劃（DEAP），以及目前中國推行的區(qū)域能源規(guī)劃等，

重要的工作內容包括節(jié)能減排的總體目標，

對現(xiàn)狀用能數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計（包括各類用能需求的能源品位以及相互關系）、能源供應情況和潛力、

對未來用能需求的預測和區(qū)域能源利用潛力的評估，

對節(jié)能措施和可再生能源利用措施的能效評估，制定建筑主體節(jié)能規(guī)劃和區(qū)域能源高效利用的規(guī)劃方案（溫

度對口、品位對應、梯級利用、綜合用能，集成用能），制定可再生能源利用、能源供應系統(tǒng)、分布式能源站及冷熱

電聯(lián)供、集中供熱、供冷和生活熱水系統(tǒng)以及蓄能技術的

應用方案，分析能源規(guī)劃方案的環(huán)境效益及對節(jié)能減排的

貢獻，說明區(qū)域能源方案的經(jīng)濟性，制定規(guī)劃實施進度、

明確可落實技術以及能源系統(tǒng)運營機制的建議等。本手冊提出的一體化能源系統(tǒng)概念和規(guī)劃方法基于區(qū)

域能源的概念和方法

，同時突出以下特點：?在空間規(guī)模上主要針對城市的開發(fā)或改造區(qū)域；?在目標取向上，定位“零排放”、”余能建筑“、“余能區(qū)域”等更高的目標和標準（參見圖

3-2

）；?以能耗需求現(xiàn)狀和能源供給潛力分析為基礎，包括借助地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)等工具，

編制建筑和區(qū)域的能源

審計清單，界定潛力；?通過建模和模擬工具分析節(jié)能和產(chǎn)能措施的能效?通過經(jīng)濟性分析投入與回報分析，優(yōu)化決策?區(qū)域能源可再生能源的利用以及系統(tǒng)網(wǎng)絡的整合?

強化能源監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析?采用能源利用和管理的前沿技術，實現(xiàn)更高的節(jié)能減碳目標（首先通過高效的能源消費和供給減少終端能源因而

也就減少一次能源消耗，然后通過設置更高的能效標準和

在地產(chǎn)能系統(tǒng)實現(xiàn)年度能量平衡的余能目標）來源：DevelopedbyWuppertalInstituteforbigEE

(2012)M-04正能源標準先進效率

易耗效率超低能耗高能耗一次能源消耗[kwh/m2/yr]一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04

一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04圖

3-2面向更高能效和余能目標的策略一次能源獎勵[kwh/m2/yr]一體化能源規(guī)劃方法和步驟基于全球相關實踐探索的經(jīng)驗，國際能源機構（IEA）組織多國專家參與建筑和社區(qū)能效項目

(

Energy

Efficiency

in

Buildings

&

Communities,ANNEX

51)

編寫了針對較大規(guī)模的城市社區(qū)或片區(qū)的綜合能源規(guī)劃指南，

闡述了成功實施地方能源規(guī)劃轉型過程的五個步驟：

編制能源和排放清

單；吸納利益相關方，創(chuàng)建愿景并確立目標；評估機會并

創(chuàng)建未來愿景；制定城市能源總體規(guī)劃和居住區(qū)能源規(guī)劃；

實施政策和項目，監(jiān)測、評估并調整過程。（1）編制能源和排放清單能源和排放清單或平衡表按來源或載體和部門分類顯示整個城市社區(qū)的年度能源使用情況。定期收集清單數(shù)據(jù)

以便城市和社區(qū)的能源工作組評估能源使用現(xiàn)狀及未來趨

勢。關于建筑存量、人口、可再生能源等更詳盡的時空分

解數(shù)據(jù)將進一步有助在過程后續(xù)步驟中進行機會評估和居

住區(qū)規(guī)劃等工作。（2）邀請利益相關方參與，創(chuàng)建愿景，設立目標進行利益相關方分析后，邀請參加者相聚轉型平臺，

攜手合作創(chuàng)造共同愿景和建立長期量化目標。關鍵配套指

標也可在此步驟確定。成立能源工作組，成員包括政府相

關職能部門官員、主要利益相關方和能源規(guī)劃單位。（3）評估機會、創(chuàng)建未來情景利用清單、額外數(shù)據(jù)、地方及專家知識評估能源效率、

能源系統(tǒng)和可再生能源機會并確定關鍵配套指標。創(chuàng)建常

規(guī)（BAU）及未來替代能源情景，可同時采用預測法和反

推法進行。根據(jù)可用數(shù)據(jù)和資源，采取協(xié)作和工程方法，

充分利用最佳可行估計值或計算機模型進行更科學的量化

和優(yōu)化。確定首選情景并列入戰(zhàn)略路線圖。（4）制定城市能源總體規(guī)劃和居住區(qū)能源規(guī)劃城市能源總體規(guī)劃是一套包括愿景、大目標和目的、

選定的基準值和關鍵指標在內的戰(zhàn)略性規(guī)劃文件。應列出

實現(xiàn)城市目標的首選情景路線圖，優(yōu)先節(jié)能減排、能源系

統(tǒng)和能源供應替代方案，以及實施和監(jiān)測戰(zhàn)略。居住區(qū)能

源規(guī)劃提供居住區(qū)能源需求特點、首選能源供應替代方案、

節(jié)能減排潛力、最優(yōu)供應需求成本結構等方面的進一步技上述步驟作為地方能源規(guī)劃的一般化過程，

可在實踐

中應結合當?shù)貙嶋H情況和需要作適當調整，例如變換其中

某些工作的順序，增加或忽略某些環(huán)節(jié)等。這五個步驟相

互關聯(lián)，共同組成完整的迭代和反饋過程。城市區(qū)域層面的綜合能源規(guī)劃在內容和流程上基本相

似，

但因其實施的空間規(guī)模較小、

實施時間較短，

因而更注重技術性和工程性，

關注具體技術措施的能效分析和經(jīng)

濟分析以及節(jié)能技術措施的優(yōu)化組合。城市區(qū)域一體化能

源系統(tǒng)的主要工作內容和步驟可以概括如下：第一步項目組織、明確區(qū)域低碳建設意愿、建立合作

網(wǎng)絡（詳見

M-5）根據(jù)區(qū)域新建或改建的特點，分析和界定項目的利益

相關方，包括決策層、政府主管部門、能源部門、投資方、

專家和終端用戶等，建立確保規(guī)劃、實施和運營階段參與

網(wǎng)絡和機制。M-04術細節(jié)。這些規(guī)劃是迭代的過程，應定期更新。（5）實施政策和項目，監(jiān)測、評價和調整過程運用過程綜合管理技術，與政府部門和外部利益相關

方合作執(zhí)行規(guī)劃措施并監(jiān)測執(zhí)行情況，評價結果，向政府

和利益相關方反饋成功經(jīng)驗和失敗教訓，供更新規(guī)劃時借

鑒。還可進行瓶頸分析，以進一步改善實施過程。一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04

一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04圖

3-3編制和實施一體化能源規(guī)劃的主要步驟第二步區(qū)域建筑能源需求與供給分析

（詳見

M-6）a.

現(xiàn)狀調研，收集和測量區(qū)域建筑的能耗數(shù)據(jù)，匯編區(qū)域建筑關于終端能源利用的數(shù)據(jù)或能源需求的計

算結果，編制清單b.現(xiàn)有供給系統(tǒng)（電、氣、區(qū)域供暖）及其性能特征c.現(xiàn)有系統(tǒng)的缺點和改進潛力d.現(xiàn)有的能源網(wǎng)絡相關規(guī)劃e.

當?shù)乜稍偕茉吹睦脻摿Φ谌?/p>

設定目標（參閱

M-1-3）根據(jù)城市或社區(qū)的低碳節(jié)能規(guī)劃，以及相關的上位專

業(yè)規(guī)劃（如城市區(qū)域或社區(qū)的低碳規(guī)劃或綜合能源規(guī)劃等），確定區(qū)域的節(jié)能減排目標和具體的建筑能效量化指標。一些新建的低碳或生態(tài)城區(qū)規(guī)劃附加了區(qū)域的節(jié)能減排的相關指標，

宜加以分析評估后確定區(qū)域具體目標，考慮是否

應基于新的技術、一體化能源概念和經(jīng)濟可行性設定更高的標準和目標。

城市區(qū)域或建筑的節(jié)能改造項目，

因為涉及當?shù)厣鐓^(qū)和建筑內的居民，

參與方組成和實施過程較為

復雜，需要多方在規(guī)劃、實施和運營階段全過程深度參與，因此在項目目標確定時就應讓社區(qū)和居民提前參與進來。第四步能源措施分析優(yōu)化，形成一體化能源系統(tǒng)方案a.

分析節(jié)能潛力和當?shù)靥娲茉垂獧C會b.借助建模和模擬工具分析節(jié)能措施的能效，（參閱M-6）c.

綜合能效措施的成本估算和經(jīng)濟性分析（參閱M-7）

d.替代情景評估和對比，形成優(yōu)化組合的能源方案e.形成實施計劃，

包括投資和實施工作時間、責任分工等第五步

實施管理和監(jiān)測a.

實施質量控制b.運營階段的能源系統(tǒng)管理、維護和使用指引（參閱

M

-11）c.

建成后的能耗監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，為能源管理和進一步的優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)（參閱

M-10）。本章進一步的閱讀材料：[1]城市區(qū)域低碳發(fā)展：基于德國經(jīng)驗，幫助中國制定低

碳戰(zhàn)略的指導手冊，

德國技術合作機構

(GIZ)，

R.

Jank,M.Wangelin,2016[2]既有建筑節(jié)能改造指南

,

德國技術合作機構

(GIZ),

朱

隆斌，

薛英劍，2016[3]通過綜合規(guī)劃提高城市能源效率——來自德國的經(jīng)驗，基于國際能源署“社區(qū)和建筑節(jié)能”附件

51（2013

版），

德國技術合作機構（GIZ），2015[4]建筑節(jié)能和低碳生態(tài)城市發(fā)展培訓師第五次培訓教

材，GZIKABEE項目，2014[5]通過可再生能源應用提高城市能源效率

——來自德國

的經(jīng)驗，

GIZ_KABEE,2015[6]國際能源署建筑與社區(qū)能效項目的網(wǎng)址：/[7]The

Strategic

Approach

to

improving

energy

efficiency

in

buildings，www.bigEE.comM-04一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04

一體化能源系統(tǒng)概念和方法M-04類型內容組織模式政府驅動型[-]沒有市民支持[-]規(guī)劃不符合最終

用戶要求[+]與長期目標協(xié)調

良好私營部門驅動型[-]規(guī)劃不符合最終

用戶要求[-]關注投資回報多

于生命周期成本終端用戶驅動型[+]符合用戶期望

[-]在指導實施階段可能會產(chǎn)生混亂公私合作型[-]難以符合最終用

戶要求[+]溝通良好，調整

方便參與型模式[+]最終用戶更多投

入?yún)⑴c[-]避免私營部門風

險過渡型模式[+]更多投入?yún)⑴c，

綜合手段，邊界條件影響較小[-]現(xiàn)有組織需要大

幅變動這一部分分模塊介紹一體化能源系統(tǒng)規(guī)劃的常用方法

和工具，

包括項目組織和參與、能耗需求與供給分析、節(jié)

能與產(chǎn)能措施的能效模擬分析（建模與模擬）、經(jīng)濟性分析、

現(xiàn)代信息技術GIS

和大數(shù)據(jù)的應用、能耗監(jiān)測與能源審計等。城市區(qū)域或區(qū)域不是建筑、道路、基礎設施等獨立

部分的簡單組合，而是一個復雜的系統(tǒng)，各組成部分相互

影響和作用，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能運轉。具有不同利益興趣的參與者在建筑或當?shù)厣鐓^(qū)層面上針對節(jié)能或供能措施有各自不同的取向或投資決策，同時也必須從整體角度

出發(fā)，著眼整個城市和區(qū)域共同目標。因此，國際能源

署《節(jié)能社區(qū)指導手冊》（Guidebook

on

EnergyEfficientCommunities，國際能源署

2013）提出需要‘一個將自上而下與自下而上相結合的戰(zhàn)略’，即包括由政府部門與專家和利益相關方協(xié)商制定總體長期低碳策略，并在城市社

區(qū)或區(qū)域層面開展規(guī)劃和實施并向上反饋（圖

4-1）。自上而下

:-

總體規(guī)劃-

組織動態(tài)變化基礎設施咨詢自下而上:地方經(jīng)濟人口交通機構公共空間填充時開發(fā)

新開發(fā)項目

郊區(qū)化?氣候變化

防范城市能源的低碳轉型過程是一個漫長反復的過程，需

要數(shù)十年時間來完成。在該過程中，城市政府起到關鍵作用。為實現(xiàn)必要的轉型，必須針對建筑存量和本地基礎建

設持續(xù)完善相關制度并作出重大投資。同時，每個社區(qū)都

需要主導性的、自上而下的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、以及社

區(qū)和區(qū)域層面上內容詳細、自下而上的本地行動計劃和方案。同時在實現(xiàn)低碳轉型過程中，需要多個不同學科不同

部門的共同合作，涉及城市規(guī)劃和基礎設施等多個領域，要求各類專業(yè)人才和團隊成員的協(xié)調配合；需要知識轉移，

將研發(fā)創(chuàng)新成果投入城市發(fā)展的廣泛應用中。因此，界定利益相關方、采取廣泛的參與對于項目的規(guī)劃和順利實施是至關重要的。國際能源署《節(jié)能社區(qū)指導手冊》指出了城市社區(qū)低

碳建設的六類組織模式，每種模式都有其優(yōu)點和缺點，在

實踐中需要根據(jù)項目目標以及類型，平衡以及選擇不同模式或模式組合，以實現(xiàn)效率最大化。表

4-1

國際能源署歸納的

6類基本組織模式M-05●

城市政府

項目開發(fā)商 私營部門

/其他●

終端用戶來源：國際能源署《節(jié)能社區(qū)指導手冊》居住區(qū)開發(fā)

:

供/需整合利益相關方/決策者

居民參與

補貼

財務風險

新技術項目組織和參與

-建立多方合作網(wǎng)絡M-06

項目組織和參與

-建立多方