工业4.0背景下既有建筑的零碳改造技术：欧美市场评估报告

建筑行业是实现碳中和的重点行业之一，是能源消耗大、碳排放大的行业。从全球范围看，建筑行业的减排很大程度上取决于现有建筑能耗和排放的改善，而目前全球建筑改造率和节能改造深度还不足以满足零碳目标。建筑减排改造。需要。

今天，落基山研究所发布了《工业4.0背景下既有建筑零碳改造技术：欧美市场评估报告》中文版。报告通过考察世界先进技术，确定了以欧洲为代表的一套世界领先的综合解决方案。解决方案采用工业4.0技术，包括无人机测绘、3D成像、能源模块集成等。先进的数字技术，结合创新的商业模式，成功探索了欧洲市场的零碳建筑改造路径。报告通过对比欧洲市场和美国市场，探讨了在美国市场引入欧洲措施的技术壁垒和市场挑战，

工业背景下的建筑零碳改造4.0是建筑行业脱碳的关键创新点既有居住建筑节能改造经济激励研究，也是城市更新和建筑市场的又一增长极，代表着未来的发展方向。市场。上述方向和规划可为我国城市更新和“旧改”项目中既有建筑的零碳改造发展提供参考。

全球领先的建筑零碳改造综合技术解决方案

《工业背景下既有建筑零碳改造技术4.0：欧美市场评估报告》介绍了欧洲既有建筑零碳改造的综合技术解决方案。该解决方案简化了原本复杂的建筑改造过程，并将其集成到一套成熟的产品和服务中。该方案主要包括以下两个系统：

1. 智能制造的预制外墙系统

装配式立面系统是一种装配式的模块化建筑幕墙，通过降低热负荷能耗来促进建筑的零碳转型。这种类型的外墙系统具有以工业4.0方式预制的所有结构框架、绝缘、门窗、气密性和表面处理，可以直接包裹在现有建筑结构的外墙上。

改造前（左）改造后（右）

欧洲制造商在定制此类幕墙系统的过程中应用了很多智能制造方法，以确保制造的幕墙系统与现有建筑条件完全兼容。首先，通过无人机测绘技术和3D成像技术对改造前的建筑进行扫描，将采集到的点云数据和三角剖分图片转化为建筑信息模型（BIM）。在此基础上，通过设计使建筑改造立面系统适应现状，再将设计成果转化为CAD/CAM输入制造设备。根据输入的数据，计算机数控 (CNC) 机器将外墙系统的组件切割成正确的尺寸，并通过机械臂进行组装。

机械臂熔覆应用（左）和数控机床制造（右）

智能化制造的装配式外墙系统主要从两个方面为实现零碳目标做出贡献：

一是降低建筑采暖/制冷能耗比例。对于在炎热或寒冷气候下的建筑，大部分能源消耗都集中在热负荷上，减少热负荷是净零碳建筑的首要任务。组合式预制立面系统包括三层玻璃窗、保温层和气密装置，在包裹现有结构立面后，可以大大提高建筑立面的热工性能，从而减少加热和冷却的消耗。

二是使用环保和可持续的建筑材料。预制外墙系统在材料的选择上考虑了建筑的整个生命周期。木材、纤维素、再生纸、矿棉和砖包层等材料都是可持续的，不会在生产过程中产生。额外的碳排放也可以在使用寿命结束后自然降解或回收。

除了节能减排的优势外，这种外墙系统还能大大缩短建筑改造周期。只需通过一组挂钩装置将外墙系统安装在建筑物的外立面上，然后将保温材料注入现有外墙和新外墙之间的缝隙中，有效减少外墙的影响。对居民的建筑改造。.

2. 全电气化综合楼宇设备系统

综合楼宇设备系统可同时提供采暖、制冷、通风、热水、除湿等多种楼宇能源服务。该系统通常由用于生活热水和空间调节的热泵（空气/水/地）、热回收通风机 (HRV) 或能量回收通风机 (ERV)、热水箱、太阳能电池板、光伏逆变器和印刷电路板控制系统。

产品示例图

这种一体化建筑设备系统的最大优势在于，全电气化使得在建筑中使用零碳能源成为可能。一些老房子仍然使用一次能源供暖、热水、做饭等生活能源，不利于建筑脱碳。综合楼宇设备系统可以为这些服务提供电力。随着更多可再生能源发电装机容量的在线安装，在清洁电网下实现建筑能耗零碳成为可能。

在实际应用中既有居住建筑节能改造经济激励研究，系统将所有设备部件集成在一个统一的能量模块中，体积小，降低了安装的复杂度，可以根据安装环境和需要对产品进行调整；同时，由于系统优化的控制和运行模式，全电气化运行无需用户通风换气，电磁炉等技术实现了更好的炉灶控制。

全球领先的市场化创新商业模式构建零碳改造

除上述技术方案外，欧洲案例中采用的一系列市场化措施也有效推动了建筑零碳改造项目的实施。在组织市场的过程中，实施行业研究、标准化服务、配套融资机制和多方合作模式。两者都是值得学习的关键战略实践。

1. 需求集成

大而稳定的订单需求可以更好地支撑研发投入和规模化生产，提高项目的经济效益。因此，需求的有效整合是零碳建筑改造项目成功的关键。在欧洲案例中，首先通过严谨的研究，我们确定了住房市场中最具代表性的非营利性中低层多户住宅，作为最大规模部署的试点目标建筑类型。随后，通过对此类住宅的产权结构、几何结构、能耗特征等进行深入研究，我们着手制定统一的节能改造目标和其他相关建筑性能要求，并设计了初步改造方案。计划。最后，

2. 创新融资机制

资金是阻碍开发商和业主支持改造计划的主要因素，合理的融资机制可以激励零碳建筑改造的全面部署。为解决这一问题，欧洲案例规定租户将能源消耗成本直接支付给房东，而不是能源公司，以解决房东可能面临的投资收益分离问题。这样，虽然建筑业主承担了零碳建筑改造的初始增量成本，但这部分投资也可以被节能效益所抵消，并通过运营成本节省全部收回。在这样的机制下，住户（租户）的能源费用更低，业主的零碳改造投资得到了合理的回报，

融资模型说明

将上述欧洲技术引入美国市场的机遇与挑战

通过落基山研究所的研究，美国市场的装配式节能技术普遍应用于新建筑市场。现有建筑改造市场没有一体化的零碳建筑改造供应商，整体水平落后于欧洲市场。美国市场对零碳建筑改造的需求巨大，迫切需要一种简单快速的改造解决方案。报告指出，美国市场在引进上述欧洲先进技术时，应注意以下几个关键问题：

· 局部改造：与欧洲市场常见的低层住宅不同，美国市场的典型住宅类型多为中高层或高层建筑。外墙的安装措施和设备系统存在明显差异。在引进欧洲技术时，应注意外墙的施工实践。、结构加固和集中设备系统探索，进行技术国产化改造。

·气候适应性：美国幅员辽阔，气候类型丰富。在引进欧洲技术时，应考虑气候适应性。例如，R值的变化和设备系统的配置应充分考虑。产品标准化，同时满足当地气候特点。

· 抗震设计优化：在抗震设防烈度高的地区，引进欧洲技术时应考虑抗震设计的优化。

美国市场对现有建筑零碳改造的需求正在快速增长，地方政府也在通过政策鼓励和推动零碳改造解决方案，例如纽约州能源研究公司发起的 3000 万美元的 Retrofit NY 计划和发展局。以及来自加州能源委员会的大约 700 万美元资金，用于开发在加州低收入社区开发的市场增强平台和示范项目。波士顿等城市也开始组织和开展有利于市场的活动，在其所有建筑存量中部署零排放改造。零碳改造是美国现有建筑改造市场的下一个增长动力，

以上方案可为我国城市更新改造旧住宅提供参考

我国在城市更新和既有住宅节能改造方面取得了不错的成绩。截至2018年底，改造面积超过14亿平方米，惠及2100万户；在节能改造方面，高耗能建筑在现有城市建筑中的比例也从2006年的99%下降到如今的60%左右。为了更好地支持“旧改”工程，以下问题特别值得关注：

· 我国既有建筑节能改造主要针对建筑的保温性能。主要措施包括在建筑物外防护结构加装保温层、安装被动式节能门窗、加强气密设施等。加强不同系统的集成，形成一体化解决方案；

· 装配式技术和智能制造技术在我国建筑节能改造中的应用也比较有限，多为传统施工方式，施工管理和效率有待提高；

·我国“旧改”项目周期一般为6-10个月。部分项目要求居民临时搬出，对居民日常生活造成一定影响。应采用新技术、新措施，缩短工程周期，减少对居民的影响。

以上介绍的欧洲案例，对我国城市更新和老旧​​住宅改造具有一定的参考价值和借鉴意义。一方面，在碳中和的战略背景下，既有建筑节能改造目标应逐步从低碳节能转向欧洲案例中提到的近零碳和零碳目标；在项目中积极推进建筑电气化的普及，可以为实现零碳目标打下坚实的基础。

我国在既有建筑改造领域仍有很大的减排空间。政府、企业、研究机构和投资者应继续推进合作，借鉴国际领先经验，开发更多适合我国建筑特点和政策环境的零碳建筑。技术和营销手段的转变。类推欧洲技术进入美国市场的机遇和挑战，中国市场在引进上述欧洲技术时也应积极应对可能存在的障碍，进行技术本土化改造，在气候适应性、抗震性等方面进行优化。设计，系统设计。，并通过规模效应降低成本，

*更多相关内容请点击“阅读原文”或复制下方链接下载最新的《工业背景下既有建筑零碳改造技术4.0：欧美市场评估报告》 ”落基山研究所发布