¿Estrategias de diseño bajas en carbono para edificios sostenibles?
Este artículo se centra en las estrategias de diseño con bajas emisiones de carbono para edificios sostenibles, incluidos sistemas eficientes de gestión de energía como medios técnicos centrales de ahorro de energía para sistemas HVAC y sistemas de iluminación. y renovables Cinco estrategias independientes incluyen métodos de diseño integrados de tecnología energética y arquitectura. También se enfatiza el papel de la sensibilización no técnica y el cambio de comportamiento, y se hacen recomendaciones para la implementación de medidas de compensación de carbono.
Palabras clave: edificios sostenibles, sistemas de gestión de energía, sensibilización, medidas de compensación de carbono
En 2011, la Cuarta Sesión del Undécimo Congreso Nacional del Pueblo revisó y aprobó el “Duodécimo Plan Quinquenal Planificar”, colocar la conservación de recursos y la protección del medio ambiente en una posición más destacada, enumerar "desarrollo ecológico, construir una sociedad que ahorre recursos y sea respetuosa con el medio ambiente" como una línea separada y aclare que la intensidad del consumo de energía y la intensidad de las emisiones de dióxido de carbono serán reducido un 16% durante el período del "Duodécimo Plan Quinquenal" y un 16%. En el ámbito de la construcción, el consumo energético de los edificios representa aproximadamente el 30% del consumo energético social total. En el contexto del crecimiento económico y poblacional, la demanda de energía en edificios comerciales y residenciales continúa aumentando, y el consumo de energía y las emisiones de carbono relacionadas aumentarán significativamente. A menos que se realicen cambios importantes para frenar esta tendencia, no se alcanzarán objetivos vinculantes de conservación de energía y reducción de emisiones.
1 Leyes, regulaciones y estándares de diseño de construcción de ahorro de energía
En los últimos años, la legislación y los estándares de construcción de ahorro de energía de mi país están mejorando gradualmente. Las principales leyes, reglamentos y normas nacionales vigentes incluyen principalmente:
(1) "Ley de Conservación de Energía de la República Popular China", aprobada el 28 de octubre de 2007, revisada el 28 de octubre de 2007 (2; ) "La "Ley de Construcción de la República Popular China" (1 de octubre de 1997) fue aprobada y entró en vigor el 1 de marzo de 1998;
(3)GB T50378-2006 "Estándar de evaluación de edificios ecológicos" ;
(3)GB T50378-2006 "Estándar de evaluación de edificios ecológicos";
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(4)GB 50189-2005 "Estándar de diseño de edificios que ahorran energía";
(5)GB 50411-2007 "Código de aceptación de calidad de la construcción para proyectos de ahorro de energía";
(6) "Estándares de diseño de iluminación arquitectónica" GB 50034-2004;
(7) "Reglamento de conservación de energía en edificios civiles".
En julio de 2005, entró oficialmente en vigor la norma GB 50189-2005 "Norma de diseño de ahorro de energía para edificios públicos", que exige que todos los edificios públicos y comerciales nuevos y renovados se comparen con el consumo de energía de referencia de edificios similares. en la década de 1980 el consumo de energía se reduce en un 50%. En marzo de 2008, el Ministerio de Construcción de la República Popular China pasó a llamarse oficialmente Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural de la República Popular China (en adelante, Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural). El 65438 de junio + 1 de octubre del mismo año, entraron oficialmente en vigor las "Regulaciones de conservación de energía de edificios civiles" relacionadas con el uso de energía de los edificios, pero los términos eran solo una formalidad.
2 Definición de desarrollo de construcción sostenible
No existe una definición unificada de construcción sostenible. Se consideran todos los edificios que son respetuosos con el medio ambiente, ecológicos, ahorradores de energía, ecológicos, biológicos y adaptables al clima. para lograr Caminos hacia la construcción sustentable. Todas las formas de lograr una arquitectura sostenible se centran en dos aspectos: primero, "el diseño de la construcción debe considerar fundamentalmente la relación con el entorno natural y su impacto en el entorno natural"; segundo, "la necesidad de reducir la dependencia de las operaciones de construcción de los combustibles derivados del petróleo"; " .
3 estrategias de diseño bajas en carbono para edificios sostenibles
Para lograr el doble objetivo de conservación de energía y reducción de emisiones, está a punto de surgir una estrategia integral de desarrollo de edificios sostenibles. Esta estrategia no sólo se centra en los aspectos técnicos, sino que también enfatiza el papel de la gestión eficiente de la energía y el cambio de comportamiento en la eficiencia energética de los edificios, que a menudo se ignoran en la industria de la construcción china. Además de las leyes, regulaciones y estándares nacionales, existen cinco estrategias distintas que se pueden adoptar para lograr una sostenibilidad baja en carbono en los edificios.
3.1 Sistema de gestión energética eficiente
Un sistema de gestión energética eficiente es el núcleo de toda la estrategia de diseño bajo en carbono y debe incluir aspectos tanto técnicos como no técnicos. El nivel técnico implica la red de gestión de energía, la recopilación y análisis de datos de operación de energía, etc. Los aspectos no técnicos deben abordar la relación entre la gestión energética y los usuarios del edificio. El uso de sistemas de gestión de energía puede supervisar eficazmente el proceso de funcionamiento del edificio mediante el análisis de los datos de consumo de energía y tener un impacto positivo en la promoción de la instalación de equipos de ahorro de energía, la mejora de la conciencia de los usuarios del edificio y la utilización de energía renovable.
3.1.1 Red de Gestión Energética
El sistema de gestión energética del edificio consta de una serie de tecnologías.
Desde un control de circuito cerrado relativamente simple y rígido hasta complejos sistemas de detección, almacenamiento e intercambio de datos especialmente diseñados para edificios individuales o grupos de edificios. Por ejemplo, la serie CISCO Network Building Mediator, una solución emergente de construcción inteligente conectada desarrollada por Cisco, puede asignar direcciones IP a todos los dispositivos que consumen energía y controlar de forma remota los sistemas de calefacción, ventilación y refrigeración (HVAC) a través de un sistema central, sistema de iluminación. , sistema de suministro de energía y sistema de seguridad, conectando así todo el edificio en una red inteligente [3]. Al conectar dispositivos de medición de energía, sensores de temperatura e iluminación a los sistemas de gestión de energía del edificio, la información sobre el consumo de energía se puede monitorear instantáneamente y las operaciones incorrectas se pueden corregir mediante software de corrección automática de errores.
3.1.2 Recopilación y análisis de datos de operación energética
No basta con confiar únicamente en las lecturas de los medidores de electricidad instalados por el estado, porque los medidores de electricidad comunes no registran la fecha y hora de medición, pero solo estime las lecturas. Por eso necesitamos un sistema completo de medición de energía para registrar periódicamente el consumo de energía real. Al registrar, todos los datos de consumo de energía deben fijarse a la misma hora de lectura estándar, es decir, la misma hora de la misma semana y día. Sobre la base de los datos energéticos recopilados, se realiza un análisis de datos adicional. Si hay un buen sistema de control dentro del edificio, el consumo de energía del sistema de calefacción y refrigeración del edificio debe ser proporcional a la temperatura ambiente exterior. Por ejemplo, en los días de calefacción, a medida que aumenta la temperatura exterior, el consumo de energía disminuirá. Si el control de calefacción y refrigeración está implementado, los datos deben distribuirse cerca de la línea de tendencia del consumo de energía; si los datos son discretos, significa que el control no es bueno; si el consumo de energía se desvía mucho de la línea base de la tendencia, significa que el control no es bueno; que el equipo de calefacción está defectuoso.
Si los resultados del uso y análisis de los datos energéticos se muestran en un monitor de computadora o terminal de TV a través de la red, y los usuarios son informados de su uso y propósito, esto puede tener un impacto en el comportamiento de las personas.
3.1.3 Organización de gestión de energía
Una organización de gestión de energía completa debe identificar al personal en todos los niveles de la organización, desde los altos directivos hasta los administradores de energía, pasando por los equipos centrales de energía y los niveles inferiores. empleados y brindar orientación y capacitación claras e integrales sobre cómo lograr mejores objetivos operativos energéticos en todas las operaciones del edificio.
3.2 Medios técnicos de ahorro de energía con bajas emisiones de carbono
Los sistemas de calefacción, ventilación, refrigeración, aire acondicionado (sistemas HVAC) y sistemas de iluminación de los edificios representan la gran mayoría de la energía total consumo de los edificios. En esto también se centran los medios técnicos con bajas emisiones de carbono y ahorro de energía. Mientras se mantiene el equilibrio térmico del edificio y se garantiza el confort de la iluminación, se utilizan tecnologías modernas avanzadas y productos innovadores para reducir el consumo de energía del edificio.
3.2.1 Mantener el equilibrio térmico del edificio.
En la etapa inicial del diseño arquitectónico, en el esquema del diseño se deben considerar las condiciones climáticas locales, el ángulo de altitud solar y las condiciones de iluminación. Se pueden aplicar tecnologías y materiales avanzados, como fachadas de vidrio inteligentes, equipos de sombreado de edificios y productos de aislamiento innovadores, a los edificios desde los techos, las paredes exteriores y las ventanas para reducir el coeficiente de transferencia de calor de todo el techo, las paredes exteriores y las ventanas de todo el edificio, reduciendo así Gastos de calefacción y refrigeración de los residentes.
3.2.2 Equipo de iluminación y sistema de control
El diseño de iluminación debe cumplir con las disposiciones pertinentes de las normas de iluminación arquitectónica, utilizar fuentes de luz y lámparas eficientes y que ahorren energía, y establecer una iluminación adecuada. según las necesidades reales de los usuarios Iluminación ambiental e iluminación de tareas. Utilice control de tiempo, control de luz o controlador inteligente para ajustar la luz, crear diferentes escenas en un espacio según las necesidades y preferencias del usuario y adaptarse a usos multifuncionales. El sistema de atenuación inteligente no solo garantiza un ambiente de iluminación cómodo y agradable, sino que también mejora la eficiencia en el trabajo de los usuarios. Al mismo tiempo, puede ahorrar el uso de iluminación y el consumo de energía al máximo, demostrando plenamente el potencial de ahorro de energía y reducción de emisiones del funcionamiento de la iluminación.
3.3 Diseño integrado de tecnología de energía renovable y construcción
El diseño integrado de tecnología de energía renovable y construcción combina orgánicamente la función de uso del edificio con la utilización de energía renovable para formar componentes de construcción multifuncionales. coordinar y unificar las funciones de cada parte del edificio para conseguir efectos satisfactorios de ahorro y uso energético. Hoy en día, tecnologías como la integración de edificios fototérmicos, la integración de edificios fotovoltaicos y la integración de edificios de energía eólica se utilizan cada vez más en los edificios. Sin embargo, la mayoría de estas tecnologías son actualmente más adecuadas para su integración en edificios nuevos y se necesitan urgentemente mejoras tecnológicas para la renovación de los edificios existentes.
3.3.1 Integración fototérmica en edificios
El calentador de agua solar es actualmente la principal forma de utilización de energía solar térmica en mi país. Además, la energía térmica convertida a partir de energía solar se puede utilizar para refrigeración y aire acondicionado, incluida la refrigeración por absorción solar, la refrigeración por deshumidificación solar y la refrigeración por adsorción solar.
Sin embargo, debido a la gran superficie de colectores solares, su promoción es inevitablemente limitada.
Los colectores solares son una parte importante del sistema de conversión de energía solar en energía térmica y también son un elemento clave en el diseño integrado. En el diseño arquitectónico, los colectores solares deben utilizarse como elementos de construcción, integrados orgánicamente con el edificio, manteniendo una apariencia unificada y armoniosa del edificio y coordinándose con el entorno circundante. Con la premisa de garantizar el efecto de captación de calor, existen muchas formas de diseñar e instalar colectores solares, incluidos techos de edificios (techos planos e inclinados), deflectores de balcones, fachadas de edificios, etc. Entre ellos, la disposición de colectores solares en techos planos es el método de diseño más simple y viable. Tiene las ventajas de una instalación sencilla, un área de colector relativamente grande y una orientación de colector ajustable. Es muy conveniente para edificios de este a oeste. La instalación de colectores solares en la fachada del edificio hará que el edificio parezca novedoso y puede compensar las limitaciones del área del colector y el ángulo de instalación en el techo (especialmente en el techo inclinado).
Integración de edificios fotovoltaicos
Los edificios nuevos que utilizan la integración de edificios fotovoltaicos pueden lograr una mejor conservación de energía y reducción de emisiones. La energía solar se convierte en energía CC a través de paneles solares y luego en energía CA a través de un inversor, que puede convertirse en la fuente de energía para la mayoría de los electrodomésticos. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, la eficiencia de conversión actual de las células solares que convierten la energía solar en energía eléctrica es sólo de alrededor del 15%. Incluso para las células que utilizan tecnología de concentración, la eficiencia de conversión máxima sólo puede alcanzar alrededor del 35%. Y muchos equipos de oficina (como computadoras portátiles, impresoras, etc.) deben convertir la energía de CA en energía de CC, y la pérdida de energía puede alcanzar hasta el 50% [6]. De hecho, la mayoría de los equipos eléctricos, incluidos los accesorios de iluminación, pueden funcionar de manera eficiente con CC sin alimentación de CA. En vista de esto, un mayor uso de las redes de distribución de CC puede reducir la conversión de energía innecesaria y mejorar los beneficios económicos de las tecnologías renovables.
3.3.3 Integración de la energía eólica en los edificios
La integración de la energía eólica en los edificios tiene una alta eficiencia de generación de energía y un bajo costo. El valor de aplicación de las máquinas pequeñas sigue siendo controvertido, pero las máquinas de gama media (de 5 a 50 kilovatios) pueden ser muy útiles si se instalan correctamente (por ejemplo, si pasan a formar parte de edificios nuevos o de gran altura). El World Trade Center de Bahréin (WTC), terminado en junio de 2007, es un ejemplo típico. Tres enormes hélices de turbina eólica, cada una de 29 metros de diámetro, están instaladas de forma aerodinámicamente única en el edificio. Cada vez que funcionan, estas tres enormes hélices pueden proporcionar aproximadamente entre el 11% y el 15% de la energía del edificio, suficiente para proporcionar 65438 para 300 usuarios domésticos.
3.4 Sensibilización y cambio de comportamiento
En muchos casos, la sensibilización puede promover en gran medida los objetivos de conservación de energía y reducción de emisiones, no sólo ahorrando costes, sino también teniendo efectos significativos. Una vez, el gobierno japonés lanzó la conocida campaña "Cool Biz", que insta a los trabajadores de oficina a vestirse con ropa formal y usar camisas de manga corta para trabajar en el verano para ahorrar costos de aire acondicionado, ayudar a mejorar el medio ambiente y brindar ciertas beneficios de ahorro de energía.
La promoción de edificios sostenibles requiere aprovechar la influencia de la legislación gubernamental y las políticas corporativas para mejorar la conciencia de los usuarios de los edificios, promover cambios de comportamiento y lograr la conservación de energía. Por ejemplo, animar a los usuarios de un edificio a apagar la iluminación y los equipos eléctricos innecesarios al salir de una habitación puede reducir eficazmente el consumo de electricidad. Como otro ejemplo, en muchos edificios comerciales de China, casi el 50% de la energía se utiliza para necesidades de calefacción y refrigeración. Si se ajusta un cambio de temperatura interior de 1°C en cualquier edificio, se pueden lograr ahorros energéticos considerables en el consumo energético anual del edificio.
3.5 Medidas de compensación de carbono
La compensación de carbono significa que las personas calculan las emisiones de dióxido de carbono generadas directa o indirectamente por las actividades diarias, y calculan los costos económicos necesarios para compensar estas emisiones de dióxido de carbono, y luego pagar a empresas o instituciones especializadas para compensar el correspondiente dióxido de carbono en la atmósfera mediante la plantación de árboles u otros proyectos de protección ambiental, proyectos de energía renovable, etc.
En el campo de la conservación de energía en los edificios, podemos considerar promover la implementación de medidas de compensación de carbono. Después de que un edificio adopta medidas como la gestión eficiente de la energía, la aplicación de tecnologías de ahorro de energía y la utilización de energía renovable, puede realizar una evaluación razonable de las emisiones de carbono durante todo el ciclo de vida del edificio y tomar ciertas medidas de compensación de carbono para lograr efectos de reducción de emisiones de carbono más significativos. Sin embargo, vale la pena señalar que la compensación de carbono sigue siendo controvertida. Los proyectos de reducción voluntaria de emisiones no sólo carecen de estándares de certificación unificados, sino que objetivamente causan dificultades en la certificación y el seguimiento, imposibilitando asegurar el verdadero desarrollo sostenible de las comunidades donde se ubican los proyectos. Por lo tanto, se deben considerar medidas de compensación de carbono después de que todas las medidas anteriores se hayan implementado efectivamente.
4 Conclusión
Para lograr el doble objetivo de ahorro energético y reducción de emisiones, la estrategia de diseño bajo en carbono de edificios sostenibles no sólo se centra en el ahorro energético de sistemas eficientes de gestión energética. , sistemas HVAC y sistemas de iluminación El diseño integrado de medios técnicos, tecnologías de energía renovable y edificios también enfatiza el papel de la sensibilización y el cambio de comportamiento en la conservación de energía en los edificios, y fomenta políticas de incentivos bajo el marco gubernamental o corporativo. Dada la falta de transparencia en la certificación y el seguimiento de las compensaciones de carbono en sí mismas, se debería recurrir a un pequeño número de medidas de compensación de carbono una vez que se hayan completado las cuatro medidas anteriores.
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