城市更新典型案例 - 零碳改造北京市中国建筑科学研究院建筑光伏零碳改造项目1

在北京市朝阳区，一座具有历史意义的建筑——原中国建筑科学研究院空气调节研究所办公楼，经过一场全面的绿色改造，成功转型为一座零碳运行的现代化建筑。这座建于20世纪70年代的建筑，总建筑面积达到3000平方米，改造后建筑面积4025平方米，如今不仅保留了其独特的外观风貌，更通过一系列创新技术的应用，实现了低碳环保的运营及零碳改造目标。

一体化改造：尊重历史与创新节能并重

在改造过程中，设计团队面临的一大挑战是如何在尊重建筑原有风貌的同时，实现其节能降耗的目标。为此，他们采取了一系列措施，包括对全楼的门窗幕墙进行改造，以提高建筑的热工性能。同时，整体更换了一级能效的采暖和空调设备系统，显著降低了建筑的自身能耗。这些改造不仅提升了建筑的舒适度，还有效减少了能源消耗，改造后的实测数据显示，全年碳排放量为189吨，较改造前减少了约15%。

光伏技术：绿色能源的创新应用零碳改造

为了进一步减少碳排放，项目团队探索了光伏主导的低碳技术。通过在屋顶安装附加式光伏系统和一体化水平铺设的碲化镉薄膜光伏幕墙，建筑不仅能够自给自足地产生电力，还实现了碳减排。示范建筑光伏系统总装机容量235kWp(1500m2)，设置不同朝向、不同立面光伏发电系统，开展晶硅与薄膜组件发电性能对比实验、不同朝向、安装倾角下光伏和建筑结合的发电性能、大气自然降尘降水条件下发电性能等研究。建成光储直柔示范区，集成光伏发电、储能蓄电、直流供电、柔性用电，实现光伏产能优先本地消纳，多余产能为周边建筑和电动汽车灵活供电，提高供用电协调性及光伏减碳贡献率。预计建成后示范建筑可实现单位建筑面积年产能量67千瓦时，净产能量可达20%，在同类建筑中达到国际领先水平，实现净零能耗和净零碳排放，引领建筑从用能迈向产能，助力城市绿色低碳新发展。实测结果显示，建筑光伏系统全年碳减排量达到192吨，这一数字凸显了光伏技术在实现零碳目标中的关键作用。

能源自平衡：经济与环保的双重效益

改造后全年运行电耗34.2kWh/㎡，其中空调系统和照明系统全年能耗21.6kWh/㎡，土壤源热泵运行效率高达5.1，太阳能吸收式制冷机运行效率0.65。通过自发自用、余电上网的模式，建筑实现了能源的全年自平衡。光伏发电与建筑用电的同频同步，确保了光伏消纳比例的提高，多余发电还能供给园区使用。这种模式不仅减少了对外部电网的依赖，还带来了显著的经济效益。据测算，每年可节约电费22万元，投资回收期为6.5年，这表明了项目在经济上的可行性与收益性。