2023年12月18日，在深冬的凜冽中，北京一角卻透出新征程的暖光。中國建筑科學研究院有限公司與中國建筑節能協會攜手國內49家單位，共同編制的國家標準《零碳建筑技術標準》（送審稿）的審查會議在這天隆重召開。此次會議不僅是科技與環保領域的盛事，更是中國在建筑節能與環保領域邁出堅實步伐的象征。
早在7月24日，《零碳建筑技術標準（征求意見稿）》（以下簡稱《標準》）便已揭開序幕，這一標準的制定旨在降低建筑用能需求和提高能源利用效率，以支撐“雙碳”目標的實現。《標準》不僅為營造一個健康舒適的建筑室內環境提供了指導，還為發展可再生能源和零碳能源建筑應用提供了方向，引導著建筑業和以建筑為主要碳排放源的區域逐步實現低碳、近零碳、零碳排放的愿景。
什么是零碳建筑？
在當前全球面臨氣候變化和環境退化的緊迫背景下，零碳建筑的理念顯得尤為重要，它成為應對這些全球性挑戰的關鍵方案之一。
《零碳建筑技術標準》中對零碳建筑的定義是：“零碳建筑是指適應氣候特征與場地條件，在滿足室內環境參數的基礎上，通過優化建筑設計降低建筑用能需求，提高能源設備與系統效率，充分利用可再生能源和建筑蓄能，在實現近零碳建筑基礎上，可結合碳排放權交易和綠色電力交易等碳抵消方式，符合標準明確規定的建筑。”
零碳建筑的核心特點包括：
高效能源利用：通過精心設計和選擇高效建筑材料，結合先進的能源管理系統，零碳建筑顯著降低了能源消耗。
利用可再生能源：通過安裝新能源發電設備，零碳建筑能夠利用可再生能源來滿足其能源需求。
實現碳排放平衡：通過能源節約和可再生能源的使用等多種措施，零碳建筑旨在平衡其碳排放，實現年度凈零碳排放。
持續監測與優化：零碳建筑配備了監測系統，持續跟蹤能源消耗和碳排放，根據實時數據調整策略，確保持續的低碳或無碳運行。
零碳建筑的目標不僅是減少對環境的負面影響，更是可持續發展和生態保護的關鍵支撐。通過實施高效能源管理、利用可再生能源和采用智能化設計，零碳建筑能夠有效減少溫室氣體排放和能源消耗，同時提高居住和工作環境的質量。
此外，零碳建筑還推動了新技術和材料的研發，促進綠色經濟的發展，為全球低碳未來奠定了堅實的基礎。因此，投資和發展零碳建筑成為了應對環境挑戰的迫切需求，也是推動經濟和社會向可持續發展轉型的重要途徑。
建筑低碳化與智能建造
建筑行業在促進我國經濟增長、社會福祉、改善民眾居住環境以及提升公眾生活水平方面發揮了不可或缺的作用。然而，在其快速發展過程中，建筑業也面臨著自然資源大量消耗和廢棄物排放增加的挑戰，對環境造成了顯著壓力。
研究顯示，建筑業的碳排放量僅次于煤電、工業生產和交通運輸領域，占據了顯著份額。“十四五”規劃期間，正是中國實現碳達峰目標的關鍵時期，建筑行業在碳減排和市場發展方面擁有巨大潛力。
實現建筑業的綠色低碳轉型，關鍵在于深度融合信息技術和建筑技術。通過推動智能建造和新型建筑工業化的全產業鏈轉型升級，加速數字技術、精益制造和綠色建造的深度結合，成為了實現低碳轉型的重要途徑。
近年來，建筑信息模型（BIM）技術的迅速發展、建筑施工機器人、人工智能工具的應用，以及5G、物聯網、大數據等數字化管理平臺在建筑環境運營和維護中的應用，都顯著推動了建筑業向智能建造的轉型。
無論是在建筑設計、施工建造還是運營管理方面，智能化的步伐正在加速，智能建造已成為全球建筑行業未來發展的主流趨勢。
2020年7月，國家住房和城鄉建設部聯合多部委發布了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》，指出智能建造與建筑工業化融合發展，對推動建筑業轉型升級和高質量發展意義重大。
2022 年1 月，國家住房和城鄉建設部印發《“十四五”建筑業發展規劃》，提出以建設世界建造強國為目標，大力發展并形成涵蓋全產業鏈的智能建造產業體系。
建筑業要實現綠色低碳轉型，需要從追求規模擴張轉向追求質量提升，從經濟效益優先轉向綠色發展優先，從傳統要素驅動轉向創新驅動。智能建造不僅提供了實現這些轉變的重要工具，也為建筑業的綠色低碳轉型提供了科技支撐，有助于提升整個行業在綠色低碳轉型過程中的協同治理效率。
智能建造的特點與應用
在《智能建造背景下建筑業綠色低碳轉型的路徑與政策》一文中，作者將智能建造定義為：以現代信息技術為基礎，以數字化技術為支撐，實現建造過程一體化和協同化，推動工程建造工業化、服務化和平臺化變革，從而交付以人為本的綠色工程產品。
在智能建造的框架下，為實現建筑業的綠色低碳轉型，無論是在建筑設計、施工還是運營管理的每一個環節，都需緊密結合現代信息技術——包括大數據、人工智能、物聯網等前沿技術的支持和應用。
在建筑設計階段，建筑信息模型（BIM）的應用，使得從建筑結構到給排水、暖通及電氣工程的設計能夠在統一的體系內高效展開，大大增強了在規劃決策和方案設計中的效率和準確性。
進入工程建設階段，BIM技術結合5G和人工智能技術已開始廣泛應用于建筑施工管理。智能機器人在復雜的建造環境中發揮著越來越關鍵的作用，與傳感器、大數據、云計算等技術協同工作，顯著提高了建筑施工過程的信息交流能力和建造效率。
在建筑運營與管理階段，先進的信息技術手段發揮著核心作用。AIoT技術的應用實現了建設過程中信息的高速、實時傳輸。大數據技術則用于構建智慧管理平臺，能夠及時收集和分析建筑環境中的海量數據，發布安全預警，并制定有效的應對策略。
這些智能化技術的應用不僅使建筑設計更加科學，降低了工程建設風險，提升了施工管理效率，而且最大程度地減少了成本和資源消耗，同時減少了碳排放，有效緩解了環境污染與破壞。
一個可資借鑒的案例是北京大興國際機場，其自建設伊始便秉承綠色建設的理念，不僅高效利用各種能源，而且在可再生能源的使用上表現出色，占其年綜合能源消費總量的比例超過10%，在全國機場中處于領先地位，因此被譽為“綠色新國門”。
這一成就得益于多方服務商的共同努力。例如，美的樓宇科技為大興機場能源站提供了定制化、高效的熱泵機組，這些機組主要依賴地熱、煙氣余熱和污水廢熱等可再生能源，有效服務于約142萬平方米的區域，實現了優質的冬季供暖和夏季制冷。
這套方案不只包含了高效能的設備，還整合了美的BMS智慧樓宇管理系統，從而顯著提高了設備的運維效率，并大幅降低了運營成本和能耗。值得一提的是，該工程每年可減少大約2.6萬噸二氧化碳排放，對于環保和可持續發展做出了顯著貢獻。
AIoT賦能下的樓宇自控系統
融合了人工智能和物聯網技術的AIoT技術是未來最具可能性和可塑性的發展方向，也成為以建筑行業為代表的各大傳統行業智能化升級的有效途徑和最佳通道，是智能建筑和智慧城市等新興產業的重要基礎。作為智慧建筑核心和基石的樓宇自控系統，就是AIoT賦能智慧建筑的結果。
通過樓宇自控系統，也能讓我們對智慧建筑窺斑見豹。
基于AIoT的智慧建筑樓宇自控系統架構總共有5層，從下至上分別由終端設備層、智能感知層、網絡通信層、AI云腦控制層和應用場景層構成。
終端設備層，作為架構的基礎，是實現建筑“綠色化”和“智能化”的關鍵承擔者，包括負責特定功能的樓宇系統智能終端。智能感知層包含具備通信功能的各類智能化設備，如智能傳感器和控制器，負責收集初步數據并為上層提供基礎信息。網絡通信層則涵蓋了各種網絡系統和綜合布線系統，主要負責信息和數據的傳輸。
在這個架構中，AI云腦控制層起著至關重要的作用，它像一個人工智能的控制決策中心，利用AI智能單元、智能算法及信息技術，不斷挖掘、計算、分析、統計、分類并整合各個子系統的實時數據和信息。通過這種方式，AI云腦實現了自主控制、自我學習、智能決策、自組織協同、自尋優進化以及個性化定制的功能。
最后，應用場景層根據不同用戶的需求，構建針對特定用戶群體的各個模塊系統的綜合平臺。這一層是智慧建筑樓宇自控系統與用戶之間的橋梁，確保了系統能夠滿足多樣化、個性化的需求，同時提供高效、智能的建筑管理解決方案。
圖 基于AIoT的智能建筑樓宇自控系統總體層級
來源：《AIoT技術在綠色智能建筑樓宇自控系統中的最新發展和應用探究》
行業發展現狀及前景
近年來，隨著中國在房屋和市政建筑設計領域新簽合同數量的持續增加，智能建筑市場規模也隨之穩步上升。據智研咨詢的數據顯示，2021年中國建筑智能化工程行業的市場規模達到了11234.96億元，并預計到2026年將增長至15450.13億元，年復合增長率(CAGR)達7.1%。
特別是在樓宇自控系統市場，中國雖起步較晚，但發展迅速。市場需求主要分為現有建筑的智能化改造和新建筑的智能化需求兩大部分。根據《中國智能建筑行業現狀深度研究與發展前景分析報告（2023-2030年）》的數據，我國樓宇自控系統市場規模從2016年的4424.93億元增長至2020年的6215.68億元，年復合增長率為8.87%，預計到2023年將達到9213.4億元。
目前我國智能建筑行業發展尚處初期，未來市場前景仍然巨大。
首先，國際比較顯示，盡管中國智能建筑市場發展迅速，但與美國、日本等國家相比，仍有較大提升空間。目前中國新建建筑中，智能建筑的比例僅約26%，遠低于美國的70%和日本的60%，顯示出廣闊的市場拓展空間。
其次，隨著中國城鎮化建設的持續推進，為智能建筑發展提供了肥沃的土壤。據估計，中國每年新建約20億平方米建筑，這一趨勢預計將持續25至30年。按照“十二五”末智能建筑在新建建筑中的比例30%計算，預計未來三年智能建筑市場規模的年增速將維持在25%左右，市場規模將超過千億。
最后，智能建筑市場的需求為行業發展帶來新機遇。需求一方面來自新建建筑對智能化技術的直接應用，另一方面來自對現有建筑的智能化改造。隨著城市化進程的加速和常住人口城鎮化率的提高（2022年達到65.22%），原有建筑功能無法滿足現代需求。據估計，每年約有3%的住宅和6%的工業及公共建筑會進行智能化改造，按照2022年的估算，建筑智能化改造市場規模達3228.49億元，而新建智能建筑市場規模為3338.90億元。
寫在最后
在數字技術和可持續發展相互交融的時代，《零碳建筑技術標準》的制定和實施，無疑是一個重要的里程碑。這不僅標志著中國在建筑業綠色轉型和低碳發展方面的重大進步，更是全球環境保護和可持續發展努力中的一個閃亮的篇章。后續，隨著《標準》的落地和智能建造技術的不斷進步，我們可以預見一個更加綠色、高效、智能的建筑未來。
在這個過程中，相信建筑業將持續推動創新，不斷尋找更加節能、環保的建筑材料和技術。同時，通過智能建筑技術的應用，建筑物將能更有效地管理能源消耗，減少廢物產生，提高居住和工作環境的質量。這些努力不僅有助于減少碳足跡，也為建筑業的可持續發展提供了新的動力和方向。
更重要的是，這些努力和成就將激勵全球各國采取行動，共同面對氣候變化這一全球性挑戰。隨著智能建筑和零碳技術的推廣和應用，我們將共同邁向一個更加綠色、可持續的未來，為我們自己，也為我們的后世創造一個更好的世界。
2024年1月11日，深圳國際會展中心將舉辦以“綠色·共生，TRUE見進化”為主題的“第三屆樓宇科技TRUE大會”。本次大會將圍繞低碳發展的政策、方案、技術和實際應用場景進行深入交流和討論。智次方·物聯網智庫作為此次大會的承辦方之一，受邀承辦并主持“智慧工業”分論壇，聚焦于“工能提智，綠動未來”主題，我們將邀請一眾專家和企業高管分享他們在該領域的洞察和實踐經驗。我們誠邀所有關心和關注低碳發展事業的伙伴及行業從業者共同參與這一激動人心的行業交流盛會。
參考文獻：
《國家標準<零碳建筑技術標準>審查會召開》，CPBA超低能耗建筑
《零碳建筑技術將有標可循》，中國能源報
《零碳建筑技術標準（征求意見稿）》，中華人民共和國住房和城鄉建設部&國家市場監督管理總局
《智能建造背景下建筑業綠色低碳轉型的路徑與政策》，科技導報
《AIoT技術在綠色智能建筑樓宇自控系統中的最新發展和應用探究》，華中師范大學學報
《云智易AIoT建筑能碳管理平臺助力打造數字化綠色建筑》，搜狐網
《中國智慧建筑行業現狀深度研究與發展前景分析報告（2023-2030年）》，觀研天下
《智慧建筑行業發展概況》，物聯網智庫
