案例概况
中德生态园自2019年5月启动建设以来,已成为青岛市低碳社区发展的标杆。社区严格践行可持续发展理念,实现全域建筑100%达到绿色建筑标准,并大规模推广超低能耗建筑技术,示范应用覆盖住宅、商业、公共设施等多类建筑形态。
中德生态园从最初仅有 30 家企业,发展到 3200 余家 24 个世界 500 强项目落户园区,项目总投资逾千亿元,年产值达 400 亿元,园区已基本形成智能家电、基因科技和集成电路三大引领性产业体系。零碳试验区建设中优化产业方向,坚持“三高两低”的原则,引进培育战略性新兴产业,规模化推广超低能耗建筑,促进产业链的完善和技术升级,为区域经济注入了强劲动力。
案例技术清单
本园区具体绿色低碳技术可分为建筑本体减碳技术、低碳智慧交通、可再生能源利用、地下综合管廊、综合水资源利用、垃圾回收利用、“光储直柔”配电技术、清洁建造、智慧低碳生活。
1.高效门窗系统与构造技术
采用通过 PHI 认证的高性能被动式外门窗,框材采用断桥铝、铝包木等,玻璃配置为三玻两腔双 Low-E 充氩气,并设置外遮阳系统,充分考虑冬季利用太阳能,夏季隔绝太阳能,考虑全年得失热量平衡。
2.外层墙体隔热处理技术
通过 XPS、EPS、岩棉、保温纤维等各类材料进行外保温设计,保温厚度在 200-250mm 左右,较常规建筑厚一倍,使得通过外围护结构的能量损失达到最低。
3.热桥阻断构造技术
严格控制建筑外围护结构热桥的产生,对建筑热桥节点采取断热桥或保温包裹措施,实现建筑无热桥构造,进一步降低通过外围护结构的能量损失。
4.高效新风能量回收系统
采用高效全热回收新风机组,冬季显热交换效率不低于 75%,全热交换效率不低于 70%,并带有冷热盘管对新风送分进行预处理,保证冬季送风温度不低于 16.5 度,兼顾夏季附加除湿要求,降低冬季的通风热损失和夏季的通风冷损失,同时为室内提供新鲜空气和无尘环境。
5.智能楼宇技术
整个园区智能化设施覆盖率 100%,人脸识别技术 100%覆盖,城区公共安全系统包括消防监管系统:对重点供配电节点电参数实时监测,动态监控覆盖 100%,各类安全保障设施,消防栓、紧急呼叫等智能化覆盖 100%;公共安全系统:具备人脸识别能力、车牌识别能力、车流人流监测分析能力,设备的能力覆盖率100%;综合应急指挥调度系统,营建安全社区环境。
城区开发社区智慧交通服务系统,建设覆盖主要道路、公交场站、居民小区、公共场所的智慧交通出行引导设施,建立交通数据实时采集发布共享和运营调度平台,提供道路交通实时路况、出租车即时呼叫、智能停车引导、公共交通信息等服务,打造智慧交通出行服务体系。
6.光储直柔系统(PEDF)
配置智能绿塔“光储直柔”配电系统。智能绿塔内设置一套直流微电网,以新能源分布式光伏系统为主体,构建光、储、直、柔性电力微网系统,实现源网荷储相互之间的交互能力、优化匹配、高效用能。
(1)光伏系统:智能绿塔屋面设置光伏发电系统,系统装机容量约为452kWp;
(2)储能系统:储能电站功率250kW,储能容量500kWh,为保证储能电站安全,储能电站采用室外集装箱式一体化储能模块(液流电池);
(3)直流微电网:绿塔设置一套直流微电网,以直流配电的形式,用公共直流母线将分布式光伏、储能、直流负荷和建筑系统柔性控制平台等系统融合起来,构成一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统;
(4)“光储直柔”建筑系统柔性控制平台:系统基于云边端架构,采用物联网、云边端协同、大数据、AI智能分析技术,可预测光伏发电量、建筑负荷用电量,接受电网需求侧响应,制定储能及充电桩(电动汽车)充放电策略,确保绿塔及社区微网内部电压稳定并给出系统负荷柔性调节裕度。
7.BIM建造技术
项目建设过程中积极采用计算机网络和管理软件等技术进行绿色生态施工信息化管理,绿色生态施工示范工程宜配置远程视频电子监控系统,可采用 BIM 技术进行工程建造的集成管理。建设过程中可运用 BP 法计算项目的关键路径,时差等,为制定合理的项目计划提供科学依据。项目应用信息化手段进行绿色生态运营管理,设置绿色生态运营管理信息系统,建筑工程、设施、设备、部品、能耗等档案及记录齐全。
8.循环资源技术
综合水资源利用:园区根据用户对水质的不同要求,采用分质供水系统。规划再生水用于道路浇洒、绿化用水、部分公共建筑冲厕用水以及工业用水等,可有效节约淡水资源。规划中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段,实现雨水系统径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水的资源化利用,建设海绵城市。
通过再生水和雨水的综合利用,提高非传统水源利用率。应用灰水循环使用装置,有机衔接雨水花园,建立用户、社区、城市三级水资源循环利用系统,提升城市水资源综合利用效率年径流总量控制率达到 85%以上,达到国内领先水平。建设水生态安全社区和节水低碳生态住区,生活用水回收利用率 100%,非传统水源利用率达到 40%,远超《绿色生态城区评价标准》≥5%标准。
垃圾回收利用:项目建立源头减量化机制,在产品制造阶段,产品设计阶段考虑产品废弃后材料回收利用效率,延长产品使用寿命,产品采用环境友好型材料,如绿色包装等;在产品使用阶段,鼓励用户使用寿命长的产品,激励企业无纸化办公,尽量减少耗材使用,建立鼓励机制,减少使用一次性用品;在产品废弃阶段,建立旧物交换、旧物捐赠机制,鼓励在用户层面进行垃圾第一次回收利用,鼓励工业垃圾就地资源化,提高垃圾利用率。
项目建立生活垃圾分类收集、管理、消纳制度,垃圾分类纳入全市垃圾分类试点小区范围。园区全面采用真空垃圾收集系统,在小区合适位置设置真空垃圾投放口,压缩后通过垃圾压缩箱进行密闭输运,接入市政真空垃圾管道。保证生活垃圾实行 100%分类,真空垃圾收集系统 100%覆盖,垃圾回收利用率≥60%。
9.多能互补技术
重点构建涵盖分布式天然气冷热电联供、地源及空气源热泵、水蓄能、冰蓄冷、电蓄热、太阳能光热等多能源联合供能系统,满足用户冷、热、电、汽等多种用能需求,实现能源综合利用率85%,可再生能源渗透率100%。
零碳试验区全面应用太阳能光伏光热、空气源、地热源等可再生能源。建筑屋顶太阳能光电、光热 100%覆盖,预计光伏安装面积约 3.4 万平方米,装机总量约 5.4 MWp,可实现年发电总量约 630 万 kWh,以分布式光伏系统为主体,以智能绿塔为智慧能源管控中心,构建光、储、直、柔性电力微网系统。供暖需求与供冷需求以空气源热泵为主,利用电力补热,后期通过外购绿电实现可再生能源利用率 100%,清洁能源利用率 100%。
结合中德未来城小学操场等公共区域设置地源热泵系统,提高地热能利用率,扩大可再生能源应用水平,园区地源热泵系统年供热 1200MW,供冷1900MW,可为园区 4.5 万平方米建筑(核心区绿塔,酒店及商业)提供冬季全部热源及部分冷源(不足部分由空气源系统提供),充分利用这些绿色能源减少园区碳排放。
10.地下综合管廊
中德生态园区统筹地下管线建设,建成总长近 4 公里的国家地下综合管廊试点工程,在铁路交叉点、主干道交叉点等关键部位分布式设置综合管廊,预留管道空间;给排水、电力、通信、热力等所有地下管线结合市政道路一次性同步建设,彻底解决 “马路拉链”问题。
中德未来城零碳试验区地下综合管廊 1300 米,电力、电信、给水、再生水等管线统一入廊,为社区能源运行提供可靠保障。
特点分析
维度一:典型气候区
1)价值体现:
对德国被动房技术的“中国化”再开发:引入德国PHI被动房技术,获批40余项被动式建筑领域实用新型专利,建立完整的被动房技术体系,包括高效外墙保温系统、建筑无热桥构造、高性能外门窗及遮阳系统、良好的建筑气密性、高效热回收新风机组等。青岛属于寒冷地区,应满足冬季保温要求,部分地区兼顾夏季防热。中德生态园保温层较常规建筑厚一倍,使得通过外围护结构的能量损失达到最低。高性能外门窗及遮阳系统充分考虑冬季利用太阳能,夏季隔绝太阳能,考虑全年得失热量平衡。“带热回收的新风系统”集成高效除湿/加湿模块,解决青岛沿海地区夏季高湿、冬季干燥的问题。除此之外,项目结合青岛气候带特征制定本土化标准,规模化推广超低能耗建筑。
2)借鉴意义:
严寒寒冷地区(如东北、华北):可更直接借鉴其高性能保温与气密性技术,但需重点关注热桥处理和新风防冻。
夏热冬冷地区(如长江流域):可参考中德生态园的“湿热解决方案”,重点是保温、隔热、遮阳、除湿的集成设计。
温和地区/夏热冬暖地区(如华南):借鉴其遮阳和防潮技术,但可能需降低保温性能要求,强化自然通风设计,其高效除湿技术是关键。
维度二:区域能源下节能低碳
1)价值体现:
能源系统的多元化与地域性:多能互补(天然气三联供、光伏、地源热泵、空气源热泵)并非新技术,但其价值在于集成优化与智慧调控(泛能网)。园区泛能网系统在充分利用清洁能源和可再生能源的基础上,建立化石能源与可再生能源的循环利用、集中式与分布式相结合、独立系统和混配系统相耦合的1托N式泛能网系统,以若干个子泛能站组成区域泛能网。从能源的生产、储运、应用与再生四个环节提高能源综合利用效率,降低污染物排放,提升能源系统的运行保障水平和生态园区能源供应系统的智能化水平。
2)借鉴意义:
各地应立足自身能源结构,选择适宜的主导能源和辅助能源组合,根据自身区位特点、资源可及性与用能负荷特征,推动符合本地实际的多能互补体系建设,并依托数字化手段实现智能调控与动态平衡,基于本地化条件、系统化思维和智慧化管理的能源规划方法。
维度三:新建建筑
1)价值体现:
追求“极致性能”的范式引领:项目形成可量化的零碳指标体系,涵盖碳排放、能源、建筑等40项指标,建立完善的零碳指标体系,并长期指导试验区建设,保障零碳排放目标。指标体系包含碳排放水平、空间布局、能源、建筑、交通、资源循环利用、管理与服务、公众参与等多个评价角度,并按时间、空间维度分别进行划分,全面指导建设进程,确保建设完成后达成零碳排放的目标。
2)借鉴意义:
各地可借鉴其系统化的指标控制方法、模块化建造方式和能效提升策略,结合本地气候条件、资源禀赋和产业基础,建立符合自身发展定位和资源禀赋的“本地化低碳指标体系”,推动新建建筑迈向超低能耗乃至零碳目标,加速建筑行业绿色转型。
维度四:建筑规模(单体建筑 vs 建筑园区)
1)价值体现及借鉴意义:
以节水为导向的水资源闭环管理与海绵城市设施集成:将建筑中水回用、雨水收集、生态湿地净化与海绵城市设施(透水铺装、下凹式绿地等)整合为一个水循环系统。其价值在于不仅节水,更减轻了市政排水压力,实现了水生态、水资源、水环境的“三水”统筹管理,形成了可复制的水系统韧性构建模式。
“无废园区”框架下的固废全流程资源化路径设计:园区的借鉴意义不在于单一的垃圾处理技术,而在于构建了从“源头分类-智能收集-资源化处理-末端利用”的全流程管理体系。例如,将有机垃圾处理后制成堆肥回用于园区绿化,实现了废物作为“错位资源”的园区内部循环,为区域级“无废城市”建设提供了微缩样板。
以“慢行优先”和“车网互动”为核心的绿色交通系统整合:零碳试验区落实“公交优先”、“绿色出行”发展战略,建设新能源公交体系。采用窄街区、密路网空间布局,打造自行车、行人友好街区。
零碳试验区“一环、一横、两纵”的主干道路网络和畅通串联的绿脉路网使居民步行可达社区各处,按照规划车位 100%预留充电设施安装条件,达到低碳舒适出行的目的,推动了交通与能源两大系统的深度融合与双向赋能。
关键技术产品及供应商目录
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技术类别 |
产品名称 |
产品供应商 |
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被动式技术 |
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自然通风技术 |
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山东龙盾智能技术有限公司 |
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遮阳技术 |
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望瑞门遮阳有限公司 |
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围护结构技术 |
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高效门窗系统与构造技术 |
被动门窗系统 |
青岛宏海绿能有限公司 |
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能源设备和系统 |
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高效新风能量回收系统 |
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山东环都拓普暖通设备有限公司 |
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蓄冷技术 |
蓄能水池 |
北京英沣特能源技术有限公司 |
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可再生能源技术 |
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地源热泵技术 |
浅井 |
地矿五院 |
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低碳建造技术 |
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BIM建造技术 |
数智一体化建设 |
上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 |
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区域能源技术 |
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集中能源站技术 |
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中建一局有限公司 |
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综合管廊技术 |
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中建一局有限公司 |
案例来源:本案例来自住建部“四好”案例