碳排放大戶建筑業節能減排探究

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隨著城鎮化的持續推進，建筑行業逐步成為碳排放的大戶。在“雙碳”目標下，其面臨著較為艱巨的節能減排任務。近日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》，明確提出“實施建筑領域碳達峰、碳中和行動”。本期，中國城市報記者邀請到清華大學建筑學院副院長、教育部長江學者特聘教授林波榮，為建筑行業節能減排開出“綠色藥方”。

一、我國建筑行業碳排放總量居全球首位

中國城市報：如何理解建筑行業碳排放？其具有哪些特點和趨勢？林波榮：根據IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）體系的定義，4個主要碳排放部門為工業、建筑、交通、電力。其中，建筑部門的碳排放主要指其運行時產生的碳排放，可分為直接碳排放和間接碳排放。直接碳排放是在建筑行業發生的化石燃料燃燒過程中導致的二氧化碳排放，包括直接供暖、炊事、生活熱水、醫院或酒店蒸汽等導致的燃料排放等；間接碳排放是外界輸入建筑的電力、熱力包含的碳排放，其中熱力部分又包括熱電聯產及區域鍋爐送入建筑的熱量；此外，還有非二氧化碳溫室氣體的排放。從全壽命周期的碳排放量看，建筑運行階段占比約為70%—90%，建材生產占比約10%—30%，建造約占1%，拆除占約1%；從單位時間看，建材生產碳排放強度最高。我國建筑建造和運行階段，相關二氧化碳排放占我國全社會總二氧化碳排放量的比例約為42%。因建筑規模大，我國建筑行業排放總量居全球首位。眼下，直接排放仍在增長，但增速放緩，預計未來增速將保持下降趨勢。

二、建筑業減排存在四個誤區

中國城市報：“雙碳”目標下，我國建筑行業碳排放應制定怎樣的目標？目前面臨哪些難題？林波榮：如果立即開始優化能源結構，如城市減少天然氣使用、農村推廣煤改電或生物質能、電力部門采取措施降低排放因子等，建筑行業將在2025—2030年間實現碳排放達峰。也就是說，建筑業如果勇擔責任，有可能在“十五五”中期實現碳達峰目標。對標2060年碳中和目標，我國建筑行業宜在2050年左右實現近零排放。但目前，“雙碳”目標下，建筑業減排還存在四個誤區。第一個誤區是，碳中和即各行業零排放。“雙碳”目標的落實，不是簡單地要求四個主要碳排放部門達到碳達峰和碳中和，這既不科學也不現實。2060年全社會碳中和并非是各行業碳排放總和為零，預計屆時仍有15億噸左右的碳排放量。這個過程中，跨部門協同才能實現效益最大化，在不影響經濟發展的同時，實現科學系統減排。需要特別提醒的是，一些“示范項目”簡單化地全部依托外部綠色電力輸入實現碳中和，難以推廣和示范。第二個誤區是，建筑行業碳中和就是零碳建筑。建筑業減碳路徑不等于全面構建零碳建筑，這既缺乏規模效益，也無跨行業協同，成本很高。從國內各地住建部門的補貼和工程實踐來看，超低能耗建筑的增量成本約600—1000元/平方米，甚至更高。要實現建筑零能耗和零碳排放，增量成本會更高。如果想要讓成本降低一半，一個可探索的方案是推廣“建筑+交通”雙向儲/供電模式。具體而言，可以推廣“一車一樁”的智能充電樁，利用電動車電池的雙向充放電，為建筑用電零碳提供支撐。比如白天充電樁給電動車充電，夜間電力不足時電動車給建筑充電，這樣就可以解決一半以上的外部電力補充問題。或者在建筑、軌道交通等的屋頂和立面安裝PV（塑料建筑模塊），解決建筑少部分用電問題；推廣冰/水蓄冷、風機水泵電梯變頻等需求側響應技術，解決剩余用電問題。第三個誤區是，只抓新建忽視既有。有的城市既有建筑面積占比已達八成以上，其中2000年前建成的建筑面積約占1/4，普遍存在節能標準落后、墻體窗戶等圍護結構老化、碳排放強度大等問題。如果我們只抓新建，事實上只抓住了真正排放中的很小一部分問題。對此我建議，首先調整既有建筑改造的重點、措施和經費使用方向。實操時，保溫層改造補貼可以用于窗戶改造、電氣化補貼或熱力管網改造等收益投入比更高的方面；取消光熱補貼，加大光電補貼；逐步淡化超低能耗補貼，調整為對既有建筑采用低碳、零碳措施的補貼。其次，率先推進公共建筑低碳節能改造，逐步推進居住建筑低碳節能改造。最后，強化公共建筑能耗限額管理工作，提高建筑能源系統運維水平。這就要重視運維專業化程度，提高運維團隊專業化水平；鼓勵應用智能建筑能源運營系統，研發碳排放精準識別與計量技術，基于人工智能的建筑智慧運維及與區域零碳能源的精準協同和高效調控技術。第四個誤區是，減碳等于節能，缺乏碳排放清單分析，延續傳統思路。行業的觀念要改變——節能不等于低碳，低碳也不一定節能；對太陽能光熱不應該再補貼，應該大力補貼光電；對熱水器的補貼，應著重在含二氧化碳工質的熱泵熱水器上。然后是需要做碳排放清單分析，統籌重點，優化方案。一個建筑或者某一個城市建筑行業的碳排放情況要用數據說話。比如燃氣是否要全部電氣化？就得根據數據進行具體分析。不同地區、不同人員結構、不同建筑用途和功能，碳排放情況都是不一樣的，不要一刀切，要科學系統地解決問題。

三、形成以低碳建材為主的建筑新格局

中國城市報：為實現建筑業低碳轉型，您認為還需要注意哪些方面？有哪些具體的建議？林波榮：首先是源頭減量。在排放源頭減少碳排放，對新建筑而言很重要，對既有建筑也是如此。要形成以低碳目標為導向的設計方法，要把空間減量和設備減量結合起來，突破以減量為導向的全過程設計優化的方法。能耗和碳排放都需要從強度、空間和時間三個維度來考慮，不要簡單地只考慮強度的降低，要考慮空間跟時間的關系。其次，要建立全新的低碳環境價值觀和系統設計新理念。我們的建筑要實現低碳，一方面要改善環境，滿足人的需求；另一方面要有碳排放的天花板限制，只有強調建筑適應氣候，強調部分時間、局部空間的使用環境營造方式，才能在低碳和健康兩個目標方面實現統籌。在應對設計策略上，則要進一步強調個性化、自然化、健康化。需要注意的是，這些創新不能只關注環境、能耗，還要關注低碳的結構體系使用，關注建材的低碳化利用。不同結構體系的住宅，碳排放高低相差60%以上，公共建筑甚至高出幾倍以上。因此，一定要用政策、標準、價格等方式來引領、規范結構體系。與此同時，建議形成以低碳建材為主的建筑新格局，減少水泥鋼筋、玻璃等高碳建材的使用，鼓勵多用各種低碳建材，例如逐步強調植物纖維殘渣等新型環保建材。發達國家已出現很多這樣的例子，我國需要實現規模化發展，從而大幅降低成本。再次，在能源資產方面，要因地制宜考慮供暖熱水的電氣化和可再生化。北方地區要考慮通過技術創新推廣低碳、零碳的供暖系統，當然在實際情況中，不一定所有的功能必須達到零碳，可能有10%—20%的供暖依然會產生碳排放。碳基能源和可再生能源進行結合或許效率更高。建筑的炊事熱水，包括酒店賓館的蒸汽等特殊用途，目前都沒有太大的技術問題，關鍵是要降低成本，要促進文化價值觀的轉變。目前，很多地方都在提“光儲直柔”（光伏、儲能、直流配電、柔性交互），但我們要清醒地認識到，“光儲直柔”只是其中的一個手段，關鍵是全電氣化的建筑能夠柔性地跟電力網進行調配。“光儲直柔”的關鍵是“柔”，光伏蓄電池和直流化都是手段，不一定都把光伏蓄電池直流化百之百地安裝在建筑內，還是要考慮從園區層面進行統籌。最后，要關注各種顛覆性的低碳技術使用。比如既有建筑的智慧運維，包括基于“數字孿生”的實體空間和虛擬空間環境能耗的統籌優化，利用多維環境將能源場和人體健康關聯起來，通過挖掘海量數據、優化空間流線，用非常低的碳排放構建健康的人居環境。大量的人工智能技術值得期待，而且有可能是顛覆性的。

作者:鄭新鈺 單位:中國城市報