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建筑領(lǐng)域“雙碳”技術(shù)路徑探析

發(fā)布時(shí)間:2023-04-27 16:59
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2020年9月22日,習(xí)近平主席在出席聯(lián)合國大會一般性辯論上鄭重承諾:我國二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值,努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[1]。此后,習(xí)近平主席先后在聯(lián)合國生物多樣性峰會、巴黎和平論壇、氣候雄心峰會等20余次的國際會議上重申了這一宏偉目標(biāo),并在中央經(jīng)濟(jì)工作會議、中央政治局會議等重要會議上多次強(qiáng)調(diào)這一戰(zhàn)略目標(biāo)。當(dāng)前,碳達(dá)峰碳中和工作已納入我國生態(tài)文明建設(shè)總體布局,將成為促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、推動實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。

 

我國建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀

建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

快速城鎮(zhèn)化帶動了建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展,我國建筑業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2007年–2019年,我國建筑建設(shè)的速度增長迅速,新增凈建筑面積從7億平方米快速增長至當(dāng)前的每年17億平方米左右。每年大量建筑的竣工使得我國建筑面積的存量不斷高速增長,2019年我國建筑面積總量約646億平方米,其中,城鎮(zhèn)住宅建筑面積為282億平方米、農(nóng)村住宅建筑面積228億平方米、公共建筑面積136億平方米。

建筑領(lǐng)域能耗現(xiàn)狀

建筑領(lǐng)域能耗主要分為建造階段能耗和運(yùn)行階段能耗,根據(jù)《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2021》,2019年我國建筑領(lǐng)域建造能耗為5.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占全國能源消費(fèi)總量的11%,高于全球5%的比例,其中,城鎮(zhèn)住宅、農(nóng)村住宅、公共建筑分別占比為69%、7%和23%。

我國民用建筑歷年建造能耗變化趨勢圖(2004年–2019年)

 

我國民用建筑歷年面積變化趨勢圖(2007年–2019年)

 

我國民用建筑運(yùn)行能耗(2019年)

建筑領(lǐng)域碳排放現(xiàn)狀

根據(jù)《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51366–2019),建筑的碳排放包含運(yùn)行階段、建造及拆除階段、建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段[4]。

 

我國民用建筑歷年建筑施工碳排放(1999年–2019年)

隨著建筑需求的不斷攀升、城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,我國每年新增建筑面積約20億平方米,加之在南方供暖市場逐漸擴(kuò)大、人們對美好生活追求不斷增長的情況下,我國建筑領(lǐng)域的碳排放量在未來10年內(nèi)仍會持續(xù)攀升。

建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰技術(shù)路徑

提升新建建筑能效水平

為盡快實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo),提升新建建筑能效水平是首要任務(wù)。據(jù)測算,如我國新建建筑能效按照“低能耗建筑→超低能耗建筑→近零能耗建筑→零能耗建筑”的路徑穩(wěn)步推進(jìn),我國建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰時(shí)間預(yù)計(jì)將提前到2030年;如新建建筑能效按照“超低能耗建筑右→近零能耗建筑→零能耗建筑”的路徑快速推進(jìn),我國建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰時(shí)間則有望提前至2027年。

隨著近年來建筑節(jié)能、綠色建筑和超低能耗公共建筑工作的不斷推進(jìn),提升新建建筑的能效水平發(fā)展出了一套“被動式技術(shù)降需求+主動式技術(shù)降消耗”的技術(shù)路徑:通過自然通風(fēng)、自然采光、遮陽、保溫隔熱等被動式技術(shù),降低建筑的能源需求;通過高能效空調(diào)機(jī)組、節(jié)能燈具、節(jié)水器具等主動式技術(shù),降低建筑能源資源消耗;以熱、電、氣等能源資源的綜合互補(bǔ)式利用,提升能源系統(tǒng)效率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新建建筑顯著的能效提升和碳排放降低。

 

建筑能效提升技術(shù)路徑

綠色建筑提質(zhì)增效

綠色建筑工作歷經(jīng)十余年的發(fā)展,已逐步從理念普及、試點(diǎn)項(xiàng)目推進(jìn)走向全面推廣、提質(zhì)增效的階段。2022年3月,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》,提出要提升綠色建筑發(fā)展質(zhì)量,通過推進(jìn)綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施,加強(qiáng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理;到2025年,城鎮(zhèn)新建建筑全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn),建成一批高質(zhì)量綠色建筑項(xiàng)目;采取“強(qiáng)制+自愿”推廣模式,適當(dāng)提高政府投資公益性建筑、大型公共建筑以及重點(diǎn)功能區(qū)內(nèi)新建建筑中星級綠色建筑建設(shè)比例[5]。

既有建筑綠色節(jié)能改造

既有建筑相對于新建建筑而言,最為關(guān)鍵的問題是其節(jié)能水平低、規(guī)模體量大。近年來,國家大力推行城市更新和老舊小區(qū)改造工作,故可以此為契機(jī)不斷推進(jìn)既有建筑綠色節(jié)能改造和公共建筑節(jié)能管理工作,以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模既有建筑的運(yùn)行碳排放降低。

可再生能源建筑應(yīng)用

建筑存在大量的供冷、供熱、衛(wèi)生熱水及用電需求,不同的能源供應(yīng)方式產(chǎn)生不同的能耗強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮、生物質(zhì)等自然、可再生的能源因其具有明顯的節(jié)能減碳效益,越來越受到我國乃至全世界的關(guān)注,并不斷加以推廣應(yīng)用。

建筑領(lǐng)域的可再生能源應(yīng)用主要包括生產(chǎn)電力和生產(chǎn)熱力兩種形式。

可再生能源的兩類建筑應(yīng)用,一方面可通過生產(chǎn)電力替代燃煤電廠排放的污染物,間接降低了建筑的碳排放;另一方面可通過生產(chǎn)熱力替代燃煤/燃油/燃?xì)忮仩t、燃?xì)鉄崴鞯冉ㄖa(chǎn)生的直接碳排放,對建筑領(lǐng)域盡早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和具有重大意義。

建筑電氣化及電力脫碳

對于建筑領(lǐng)域而言,其直接碳排放主要源自燃油或燃?xì)忮仩t供暖、燃?xì)鉄崴鞴┬l(wèi)生熱水和炊事用燃?xì)庠罹,推動建筑電氣化,用各類熱泵替代鍋爐或燃?xì)鉄崴、使用電氣化爐灶,可有效減少建筑的直接碳排放;通過大力發(fā)展低碳甚至零碳的可再生能源電力,降低電力供應(yīng)的碳排放因子,可進(jìn)一步減少建筑的間接碳排放。

因此,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),大力發(fā)展可再生能源,推行建筑電氣化是我國建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和的重要舉措[6]。

建筑領(lǐng)域碳中和技術(shù)路徑

立體綠化及綠化碳匯

基于自然的碳中和路徑主要體現(xiàn)在“保護(hù)森林、改進(jìn)農(nóng)田管理辦法、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)辦法以及保護(hù)和再造濕地”三個(gè)方面[8],因此,利用生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收抵消生活生產(chǎn)中的碳排放,通過基于自然途徑吸收或進(jìn)行減排是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)不可或缺的,也是高效快速的途徑之一。

建筑材料吸附固碳

建筑在建造和使用的過程中通常會產(chǎn)生能源資源消耗和碳排放,但如采用木結(jié)構(gòu)建材或帶吸附二氧化碳功能的建材,也可實(shí)現(xiàn)建筑的吸附固碳,為建筑領(lǐng)域的碳中和作出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

建筑全過程碳排放中建材生產(chǎn)階段碳排放占比較高,因此,如能從建筑材料生產(chǎn)階段加以減碳固碳方面的考慮,將對我國建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)起到巨大的推動作用。根據(jù)王崢、郭振偉[11]的調(diào)查研究,當(dāng)前具備量產(chǎn)和規(guī);墓烫冀ú募夹g(shù)包括以下幾種:

一是混凝土固碳技術(shù)。

二是混凝土添加劑技術(shù)(二氧化鈦)。

三是鎂質(zhì)水泥。

結(jié)語

在當(dāng)前建筑行業(yè)仍然處于快速發(fā)展和人們對生活水平要求越來越高的背景下,建筑領(lǐng)域在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和任重而道遠(yuǎn),需要廣大建筑從業(yè)人員一起努力,從規(guī)劃設(shè)計(jì)階段源頭控制到建造運(yùn)行環(huán)節(jié)提升管理水平來實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞:建筑,領(lǐng)域,雙碳,技術(shù),路徑,探析,2020年,9月,22日