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中国建材报 | 建筑业减碳的专家视角

来源:中国建材报    


建筑行业是我国的碳排放“大户”。据中国建筑节能协会去年年底发布的《中国建筑能耗与碳排放研究报告(2021)》显示,2019年全国建筑全过程碳排放总量为49.97亿吨二氧化碳,占全国碳排放的比重为50.6%。其中,建筑运行阶段碳排放21.3亿吨二氧化碳,占全国碳排放的比重为21.6%。在“双碳”目标下,建筑行业如何摘掉“高碳”帽子?

近日,在由中国建筑节能协会主办的第二届中国建筑节能行业助力碳达峰碳中和推进大会暨宣传周系列活动上,多位行业专家围绕“绿色节能低碳,建筑砥砺前行”主题,探讨了“双碳”背景下,城乡建设领域建筑绿色节能低碳发展的国家战略、技术方向及解决方案,为建筑业如何减排提供了更多思路。


“光储直柔”将成建筑节能新方向


“光储直柔”(PEDF),是在建筑领域应用太阳能光伏(Photovoltaic)、储能(Energy storage)、直流配电(Direct current)和柔性交互(Flexibility)四项技术的简称,是发展零碳能源的重要支柱,有利于直接消纳风电光电。随着我国碳减排工作的逐渐落地,以及风电光电的大量应用,“光储直柔”有望成为建筑节能新方向。

“在全面践行‘双碳’目标的背景之下,建筑行业应为电力系统‘零碳化’作出应有贡献。这意味着电力系统要实现革命性转变,从目前以化石能源为基础的集中式电力系统转为以可再生电力为主的集中与分布结合的新型电力系统。新型电力系统中风电光电将占发电装机容量的80%以上,发电量的60%以上。”中国工程院院士、中国节能协会理事长、清华大学教授江亿在报告中强调,要发展风电光电,就必须破解两大难题。

一是在什么地方安装风电光电,因为风电光电都属于低密度电源,需要大量的安装空间;二是解决发电的变化与用电需求的变化不一致问题。而通过“光储直柔”配电模式,可实现建筑柔性用电,有效消纳自身光伏和远方风电光电,实现零碳电力运行。值得关注的是,在推广方面,需要关于电力系统政策机制的调整,而且新能源汽车充电桩建设是“光储直柔”建筑配电的重要组成部分。

中国建筑节能协会会长、住房城乡建设部建筑节能与科技司原巡视员武涌同样认为,未来10年建筑能源的方向是“光储直柔”。据预测,直流建筑相关行业产值约7000亿元/年,到2030年累计达3.6万亿元,因此要构建支撑建筑领域“双碳”目标落地的技术体系,而这些颠覆性技术或将在未来成就建筑节能领域的蓝海市场。其次,还要构建适应“双碳”目标的标准体系、构建促进“双碳”目标的政策法规体系、构建符合低碳时代的市场体系,构建支撑“双碳”目标实现的能力体系。

“未来建筑将呈现高电气化率、高比例建筑场地内光伏、高比例柔性直流用电设备、安装储能装置和智能充电桩、具备与城市电网互动的能力等特征。”深圳市建筑科学研究院股份有限公司副总工程师、中国建筑节能协会光储直柔专委会秘书长郝斌认为,近年来建筑节能成效显著,但围护结构在建筑节能中的整体贡献正逐渐减弱,而终端电器数量的增长和数字化呈现上升趋势。未来,电气化是减少直接排放的必然选择,电力在终端能源消费中的占比将大幅提高,可再生能源在电力供应中的占比也将大幅提高。在这种情况下,“光储直柔”配电模式有望成为新能源发展下对配电调控模式的新需求。


数字技术可赋能建筑碳减排


根据全球电子可持续发展推进协会(GeSI)研究显示,数字技术在未来10年可助力行业减少20%碳排放。主要通过智慧建筑、智慧能源、智慧制造、智慧生活等领域实现。由此可见,数字技术对于建筑减碳的重要性。

围绕这一话题,中国建筑股份有限公司原总工程师、中国建筑集团有限公司战略研究院特聘研究员、住房城乡建设部建筑工程质量标准化委员会主任委员毛志兵指出,目前存在建筑碳排放量大,建筑业管理链条长、涉及环节多、精准管理难,以及绿色建筑、绿色改造涉及一定的增量成本等挑战,在“双碳”目标下,涉及建筑设计、施工及运营全过程的产业链将产生变革。当前,在新材料、新装备、新技术的有力支撑下,工程建造正以品质和效率为中心,向绿色化、工业化和智能化程度更高的“新型建造方式”发展。

北京建筑大学建筑大脑研究院常务副院长、中国建筑节能协会智慧建筑专委会秘书长王佳则提出,当前建筑建造和拆除阶段碳排放已基本达峰,建筑运行碳排放仍然呈现增长趋势,是建筑碳排放达峰的关键。建筑部门应该以更积极的态度,更先进的技术手段和强制性的政策措施,加速达峰时间,消减达峰峰值,助推我国碳达峰碳中和目标的实现。就目前情况而言,当前建筑业数字化水平有待提高,全寿命周期节能降碳亟需高效数字化手段。

王佳表示,建筑从低碳设计、智慧建造,到完成交付,并由建设期向运维期过渡,各阶段都需要打通阶段信息壁垒。可行的方式之一是依托BIM在各阶段实现数字化资产及交付成果,打通设计、建造、交付、运维的多源异构数据,并通过BIM的数据协同共享平台,充分利用前期建设成果,实现智慧低碳运行。

另外,新型建筑工业化同样能促进建筑业的绿色发展。

“建筑工业化同样是促进建设领域实现‘双碳’目标的有力抓手,是全面促进建设领域高质量发展的必由之路。”住房城乡建设部建筑杂志社社长、中国建筑节能协会新型建筑工业化与绿色发展专委会主任委员文林峰指出,近年来,凭借“快速、集成、高效”的建造特点,装配式展现了较好的应用前景。目前,装配式发展已经到了从政府主导推进,到企业积极主动作为的阶段,尽管存在缺乏系统性、标准化短板、观念滞后、质量不稳定、优秀范例少、区域不均衡、效率不突出等问题,但发展态势仍然很好。当前,面临的重要任务:一是系统化理念,如设计与装修设计一体化;二是标准化建设;三是先进的技术体系;四是装配化装修的集成、品质、寿命;五是研发应用先进配套的材料、推广精益施工。“要想实现装配式高质量发展目标,一定要‘四驾马车’共同发力,即采用工程总承包方式,要跟智能制造相结合,要与BIM信息技术结合,全过程咨询建筑师负责制。”文林峰说。


规模化发展超低、近零能耗建筑是有效方式之一


在建筑节能的实施过程中,推广超低、近零、零能耗建筑无疑是建筑行业应对气候变化,助力“双碳”目标最有效方式之一。

对此,全国工程勘察设计大师、中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院院长徐伟指出,建筑能耗、碳排放量和人口与城镇化率、建筑面积、建筑用能强度、建筑用能结构四个因素紧密相关。基于我国建筑用能与碳排放特点,根据国家“双碳”目标政策方向、低碳/零碳建筑技术发展现状与潜力,他提出了实现建筑碳中和的三条路径,即以“建筑提效”为核心的节能强规提升优先路径、“建筑表面光伏发电”为核心的建筑光伏应用优先路径、以“能源全域电气化”为核心的清洁电网依赖优先路径。

中国工程院院士、全国工程勘察设计大师、中国建筑设计研究院有限公司总建筑师崔愷提出,绿色建筑不仅是“四节一环保”的,而且要营造人们绿色工作和生活的空间,不仅是从空间到技术的创新集成,更要做到回归节俭的生活理念,创造绿色建筑新美学。至于如何创新?他表示,重要的一点是提升对既有建筑资源的长效化利用,少拆除、多利用,然后再巧妙地运用轻型化材料对建筑进行加固,并创造节能空间,比如通风采光、设置半开放空间等。

近年来,随着北方清洁取暖行动的全面推进,我国农村生活用能和碳排放已开始处于下降趋势,但技术路径如何设计至关重要。对此,清华大学建筑学院副院长、教育部“长江学者”特聘教授杨旭东提出,下一步,煤炭即将完成在农村中的历史使命,而生物质未来将再次承担零碳燃料重任。值得关注的是,空间是制约发展太阳能、风能、生物质能等可再生能源的关键因素,而农村空间广阔,因此农村能源具有广阔的发展前景。他建议农村地区大力发展零碳建筑、零碳乡村等,力争从单纯能源消费者转变为能源生产者、消费者。

中国建筑节能协会副会长李德英提出,建筑行业是决定一个城市碳中和是否成功的关键因素,而建筑节能是实现城市碳达峰碳中和的关键因素。技术路径主要有能效提升、绿色建筑、超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑、高效供能系统、数字转型等。


建筑运行阶段碳减排是重中之重


据了解,当前建筑物化阶段碳排放已基本达峰,但建筑运行碳排放仍然呈现增长趋势。因此,推动建筑运行阶段能源系统的低碳化是重中之重。

“当前我国既有建筑改造提升工作量巨大,容易造成峰值高、碳中和困难。”对此,中国建筑节能协会总工程师杨西伟指出, 至2020年年底,既有建筑总量约700亿平方米,其中节能建筑面积超过238亿平方米,需要节能改造建筑的460亿平方米。即便新建建筑中少部分是零能耗,但大部分还是会存在新增能耗,如果要求总能耗2030年达峰,就必须对部分既有建筑进行节能改造,降低能耗。对于保温行业来说,基本对策一是抓好技术产品,既要研发好的技术产品、好的保温隔热系统,又要抓好技术产品质量。二是抓好标准,既要抓研究编制高质量技术工程标准,又要按标准组织合格质量的生产活动,包括生产、供应和施工、运维等。

门窗是我国建筑物部分中节能性最薄弱的环节,通过门窗流失的能源占整个建筑能耗的50%以上。因此,在碳中和背景下,提升建筑门窗节能是减少建筑运行阶段碳排放的关键因素之一。

河北奥润顺达门窗有限公司总工程师魏贺东指出,门窗就像一件散热的电器,时刻都在散失热量,要想关掉建筑能耗黑洞的主阀门,采用超低能耗外窗+遮阳的一体化系统是个不错的选择。据了解,按照国际惯例门窗造价占单位面积房价的比例为10%。而以北京为例,平均房价为4万元/平方米,如果采用断桥铝窗,价格按1000元/平方米计算,则窗户成本约为250元/平方米,比例仅约为0.63%,塑钢窗占比更微乎其微。如果采用超低能耗建筑外窗+遮阳的一体化系统基本可与国际接轨。值得关注的是,被动房绝不是各项技术、产品的简单叠加,而是一套设计与施工、核心产品、运营维护于一体的高科技集成系统。


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