城市如何实现碳达峰碳中和

2021-6-25 15:37 来源: 第一财经 |作者: 仇保兴

建筑节能减碳


第一,建筑全生命周期碳排放约占全社会排放量的一半。据《中国建筑能耗研究报告(2020)》,从2005年到2018年,我国建筑全过程碳排放变动趋势,建筑全生命周期碳排放量达到了49亿吨(约占全社会碳排放的48%),并且碳排放主要集中在建筑运行和建材生产过程,而建筑施工碳排放只占其中的很小一部分。由此可见,计算建筑碳排放,判断一个建筑是否为高耗能,或低碳建筑,不能只考虑运行阶段的碳排放,而是应该从全生命周期来衡量碳的排放。

从当前建筑运行相关的二氧化碳排放状况来看,我国公共建筑的面积最小,但是耗能强度最大;北方采暖建筑总面积不大,但碳排放约为5.5亿吨。现在还有很多南方城市都在计划实行集中供暖,如不谨慎考虑,这将会明显增加这些城市的碳排放。我们的思想观念不能仍停留在工业文明搞大投资的传统理念上,也要更多考虑能耗和碳排放的问题

第二,基于三个原因,我国住宅运行耗能明显低于发达国家。我国每平方建筑平均能耗强度远远不及美国、英国、加拿大等资本主义国家。美国的人口不到我国的1/4,但是所消耗的建筑能耗远比我们要高,一个美国人的建筑能耗相当于5个中国人。为什么这么高呢?主要有三个原因:一是中国人人均面积约为40平方米,而平均每个美国人则拥有住宅达85平方米;二是我国住宅主要用的是分体空调,而美国住宅主要用集中空调;三是我国家庭不用烘干机,而烘干机在美国基本属于必需品,正是由于这几个因素,使得中国人均建筑能耗要比美国低的多。对我国建筑尤其是住宅实行每个房间安装一个空调是最节约的模式,分布式的能源供应和设施是最节能的,而“三联供”的集中供热模式从实践来看其实只适用于我国北方城市。

第三,绿色建筑能为城市碳中和提供基础性贡献。绿色建筑有一个重要的特征,即能够在建筑全生命周期体现节能、节水和节材。例如建筑材料如果是本地生产的,没有长距离的交通成本基本属于低碳,但是如果是从意大利进口的建筑材料,那就得加上运输过程中的碳排放,这显然属于高碳项目。

绿色建筑第一次颠覆了我国传统的建筑碳排放计算标准,这也使技术人员掌握了国际通用的能耗计算标准。绿色建筑还有个别名为“气候适应性建筑”,即建筑的能源系统和围护结构能够随着气候的变化而自行调节,使建筑的用能模式发生适应性变化。例如夏天的时候可以把多余的热量储存在地底下,使土壤成为一个热储存器,到冬天的时候又把这些热量取出来用于取暖。春天、秋天为什么能耗很低?因为这时候只需要开开窗户就行了。这套系统比较适用于冬冷夏热的广大长江流域。

值得注意的是,玻璃幕墙建筑虽被视为城市建筑现代化的标志,但是在南方地区却要谨慎大面积推广。玻璃本身的导热性能好,而隔热效果差,在夏天,太阳辐射热大,导致建筑内温度很高。但是如果这类全玻璃幕墙建筑建在哈尔滨等北方地区,由于北方城市一年中夏季时间短,常年的平均气温较低,则可以充分利用太阳光照射所能吸收的热量来调节室内温度,这时候的玻璃幕墙建筑则是节能的绿色建筑。

第四,建筑碳中和的关键在于社区级能源微电网。需要强调的是,建筑脱碳潜力在于社区“微能源”系统。将风能、太阳能光伏与建筑进行一体化设计,同时利用电梯的下降势能和城市生物质发电,利用社区的分布式能源微电网以及电动车储能组成微能源系统。

借助这个微能源系统,可以有效调节电网波动,例如在峰谷的时候,用电动汽车进行充电;当峰顶时,可以借用电动车所储电能反馈电网一部分电力,对电网用能进行调节。如果外部突发停电,社区也可以借助各家各户的电动车电能作为临时能源供应。但是这种模式面临的问题在于需要各地电网公司积极参与和推广这种做法。

第五,建筑内部的“鱼菜共生”系统有可能在将来发挥重要脱碳作用。国外已经开展了大量研究,绿色建筑的高级阶段可以发展为“鱼菜共生”系统,使日常食物能够在建筑内实现并就近供应。鱼菜共生是一种新型的复合生态体系,它把水产养殖与水耕栽培两种原本完全不同的农耕技术,通过巧妙的生态系统设计,达到在建筑内科学的协同共生,从而实现养鱼不换水而无水质忧患,种菜不施肥而正常成长的生态共生效应。

对于建筑节能减碳还需要建立一个负面清单:一是防止城市低密度发展,即防止美国式的过度郊区化;二是在南方地区或长江流域谨慎推行按建筑平方米计价的“集中供热”,以及“三联供”或“四联供”系统供能;三是在夏热冬暖或夏热冬凉地区谨慎使用大面积的玻璃幕墙;四是限制盲目建设超高层建筑,超高层建筑人均能耗要比普通建筑至少高15%;五是防止过度推行中央空调;六是农村谨慎消灭土坯房,实际上,夯土建筑每立方米比热容量约为混凝土的一倍,改良后的抗震夯土建筑不仅成本低廉也是最节能的,凝聚了过去老百姓的历史生活经验和古老的中华智慧。

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