2020年9月22日,習近平主席在出席聯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年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和[1]。此后,習近平主席先后在聯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,并在中央經濟工作會議、中央政治局會議等重要會議上多次強調這一戰略目標。當前,碳達峰碳中和工作已納入我國生態文明建設總體布局,將成為促進我國經濟社會發展全面綠色轉型、推動實現高質量發展的重要舉措。
建筑行業發展現狀
快速城鎮化帶動了建筑業持續發展,我國建筑業規模不斷擴大。2007年–2019年,我國建筑建設的速度增長迅速,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,城鎮住宅建筑面積為282億平方米、農村住宅建筑面積228億平方米、公共建筑面積136億平方米。
建筑領域能耗現狀
建筑領域能耗主要分為建造階段能耗和運行階段能耗,根據《中國建筑節能年度發展研究報告2021》,2019年我國建筑領域建造能耗為5.4億噸標準煤,占全國能源消費總量的11%,高于全球5%的比例,其中,城鎮住宅、農村住宅、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)
我國民用建筑運行能耗(2019年)
建筑領域碳排放現狀
根據《建筑碳排放計算標準》(GB/T51366–2019),建筑的碳排放包含運行階段、建造及拆除階段、建材生產及運輸階段[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大、人們對美好生活追求不斷增長的情況下,我國建筑領域的碳排放量在未來10年內仍會持續攀升。
提升新建建筑能效水平
為盡快實現建筑領域碳達峰與碳中和目標,提升新建建筑能效水平是首要任務。據測算,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”的路徑穩步推進,我國建筑領域碳達峰時間預計將提前到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,我國建筑領域碳達峰時間則有望提前至2027年。
隨著近年來建筑節能、綠色建筑和超低能耗公共建筑工作的不斷推進,提升新建建筑的能效水平發展出了一套“被動式技術降需求+主動式技術降消耗”的技術路徑:通過自然通風、自然采光、遮陽、保溫隔熱等被動式技術,降低建筑的能源需求;通過高能效空調機組、節能燈具、節水器具等主動式技術,降低建筑能源資源消耗;以熱、電、氣等能源資源的綜合互補式利用,提升能源系統效率,進而實現新建建筑顯著的能效提升和碳排放降低。
建筑能效提升技術路徑
綠色建筑提質增效
綠色建筑工作歷經十余年的發展,已逐步從理念普及、試點項目推進走向全面推廣、提質增效的階段。2022年3月,住房和城鄉建設部發布《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》,提出要提升綠色建筑發展質量,通過推進綠色建筑標準實施,加強規劃、設計、施工和運行管理;到2025年,城鎮新建建筑全面執行綠色建筑標準,建成一批高質量綠色建筑項目;采取“強制+自愿”推廣模式,適當提高政府投資公益性建筑、大型公共建筑以及重點功能區內新建建筑中星級綠色建筑建設比例[5]。
既有建筑綠色節能改造
既有建筑相對于新建建筑而言,最為關鍵的問題是其節能水平低、規模體量大。近年來,國家大力推行城市更新和老舊小區改造工作,故可以此為契機不斷推進既有建筑綠色節能改造和公共建筑節能管理工作,以實現大規模既有建筑的運行碳排放降低。
可再生能源建筑應用
建筑存在大量的供冷、供熱、衛生熱水及用電需求,不同的能源供應方式產生不同的能耗強度和碳排放強度。太陽能、風能、地熱能、生物質等自然、可再生的能源因其具有明顯的節能減碳效益,越來越受到我國乃至全世界的關注,并不斷加以推廣應用。
建筑領域的可再生能源應用主要包括生產電力和生產熱力兩種形式。
可再生能源的兩類建筑應用,一方面可通過生產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熱力替代燃煤/燃油/燃氣鍋爐、燃氣熱水器等建筑產生的直接碳排放,對建筑領域盡早實現碳達峰與碳中和具有重大意義。
建筑電氣化及電力脫碳
對于建筑領域而言,其直接碳排放主要源自燃油或燃氣鍋爐供暖、燃氣熱水器供衛生熱水和炊事用燃氣灶具,推動建筑電氣化,用各類熱泵替代鍋爐或燃氣熱水器、使用電氣化爐灶,可有效減少建筑的直接碳排放;通過大力發展低碳甚至零碳的可再生能源電力,降低電力供應的碳排放因子,可進一步減少建筑的間接碳排放。
因此,調整能源結構,大力發展可再生能源,推行建筑電氣化是我國建筑領域碳達峰碳中和的重要舉措[6]。
立體綠化及綠化碳匯
基于自然的碳中和路徑主要體現在“保護森林、改進農田管理辦法、農業生產辦法以及保護和再造濕地”三個方面[8],因此,利用生態系統的碳吸收抵消生活生產中的碳排放,通過基于自然途徑吸收或進行減排是實現碳中和目標不可或缺的,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生能源資源消耗和碳排放,但如采用木結構建材或帶吸附二氧化碳功能的建材,也可實現建筑的吸附固碳,為建筑領域的碳中和作出相應的貢獻。
建筑全過程碳排放中建材生產階段碳排放占比較高,因此,如能從建筑材料生產階段加以減碳固碳方面的考慮,將對我國建筑領域實現碳達峰碳中和目標起到巨大的推動作用。根據王崢、郭振偉[11]的調查研究,當前具備量產和規模化的固碳建材技術包括以下幾種:
一是混凝土固碳技術。
二是混凝土添加劑技術(二氧化鈦)。
三是鎂質水泥。
在當前建筑行業仍然處于快速發展和人們對生活水平要求越來越高的背景下,建筑領域在2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和任重而道遠,需要廣大建筑從業人員一起努力,從規劃設計階段源頭控制到建造運行環節提升管理水平來實現。