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林波荣:碳达峰和碳中和目标下建筑行业碳减排路径和科技创新启示

时间:2022-02-28     作者:JANE     来源:骏绿网     阅读:16023

大咖观点: 在向‘双碳’目标迈进的过程中,建筑行业节能减排是全社会低碳节能的突破口,发展绿色建筑、推动建筑则是节能减排是工作重点之一。

专家介绍:

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林波荣工学博士,清华大学教授,博士生导师。入选中组部首批“万人计划”科技创新领军人才(2014),入选科技部首批中青年科技创新领军人才(2013),国家自然科学基金首批优秀青年基金获得者(2012),北京市科技新星A类计划(2009)。主要研究绿色建筑与建筑节能技术、城市热岛缓解及生态低碳规划方法。

导语:在向‘双碳’目标迈进的过程中,建筑行业节能减排是全社会低碳节能的突破口,发展绿色建筑、推动建筑则是节能减排是工作重点之一。今天由骏绿君带大家走进林波荣老师关于碳达峰和碳中和目标下建筑行业碳减排路径和科技创新启示。

“双碳”目标对我国来说既是一个巨大的挑战也是机遇。跟发达国家相比,“双碳”目标的提出对我国来说主要有以下三方面的挑战。

第一是我国碳排放总量大。我国碳排放总量相当于美国的2倍,欧盟的3倍。第二是我国实现“碳中和”的时间短。对比欧盟28国和美国实现碳中和的时间。从达峰到中和欧盟用71年,美国用了43年,而我国从2030年到2060年只有30年的时间。第三是我国目前的经济发展阶段,意味着一定程度上还会增加碳排放。反过来说,就是低碳发展还没有与我国经济发展的前提实现脱钩。欧盟在过去的20~30年里面,经济增长和碳排放总量已经实现脱钩,也就是碳排放的总量基本上保持不变,而经济持续增长。

建筑业的碳排放,根据IPCC体系规定和国家相关标准,包含直接排放、间接排放和隐含排放,这是从建筑的全生命周期来看的。从全球来看,如果考虑建筑的建造和运行,建筑的排放总量占全球碳排放总量的39%,其中运行相关的占28%,建造相关的占11%。我国大概的比例是两者相加占了42%,其中运行排放占了22%。对比全球数据,可以看出我国在运行方面的排放还有一定增长需求,但建造方面的排放必须下降。

了解了中国建筑行业碳排放大的特点和各个阶段排放的比例后,在制定建筑行业减排目标的时候就需要避免四个误区。

误区一, 不要认为实现“碳中和”就等于四个工业部门(电力、交通、能源、建筑)都能实现零排放。我国生态目标的落实,不是要求到2060年电力、交通、能源和建筑都实现碳中和。这种想法既不科学也不现实。

我们来看2060年规划目标,能源里仍保留了5亿吨的二氧化碳排放,加工过程还有10亿吨排放,加起来有15亿吨。要实现碳中和,事实上通过跨部门协同才能效益最大化。在不影响经济发展、不影响民生质量需求的同时,科学系统地实现减排目标。建筑部门,在高质量达到碳中和目标的过程中,可以为其他部门的碳中和创造更多的时间和空间。现在一些国内示范园区,采取比较激进的做法,强调依托外部绿色电力输入,率先实现碳中和。这样的做法非常简单粗暴,是没有推广示范价值的。这种误区一定要避免。

第二个需要避免的误区是认为建筑行业碳中和等于推广“零碳”建筑,实现建筑排放清零。这种想法事实上是缺乏全局的效益考虑,缺乏中国发展的城市规模效应的考虑,也缺乏跟其他部门行业的协同。这样做其实成本很高,难以实现落地和推广。从各地的构建部门的补贴和工程实践可以看到,做超低能耗还没有实现零碳,它的增量成本都会达到每平方米增加600~1000元,甚至更高。要实现零耗能和零碳排放,增量成本就会增长更多,这是一个很大的问题。必须以城市为中心来综合考虑碳中和目标,我非常赞成这种理念。实现碳中和的方式应该是从城市到城市建成区、再到社区建筑,这么一个多尺度的实现方式,细分每个环节的碳排放目标。这样才有可能实现高效和较低成本的综合发展。综合设计,初步估计增量成本,比前面的模式至少下降50%以上。

第三个误区就要注意在实现建筑行业碳排放管理的时候,不能只抓新建建筑,忽视既有建筑。以北京市为例,全市的既有建筑占全市建筑面积的85%,其中2000年之前的建筑占25%以上。这些建筑普遍存在节能标准落后,维护结构设施老化,碳排放强度大的问题。如果我们只抓新建,事实上只抓住了很小一部分排放问题。

第四个误区是要转变观念,“减碳”不等于节能。我们不能用传统的思路,用老办法面对新情况。必须在详细的碳排放清单分析的基础上,真正地抓住重点给出解决方案。

在分析四个误区的基础上,跟大家再汇报一下科技创新的几个关键。

关键之一,在源头减量。在排放源头降低碳排放,对新建建筑很重要,对既有建筑也是如此。要形成以低碳目标为导向的设计方法,要把空间减量和设备减量结合起来,突破以减量为导向的全过程设计优化的方法。能耗和碳排放都需要从强度、空间和时间三个维度来考虑,不要简单地只考虑强度的降低,要考虑空间跟时间的关系。

关键之二,要建立全新的低碳环境的价值观和系统设计的新理念。我们的建筑要实现低碳,一方面要改善环境,满足人的需求,另一方面要有碳排放的天花板限制,只有强调建筑适应气候,强调部分时间、局部空间的使用环境营造方式,才能在低碳和健康两个目标方面实现统筹。在应对设计策略上,进一步强调个性化、自然化、健康化,才有可能实现创新,才能用低碳理念对供暖、照明、通风系统实现低碳的变革。

关键之三,在能源资产方面,要因地制宜地考虑供暖热水的电气化和可再生化。在北方地区要考虑通过技术创新推广低碳、零碳的供暖系统。我们强调不一定所有的功能都必须是零碳,可能有10%~20%的供暖依然是有碳排放的。碳基能源和可再生能源进行结合可能效率更高。建筑的炊事热水,包括酒店宾馆的蒸汽等特殊用途,目前都没有太大的技术问题,关键是要降低成本,要促进文化价值观的转变。

关键之四,要关注各种颠覆性的低碳技术的使用。既有建筑的智慧运维,包括基于“数字孪生”的实体空间和虚拟空间环境能耗的统筹优化,利用多维环境将能源场和人体健康关联起来,通过海量数据挖掘、空间流线的优化,用非常低的碳排放构建健康的人居环境。大量的人工智能技术值得期待,有可能是颠覆性的。谷歌在智慧运维技术方面的创新,可能对小型办公和居住建筑运维管理产生变革。

总结:建筑行业在生态目标下实现低碳转型发展,一定要避免运动式的减碳。一方面需要科学系统地推进,另外一方面更需要跨部门、多尺度、全面调整、协同创新。一定要避免误区,实现以创新驱动为主导的建筑行业减碳体系!

发展绿色建筑是实现建筑行业碳达峰碳中和的战略支撑,是推动城乡绿色发展的战略抓手,也是建筑业转型升级的战略需要。

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