施長進 潘明
摘要:中國的碳排放已經是全球第一,但中國人民還沒有達到理想的生活消費水平,對能源的需求還在不斷增長,并沒有達到峰值。2020年9月22日,國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話承諾:中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。從碳達峰到碳中和僅有30年,其不僅任務艱巨,事務繁重,而且時間緊迫。這項工作,已列為國家既定方針,優化產業結構和能源結構已從現在開始。堅定不移地走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路。
關鍵詞:碳達峰、碳中和、綠色、低碳、裝飾裝修
0引言
人類生存與發展離不開能源,人們生產和生活少不了碳排放。隨著生產力的發展和人們生活水平的不斷改善和提高,人類對能源的需求和碳排放持續增加。人是消耗能源和排放二氧化碳的主體。與衣、食、住、行等民生直接相關的建筑、工業、交通領域是社會能源消費的三大戶。尤其是建筑和交通的消費性能源所占比例在60-80%,各國不等。這兩個領域的能耗隨著世界人口的增加和生活質量的逐步提高而不斷攀升,占比還會增加。住是人們的基本需要,人類從穴居到今天建造了大量民居住房,此外,還有各種用途的公共建筑物,像醫院、學校、辦公樓、酒店、賓館、商店、交通樞紐、工廠等,所有建筑都消耗著大量能源。這些能源消耗主要是:房屋建造能耗、建筑使用運行能耗、建筑物處置能耗。本文著重從房屋室內裝飾裝修對能源消耗的控制。
1降低房屋裝飾裝修的能耗
中國城市化建設進程趨于理性,特別像上海這樣特大型城市,建筑物較為成熟,市區新建項目越來越少,老城區更是以城市更新為主,建筑物翻新是城市更新的重要部分,住宅翻新更是數量眾多。
新開發住宅批量精裝修,可以統一設計、統一選材、統一施工,為高效施工、裝配式施工提供前提,住宅批量精裝修比居民自行精裝修降低房屋裝飾裝修的能耗。生產建材和機具需要消耗能源,施工過程和使用過程水電煤能源消耗。為了降低房屋裝飾裝修的能耗,采用全裝修,采用綠色建材,建材與建筑同壽命。
住宅批量精裝修和居民自行精裝修的設計要有前瞻性和靈活性,設計理念至少10-20年不落伍,為住宅若干年后裝飾翻新不是系統翻新而是面層更換,保留一部分居民個性化改造的空間,避免大面積拆除重新裝修的浪費。設計師追求創新和標新立異是肯定的,但也要考慮后續材料生產和施工效率的低碳綠色;避免設計的產品細節里摳出“魔鬼”,就是材料損耗很大和人工消耗很大的建筑裝飾產品。建筑設計或裝飾裝修設計要增加低碳綠色的節能設計:例如制氧空調,地暖,太陽能利用,風能利用,節能燈具,節能電器,節能燃氣灶,節約用水。變廢為寶:空調冷凝水利用,地暖熱源利用。工藝設計:便于便換的飾面材料、軟硬包自帶磁性粘墻上,木飾面可以表面覆膜等。
各類建筑材料的制造能耗,磚瓦灰砂石、鋼材、鋁材、不銹鋼、木材、水泥、玻璃、建筑衛生陶瓷、各種名目繁多的絕熱保溫材料、防水材料、裝飾裝修材料等。建材應標注能單位源消耗指標,政策性引導使用低碳能耗制作的新型建材。建筑材料的運輸及施工能耗。為了達到碳中和目標,降低房屋裝飾裝修的能耗選用低能耗、高壽命、易更換、易施工、近距離的建材。
2降低建筑使用運行能耗
人們生產、工作、生活在建筑物中要使用能耗的設置有很多,如電梯運行、取暖、制冷、照明、空氣凈化、供水、炊事、冰箱、電視機、音響、洗衣機等家用電器。發展和采用各類節能建筑設備和家用電器,建筑設備和家用電器須有能源消耗指標,政策性引導使用低能耗建筑設備和家用電器。
在裝飾裝修階段或舊房改造時需提高建筑墻體、屋面、地面的保溫隔熱性能;門窗的密封和保溫隔熱性能,減少室內熱損失和室外熱輻射對熱穩定的影響。控制不必要的大空間,發展舒適、方便、合理的較居住小空間。
研發家居智能化,實現科學、合理、經濟用電??刂凭幼∈孢m度,制定、實施建筑節能新標準。“技術性舒適”從來不是人們生活的必要條件,但事實上已經成為大多數人生活的現狀。因為“技術性舒適”是要用能源支撐的。能耗和碳排放強度也將隨著舒適度的增加而增加,所以必須控制在合理的范圍內,實施可控舒適。
3 提高建筑錯峰用電和自產能
3.1建設“能源中心”供電
大型公共建筑利用水蓄熱或蓄冷系統建立“能源中心”,水蓄熱或蓄冷系統利用電力需求低谷時段進行蓄熱或蓄冷,并在電力需求高峰時段釋熱或釋冷供應給空調系統使用,可有效降低制熱或制冷空調系統的高峰用電負荷,起到“削峰填谷”的作用。水的比熱大、相變潛熱大,在顯熱蓄冷和相變蓄冷中都是優良的天然環保工質,在機場、醫院、商場等大型公共建筑的蓄熱或蓄冷系統中得到了廣泛的應用。
住宅小區可以利用地源建立“能源中心”,對于上海、江蘇、浙江等沿海地區,地下水位較高,冬季地下水溫度比環境溫度高;而在夏季地下水溫度則比環境溫度低,根據這個特點,可以利用它們之間的溫差,將地下的能量傳輸到居住區域來,以改善我們的居住環境。利用地源的“能源中心”一次性投入較大,但后期使用電能較少,在住宅小區或別墅區域較為適用。
家庭可以利用蓄電池建立小型建筑甚至家庭式“能源中心”,利用電力需求低谷時段對蓄電池進行充電,并在電力需求高峰時供電使用,可有效降低建筑的高峰用電負荷,錯峰用電對電網負荷供需平衡非常有利。蓄電池技術是該類“能源中心”大力推廣和發展的最大門檻,而電池產業正處于鉛酸電池和傳統鋰電池發展均遇瓶頸的階段,石墨烯儲能設備的研制成功后,提高安全和轉化效率,批量生產,則將為電池產業乃至建筑能源產業帶來新的變革。電池自身安全性(特是自燃、自爆),電池在高溫環境、低溫環境、潮濕環境、高負荷、過度充放電情況下使用安全性、穩定性、耐久性等。電池的性能需要提高,電能轉化為化學能再轉化為電能的效率要高于低谷用電與高峰用電性價比率。
“能源中心”利用可再生能源、錯峰用電等原理建立,能源管理中心用智能化、信息化、大數據等技術和集中管理模式,對建筑物能源系統的生產、能量儲備、輸配和消耗環節實施集中智能化的動態監控和數字化管理,改進和優化能源平衡,實現系統性節能降耗的管控一體化系統。
3.2自供電
改變能源使用的結構,減少煤炭和石化能源的使用,盡量采用新能源。建筑可以發展分散式光伏發電或風力發電,實現自供電。
深入分析一下小型建筑甚至家庭式“能源中心”,建筑或住宅供電通過該類“能源中心”,對蓄電池充電一般有四種形式:(1)自動切換設置低谷時間(凌晨零點至早上八點)供電系統對蓄電池充電,(2)早上八點至晚上五點太陽能發電對蓄電池充電,(3)鍛煉身體健身器材發電對蓄電池充電,(4)其他待開發供電方式;為了保證建筑正常供電,特殊情況蓄電池電能儲存低于過度放電改為供電系統直接供電。
(1)自動切換設置低谷時間(凌晨零點至早上八點)供電系統對蓄電池充電,利用電力需求低谷時段對蓄電池充電,并在電力需求高峰時段為建筑正常使用,充電放電流程:電能→化學能→電能。
(2)早上八點至晚上五點太陽能發電對蓄電池充電,充電放電流程:光能→電能→化學能→電能,如光能貢獻使用電能50%和電能貢獻使用電能50%,電費為正常情況的50%。如光能貢獻使用電能70%和電能貢獻使用電能30%,電費為正常情況的30%。
(3)健身器材發電對蓄電池充電,充電放電流程:動能→電能→化學能→電能,即可以鍛煉身體又可以發電,例如:儲存電能、直接對手機充電、直接洗衣服、直接洗碗沖水等等。
(4)其他待開發供電方式;
電池技術是建筑能源大力推廣和發展的最大門檻,而電池產業正處于鉛酸電池和傳統鋰電池發展均遇瓶頸的階段,石墨烯儲能設備的研制成功后,若能批量生產,則將為電池產業乃至建筑能源產業帶來新的變革。
4降低建筑物處置能耗
建筑物處置能耗指建筑物到達壽命期后的拆除、運輸能耗以及建筑固體廢棄物? (即建筑垃圾)的處理、再利用的能耗等。裝飾裝修的使用壽命往往短于建筑物,一般5年左右一小裝,10年左右一大裝。建筑裝飾因大量采用磚瓦灰砂石、玻璃、建筑衛生陶瓷、瓷磚、紙面石膏板、輕薄金屬、膠合板、木材以及個性化訂制產品,一旦拆除將很難或無法再次利用。
材料使用時應標注拆除后如何處置或處置屬于哪種處置類型(利用型、粉碎型、回爐型、收集型),建議在有條件的項目進行建筑垃圾分類,利用型包含一切可利用的建筑物處置材料,粉碎型包含磚瓦灰砂石、玻璃、建筑衛生陶瓷、瓷磚、石材、紙面石膏板等,回爐型包含輕薄金屬、鋼材、電線電纜等,收集型包含膠合板、木材、地板、塑料等。
降低建筑物處置能耗最有效的辦法就是,業主、設計、施工單位、材料商共同努力減少拆除、循環利用。
5結束語
從碳達峰到碳中和僅有30年,其不僅任務艱巨,事務繁重,而且時間緊迫。這項工作,已列為國家既定方針,優化產業結構和能源結構已從現在開始。堅定不移地走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路,“十四五”是“碳達峰”的關鍵期。近20年來,中國對住與碳中和做了大量卓有成效的工作。制定了建筑節能標準,組織推動了建筑節能工程,在全國各省市開展了建筑節能工作。加強了節能建筑設計、絕熱保溫材料及節能電器的研發與生產。進行了被動式建筑(又稱近零能耗或零能耗)研究和試點。開展了節能技術研發和應用。如地源熱泵技術、空氣熱泵技術,進行了屋頂分散式光伏發電和屋頂綠化技術,墻體、屋面、地面、門窗、隔熱保溫技術、被動式建筑技術等。實施了既有建筑節能改造。上述努力對中國住的碳中和做出了很大貢獻。建議增加建筑功能綠色、使用過程的綠色、綠色業績、綠色品牌進入市場的門檻!
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