建筑碳中和路徑的分析與研究

倪海瓊，張秋靈，劉亞麗，呂艷艷，李 志（河北奧潤順達窗業(yè)有限公司， 河北 高碑店 074000）

早在 20 世紀末期，人類就意識到了氣候變化對于人類生活居住環(huán)境所造成的影響，并就此提出了改善意見；在國際上多次開會討論，并形成了《聯(lián)合國應對氣候變化框架公約》。此公約對 20 世紀中葉所要達到的溫室氣體排放總量及溫室氣體濃度作了規(guī)定，并對到 21 世紀末地表溫度升高限度作了規(guī)定，要求升高≤2 ℃。但是，因為這個公約并沒有對各國所要承擔的責任有明確嚴格的規(guī)定，而且大部分國家并沒有意識到環(huán)境問題的嚴重性與緊迫性，所以環(huán)境保護和環(huán)境改善問題在此后的 10 多年間并沒有什么實質(zhì)性進展。

21 世紀初期，部分沿海城市、島嶼國家、水上城市已經(jīng)感覺到了海平面的升高、水位線的上漲。2009 年，馬爾代夫政府舉行了一場類似于行為藝術的“水下會議”，簽署了呼吁各國減少碳排的文件，并提交給在當年年底召開的聯(lián)合國氣候大會。當年的聯(lián)合國氣候大會卻并未形成任何決議，因為對不同發(fā)展狀況的國家提出了相同標準的碳排要求，這一提議明顯有失公正合理。

此后幾年，全球氣候持續(xù)惡化，各國政府對于氣候問題逐漸重視起來，意識到環(huán)境問題是事關子孫后代、人類生存的大事。在聯(lián)合國的推動下，將近 200 個國家的參與，達成了《巴黎協(xié)定》。

這一協(xié)定意義巨大，給了各個國家更大的自主性，各國可以根據(jù)實際發(fā)展狀況制定目標，更加具有可操作性、延續(xù)性。使節(jié)能減排成為了世界各國的共識。在這樣的全球大環(huán)境的背景下，碳中和的概念被提出。碳中和是指地球上所產(chǎn)生的所有的溫室氣體，包括各種生物呼吸和生產(chǎn)活動等產(chǎn)生的 CO2等溫室氣體的總和，與地球上所有吸收、固化的溫室氣體的總量相平衡。碳中和是一種空氣中溫室氣體總量和濃度不再升高的平衡的穩(wěn)定的狀態(tài)。

1 各國碳排狀況及碳中和目標

相關數(shù)據(jù)顯示，在 2010 年之前，已經(jīng)有近 50 個國家實現(xiàn)了碳達峰，占當時全球碳排放總量的 1/3 以上。《巴黎協(xié)定》達成之后，全球絕大多數(shù)國家都形成了普遍的共識—人類命運共同體（保護地球環(huán)境是全人類共同的責任）。至 2021 年底，全球已有約 200 個國家簽署了這一協(xié)定，近 200 個國家做出承諾，各國家根據(jù)自身發(fā)展現(xiàn)狀制定了不同的實現(xiàn)碳中和目標的時間。實際上已經(jīng)有幾個發(fā)達國家實現(xiàn)了碳中和目標，對此他們將持續(xù)深化，繼續(xù)深耕；大部分發(fā)展中國家也都制定了切實可行的方案，這類國家大都將實現(xiàn)碳中和的目標設定在 21 世紀中葉。

2 我國碳排現(xiàn)狀及碳中和目標

我國作為一個有責任有擔當?shù)拇髧沧龀隽讼嚓P承諾。2020 年 9 月底，中國承諾，中國 CO2排放量力爭在今后 10 a 內(nèi)達到峰值，努力爭取在此后 40 a 內(nèi)實現(xiàn)碳中和的目標。此時中國的 GDP 能源強度比世界平均水平高出50%，比歐盟高出 2 倍多。GDP 碳強度比世界平均水平高出 2 倍多，比歐盟高出 5 倍多。中國的人口眾多，幅員遼闊，碳排現(xiàn)狀極不樂觀，節(jié)能減排之路任重道遠。

實現(xiàn)碳中和的本質(zhì)是發(fā)展方式和生活方式的轉(zhuǎn)型升級，告別資源依賴， 走向技術依賴，由資源推動型發(fā)展模式向技術推動型發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

3 各國碳中和路徑舉措

全球各國雖然實際情況各有不同，但在節(jié)能減排的碳中和之路上，大家目標相同，所以相關舉措還是可以相互借鑒的。

3.1 節(jié)能減碳相關領域

首先，節(jié)能減碳行為主體肯定是人。人類社會快速的生存發(fā)展造成了自然界生態(tài)失衡的現(xiàn)狀，導致了氣候的變化。所以，節(jié)能減碳相關領域即對應人類生產(chǎn)生活的范圍，生產(chǎn)主要指各行各業(yè)的制造業(yè)，制造業(yè)的升級優(yōu)化之路也是節(jié)能減碳的必經(jīng)之路，生產(chǎn)生活都是圍繞衣、食、住、行、玩進行。

衣、食、住、行、玩中又以住、行、玩 3 個方面耗能最高、碳排量最高。各項數(shù)據(jù)分析顯示，建筑的能耗最高。建筑的全生命周期非常長，一般都有幾十年到上百年不等，所以建筑的優(yōu)化具有非常長遠的意義。

在建筑優(yōu)化之路上，被動式超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑等概念被相繼提出，業(yè)內(nèi)人士不斷探索深化，穩(wěn)步前行。

3.2 幾個重要城市的相關舉措

3.2.1 哥本哈根

曾被聯(lián)合國人居署選為“最適合居住的城市”的哥本哈根，在能源消耗方面的舉措有：優(yōu)化區(qū)域供熱及能源設施的運營管理，翻新供能設施來提高能源效率，安裝光伏模塊來補充區(qū)域供熱，監(jiān)控能源消耗和優(yōu)化建筑運營。①能源生產(chǎn)方面：轉(zhuǎn)變天然氣、區(qū)域供熱供冷方式，提高能效；優(yōu)化給排水的輸送方式；架設風力渦輪機和光伏系統(tǒng)。②交通方面：減少交通部門（陸、海）的溫室氣體排放；2025 年之前全部更換為零排放公交車；提供充氣和充電站及電動車免費停車位；修建完善自行車綠色線路及自行車停車場。③城市管理方面：在市政建筑物、車輛和市政采購上示范綠色解決方案；加強哥本哈根郊外的綠地建設；推廣氣候相關的知識和資源（以兒童和年強人為主）；市政府自身建筑物中將率先進行能源系統(tǒng)的節(jié)能改良。

3.2.2 阿姆斯特丹

氣候宜人，高度城市化的港口城市阿姆斯特丹，政策更加細化。①建筑方面：開展“無天然氣城市計劃”，天然氣逐步從城市街區(qū)撤出；市政項目先行實施；在地產(chǎn)招標中納入能源中性的指標要求；啟動大型研究項目探索地熱供暖的可能性；照明燈替換為 LED 節(jié)能燈等。②交通方面：市政車輛在 2025 年之前全部實現(xiàn)零排放；推進充電站安裝；通過優(yōu)先使用電動出租車等方式加快向電動交通方式的轉(zhuǎn)換，并提供無排放車輛補助；推廣公共交通加強自行車基礎設施建設。③能源方面：有計劃地安裝風力渦輪機，并把風能的安裝利用納入國家區(qū)域能源戰(zhàn)略；按計劃實現(xiàn)太陽能的使用量，與租房公司達成協(xié)議向租戶提供太陽能股份分紅。④工商業(yè)方面：迅速制定能源轉(zhuǎn)換計劃和可替代方案；創(chuàng)造有利于吸引創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的良好商業(yè)環(huán)境；敦促政府基于“污染者付費”原則實現(xiàn)公平的能源過度，引入 CO2定價等措施；盡快關閉高污染高碳排的工廠。

3.2.3 紐 約

紐約市的碳中和舉措較為寬泛。①建筑方面:制定規(guī)則規(guī)定建筑的能源利用。②交通方面：推動電動車輛等可持續(xù)出行方式。③能源方面：先在政府部門實現(xiàn) 100% 可再生電力，再在社區(qū)、部門跨地理跨政府保證 100% 清潔能源電力。④管理方面：采取可持續(xù)生活方式，實踐智慧城市規(guī)劃。在政府部門實現(xiàn)垃圾的零廢棄。

3.2.4 其他城市

還有一些其他城市。瀕臨波羅的海的芬蘭首都赫爾辛基主要是提升建筑建造和運行能效，控制運輸土方量；通過用地規(guī)劃提升碳匯。加拿大西部太平洋沿岸的溫哥華表示所有新建建筑要實現(xiàn)碳中和；既有建筑的碳排放要減少 20%。澳大利亞南部的港市阿德萊德要加大節(jié)能投資；通過增加對潔凈空間和開敞空間的綠化來提升碳匯；鼓勵分布式可再生能源的供應和儲存。

3.3 案 例

北歐建筑及家具多以木材為主，木結(jié)構(gòu)建筑本身與混凝土建筑相比碳排放量就少很多。某辦公樓外墻均采用低碳排的玻璃和巖板，外墻和屋頂均裝光伏電池并重點優(yōu)化采光。有些按被動房標準建造的建筑，有熱回收系統(tǒng)、雨水收集系統(tǒng)和太陽能電池、綠色屋頂。瑞典林德堡療養(yǎng)院農(nóng)場中的“生態(tài)谷倉”使用附近木材重建翻新的建筑，設置了太陽能電池，菜園，花卉草地等，設置了生物水處理系統(tǒng)、生物炭生產(chǎn)系統(tǒng)。全球以“生態(tài)”為主題的建筑不勝枚舉，因地制宜，各有千秋。中國的“生態(tài)建筑、生態(tài)小鎮(zhèn)、生態(tài)城”自2010 年起也是遍地開花，蓬勃發(fā)展。

由以上可以看出，已制定明確減碳方案的全部都是非常發(fā)達、高度城市化的城市，優(yōu)化方案主要為建筑、交通、能源、管理幾個方面。并且港口城市比較適合風力發(fā)電這種清潔能源，氣候也適合自然通風來保持舒適的生活環(huán)境。世界各國均已意識到了減碳環(huán)保的重要性并開始付出行動了。

4 我國建筑在節(jié)能減碳方面的舉措及現(xiàn)狀

4.1 建筑領域碳排構(gòu)成結(jié)構(gòu)

建筑領域碳排結(jié)構(gòu)，按照建筑周期分，建筑產(chǎn)生的碳排分為建造階段產(chǎn)生的和運行階段產(chǎn)生的，其實如果按照真正的產(chǎn)品全生命周期看的話，還應該包括建筑廢料的回收再利用；目前僅考慮建造階段和運行階段的。從直接與間接上分，建造階段直接碳排主要為施工時產(chǎn)生的碳排，間接碳排主要為各類建材生產(chǎn)時產(chǎn)生的碳排；運行階段直接碳排為供暖、制冷、生活熱水、日常電器的使用等，間接碳排就是電力和熱力的供應源頭的碳排。

4.2 建筑領域大致減碳方向及措施

建筑方面為節(jié)能減碳只能從以上幾個方面制定方法措施，減碳路徑也只能是減少碳排放和增加碳吸收兩種。

為降低施工時的碳排放，可盡量減少施工時的作業(yè)工序、作業(yè)時間、作業(yè)難度，推廣裝配式建筑，模塊化、集成化、標準化施工。

為降低建材生產(chǎn)時的碳排放，可使用新材料、新技術、新科技，生產(chǎn)線升級改造等，比如使用碳回收、碳固化技術，能源回收重復利用等。

對于建筑運行階段的碳排放，新建建筑可通過合理布局增加綠化面積的方式提高固碳能力，使用太陽能電池板、雨水收集、熱回收等使建筑成為能源的生產(chǎn)者和儲蓄者；同時系統(tǒng)的智能控制整體運行使建筑成為能源的調(diào)配者；此類超級碳排的建筑被稱為“超低能耗建筑”或者“近零能耗建筑”，這些建筑還經(jīng)常使用大面積的天窗和風塔來提供建筑內(nèi)部的采光和通風。

實際上建筑的全生命周期還包括達到設計周期后拆除回收階段的碳排放，拆除方案，回收方案等在前期設計中也應該全面考慮，因為建筑本身就是個非常龐大而且影響周期很長的事物。前期設計階段的統(tǒng)籌規(guī)劃，全生命周期式設計能有效降低整體的實際碳排量，降低因設計不合理產(chǎn)生的返工、整改等。

早在 2007 年，我國就展開了第一批生態(tài)城項目的開發(fā)建設。此后我國對于“近零能耗建筑”的探索與研究不斷加深，各地相關政策及標準也不斷出臺、更新。建筑領域相關行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級、系統(tǒng)化發(fā)展，被動房及其相關的高科技與集成系統(tǒng)必定是實現(xiàn)建筑領域碳中和的最有效的路徑。

自 2013 年，我國首棟超低能耗示范項目建成落地，經(jīng)過長期發(fā)展探索，相關技術現(xiàn)已趨于成熟，“以室內(nèi)環(huán)境健康舒適為前提的，最大限度地利用可再生能源，降低整體建筑能耗”已成為行業(yè)共識。超低能耗建筑必將如雨后春筍，欣欣向榮，在全國各地落地生根，開出不同的艷麗花朵，為祖國的減碳事業(yè)開疆擴土、加油助力。

5 結(jié) 語

從愛爾蘭約翰·廷德爾于 1860 年得出大氣中某些氣體的增加導致了氣候的升溫的結(jié)論，到后來人們意識到氣候變化對人類生存造成的危害，并且明確 CO2對于地球升溫的影響最大，再到現(xiàn)在全球達成“節(jié)能減碳”共識并制定明確時間節(jié)點及舉措，人類已經(jīng)走過了一個多世紀的時間。各項數(shù)據(jù)顯示建筑產(chǎn)生的碳排占比很大，就我國而言，目前現(xiàn)有建筑每年運行產(chǎn)生碳排放約占全國總碳排量的 1/5 以上。對此各個國家都進行了探索與研究，我國也在不斷地進行探索分析。為改善人類居住環(huán)境，一些優(yōu)秀的項目案例為我們的建筑碳中和之路提供了更多有效的方法，主要是將“一次性能源”用“可再生能源”代替，采用“能源回收系統(tǒng)”以減少能源浪費，采用增加綠植等方式將建筑本身從“碳排者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮烫嘉颊摺薄４祟惤ㄖ寂帕窟_到很低時被稱為“低碳建筑”或者“近零能耗建筑”，碳排量達到零時被稱為“零能耗建筑”，統(tǒng)稱為“被動式建筑”。發(fā)展被動式建筑及相關技術必定是實現(xiàn)建筑領域碳中和的最有效的路徑。