有一天我們的建筑將“光儲直柔”,我國碳排放一半與“房子”有關,零碳建筑咋建成?

發布日期:2021-12-23 15:56
來源:中國環境
作者:中環報記者周亞楠

      炎炎夏日不用費電吹空調,嚴寒冬日無須外界供暖氣,這樣的建筑能實現嗎?能!就在10月,這樣的建筑已經在北京通州城市副中心投入使用了,建筑名為智慧能源服務保障中心。據說,這是國內首個“近零能耗”建筑,相比于傳統建筑,其綜合能耗降低超過70%,使用的能源中大約60%是可再生的。

      據統計,截至2020年底,全國累計綠色建筑面積達66.45億平方米。但目前建筑領域資源消耗大、排放高等問題仍比較突出,推動建筑業綠色低碳發展迫在眉睫。

      近日,國家連續發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》(以下簡稱《工作意見》)《2030年前碳達峰行動方案》(以下簡稱《方案》)《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》(以下簡稱《發展意見》)等系列政策文件,對建筑業綠色發展提出了具體要求。

      高耗能的建筑行業,未來如何實現建筑節能?記者采訪了中國建筑節能協會會長武涌。

建筑全過程碳排放占全國碳排放總量的“半壁江山”

      在日前國新辦舉行的《發展意見》發布會上,住房城鄉建設部副部長張小宏表示,城鄉建設領域是碳排放大戶,隨著城鎮化過程的推進和人民生活不斷改善,碳排放占比預計還將呈上升趨勢。

      據統計,截至2020年,我國城鎮化率大約達到了64%。“當一個國家的城鎮化水平達到70%左右時,會從高速增長期轉入平緩期發展。我們預測,大約2030年會達到70%左右。而從目前的64%到70%,城鎮化還有一定的增長空間,這些增長必然會帶來建筑能耗剛性增長趨勢。”武涌告訴記者。

      根據中國建筑節能協會發布的《中國建筑能耗研究報告(2020)》顯示,國內建筑行業全過程碳排放總量占全國碳排放的比重超過50%,其中建材(鋼鐵、水泥、鋁材等)占28%,施工階段占1%,建筑運行階段占22%。“建筑全過程包括建材的生產、建筑的施工以及建筑的運行三個階段??梢哉f,建筑領域碳排放占了全國碳排放總量的半壁江山。”武涌表示,有效降低建筑領域碳排放將是實現碳達峰碳中和過程中極為重要的一環。

      當然,要實現“雙碳”目標,建筑行業仍面臨著諸多挑戰。

      武涌表示,建筑存在“碳鎖定效應”“長尾效應”及“路徑依賴”。所謂“碳鎖定效應”,是指建材生產或建筑建造過程中,一旦成型,碳即被鎖定其中,再進行碳減排則比較困難,必須對建筑進行改造;所謂“長尾效應”指的是碳排放達到峰值后,往下降之前會出現一個較長的平臺期。例如,想要使既有建筑峰值往下降,就需要進行規?;脑?,而改造過程就形成平臺期;而所謂“路徑依賴”,如許多城市的供暖已經從過去的依賴燒煤發展到現在的使用天然氣,已經初步完成了清潔采暖的目標,下一步如何從依賴天然氣轉變成綠色能源,這個過程便存在路徑依賴的問題,實現起來會有很大困難。

      “所以,建筑領域要實現碳達峰碳中和,挑戰確實比較大,而促進城鄉建設領域綠色低碳轉型是未來幾十年需要下功夫去做的事情。”

我國建筑行業當前節能狀況如何?

      你是否有過這種感受,酷熱夏日走入滿是空調的商場里本想“涼快一把”,卻被凍得瑟瑟發抖,這樣的“高水平”服務讓人難以享受,這里提醒你,你身處的這所建筑可能存在著高耗能現象。

      武涌告訴記者,公共建筑的高耗能問題相對比較突出。“公共建筑約占建筑總面積的19%,其能耗卻占38%,成為建筑領域的排放大戶。”為什么它的能耗這么高?武涌解釋,“因為它的服務水平高。例如,自家居住建筑夏天有時候不一定開空調,但公共建筑一般都會全面開啟,而且很多溫度設定的過低甚至造成不舒適。未來我們推進建筑節能,要重點考慮在保障建筑合理用能的情況下把公共建筑的能耗降下來。”《工作意見》中對此也做了要求,要嚴格管控高能耗公共建筑建設。

     在建筑節能領域,我國的建筑分三類:城鎮居住建筑、農村居住建筑和公共建筑。資料顯示,從20世紀80年代開始,我國將建筑設計標準從節能30%逐漸提升到50%,后又提升到了如今普遍執行的65%。而節能設計標準覆蓋了所有的公共建筑和城鎮建筑,但農村還沒有實現覆蓋。在不少農村地區,農房節能改造成了“被忽視的角落”,很多農民自建房屋,根本就沒什么節能概念,圍護結構也未做保溫等一系列節能措施。

      武涌介紹,從能耗曲線看,我國農村居住建筑的單位面積能耗是在增長的,2018年由2000年的3.5千克標準煤每平方米上升到了9.9千克標準煤每平方米;而城鎮居住建筑的單位面積能耗在2012年達峰后呈緩慢下降趨勢。2000年,我國城鎮居住建筑的采暖能耗達到最高,采暖地區每平方米采暖能耗為33.4公斤標準煤,而如今,這個數字已經降到了14.5公斤標準煤。“單位面積能耗逐年下降,這也是我們建筑節能工作成效的直接體現。假如沒有開展建筑節能,其總能耗至少比舊時翻一倍還多,后果不可想象。”

      近年來,空調、電采暖器等家用電器的應用量在大幅增長。但從電耗來看,城鎮居住建筑的單位耗電量大體持平。“在這樣的情況下,單位耗電量依然持平,一方面是家用電器的能效在提升,另一方面是建筑本體能耗在下降。”武涌表示,隨著這些年技術的進步和建材產業的發展,尤其是高性能的節能門窗、保溫材料等建材的發展,讓建筑本體的性能得到了改善,能耗也隨之降低。

做好建筑節能“新三步走” 發展“光儲直柔”建筑

      未來我國向零能耗建筑、零碳建筑轉變,這個進程即將開始。

      記者了解到,目前,深圳建筑科學研究院有限公司的未來大廈已率先實施“光儲直柔”改造,實現了光伏供電、智慧儲能、系統直流、建筑柔性用電。“為全世界既有建筑未來能源系統改造提供了解決方案,也為實現‘雙碳’目標提供了新的技術路徑。”武涌表示。

     《方案》中提出,要建設集光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑。到2025年,城鎮建筑可再生能源替代率達到8%,新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%。何為“光儲直柔”?“光”即太陽能光伏技術,“儲”即儲能技術,“直”即直流技術,“柔”即柔性用電技術,指建筑能夠主動改變從市政電網取電功率的能力。武涌表示,“光儲直柔”可使建筑用電節約10%左右交直流轉換損失,使建筑實現柔性用電。

      除了綠色改造、智慧建造,文件中還反復提到低碳建筑、零碳建筑。其中,《工作意見》指出要大力發展節能低碳建筑,持續提高新建建筑節能標準,加快推進超低能耗、近零能耗、低碳建筑規?;l展?!栋l展意見》提出,大力推廣超低能耗、近零能耗建筑,發展零碳建筑。

      武涌告訴記者,“接下來,我們要努力做好建筑節能‘新三步走’。第一步,推動建筑節能標準向超低能耗標準邁進;第二步,通過應用節能材料等手段,實現建筑近零能耗;第三步,在使建筑保溫隔熱性能高度提升、對能源需求大幅度下降的基礎上,普遍使用太陽能、風能、地熱能等可再生能源并配以高性能儲能裝置,使建筑產生的能量等于或超過其自身運行所需要的能量,實現零能耗建筑,甚至產能建筑。”

      據統計,我國已建成超低能耗建筑超過1000萬平方米。近零能耗建筑、零能耗建筑、產能建筑的示范項目也已在多地上馬。

      以南京朗詩綠色中心2萬平方米的試點為例,一方面通過應用建筑節能技術,將能耗需求降至當地公共建筑平均能耗的1/3;另一方面通過使用水源熱泵、光伏等可再生能源實現建筑用能自給,以每年每平方米28度電的產能滿足了建筑本身每年每平方米25度電的能耗。這樣一來,該試點既是用電單位,也是供電單位,化身產能建筑。

     “我們正在設定新的建筑能效標準,2030年要實現新建建筑和節能改造建筑在采暖空調能耗方面小于或等于15KWh。”武涌說,“發展零能耗建筑是時代所需,也是未來趨勢。我們將不斷打造零碳建筑示范項目,推動建筑產業轉型升級,助力零碳中國目標早日實現。”

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