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城市如何實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和

2021-6-25 15:37 來(lái)源: 第一財(cái)經(jīng) |作者: 仇保興

建筑節(jié)能減碳


第一,建筑全生命周期碳排放約占全社會(huì)排放量的一半。據(jù)《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告(2020)》,從2005年到2018年,我國(guó)建筑全過(guò)程碳排放變動(dòng)趨勢(shì),建筑全生命周期碳排放量達(dá)到了49億噸(約占全社會(huì)碳排放的48%),并且碳排放主要集中在建筑運(yùn)行和建材生產(chǎn)過(guò)程,而建筑施工碳排放只占其中的很小一部分。由此可見(jiàn),計(jì)算建筑碳排放,判斷一個(gè)建筑是否為高耗能,或低碳建筑,不能只考慮運(yùn)行階段的碳排放,而是應(yīng)該從全生命周期來(lái)衡量碳的排放。

從當(dāng)前建筑運(yùn)行相關(guān)的二氧化碳排放狀況來(lái)看,我國(guó)公共建筑的面積最小,但是耗能強(qiáng)度最大;北方采暖建筑總面積不大,但碳排放約為5.5億噸。現(xiàn)在還有很多南方城市都在計(jì)劃實(shí)行集中供暖,如不謹(jǐn)慎考慮,這將會(huì)明顯增加這些城市的碳排放。我們的思想觀念不能仍停留在工業(yè)文明搞大投資的傳統(tǒng)理念上,也要更多考慮能耗和碳排放的問(wèn)題。

第二,基于三個(gè)原因,我國(guó)住宅運(yùn)行耗能明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)每平方建筑平均能耗強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及美國(guó)、英國(guó)、加拿大等資本主義國(guó)家。美國(guó)的人口不到我國(guó)的1/4,但是所消耗的建筑能耗遠(yuǎn)比我們要高,一個(gè)美國(guó)人的建筑能耗相當(dāng)于5個(gè)中國(guó)人。為什么這么高呢?主要有三個(gè)原因:一是中國(guó)人人均面積約為40平方米,而平均每個(gè)美國(guó)人則擁有住宅達(dá)85平方米;二是我國(guó)住宅主要用的是分體空調(diào),而美國(guó)住宅主要用集中空調(diào);三是我國(guó)家庭不用烘干機(jī),而烘干機(jī)在美國(guó)基本屬于必需品,正是由于這幾個(gè)因素,使得中國(guó)人均建筑能耗要比美國(guó)低的多。對(duì)我國(guó)建筑尤其是住宅實(shí)行每個(gè)房間安裝一個(gè)空調(diào)是最節(jié)約的模式,分布式的能源供應(yīng)和設(shè)施是最節(jié)能的,而“三聯(lián)供”的集中供熱模式從實(shí)踐來(lái)看其實(shí)只適用于我國(guó)北方城市。

第三,綠色建筑能為城市碳中和提供基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。綠色建筑有一個(gè)重要的特征,即能夠在建筑全生命周期體現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水和節(jié)材。例如建筑材料如果是本地生產(chǎn)的,沒(méi)有長(zhǎng)距離的交通成本基本屬于低碳,但是如果是從意大利進(jìn)口的建筑材料,那就得加上運(yùn)輸過(guò)程中的碳排放,這顯然屬于高碳項(xiàng)目。

綠色建筑第一次顛覆了我國(guó)傳統(tǒng)的建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),這也使技術(shù)人員掌握了國(guó)際通用的能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。綠色建筑還有個(gè)別名為“氣候適應(yīng)性建筑”,即建筑的能源系統(tǒng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠隨著氣候的變化而自行調(diào)節(jié),使建筑的用能模式發(fā)生適應(yīng)性變化。例如夏天的時(shí)候可以把多余的熱量?jī)?chǔ)存在地底下,使土壤成為一個(gè)熱儲(chǔ)存器,到冬天的時(shí)候又把這些熱量取出來(lái)用于取暖。春天、秋天為什么能耗很低?因?yàn)檫@時(shí)候只需要開(kāi)開(kāi)窗戶就行了。這套系統(tǒng)比較適用于冬冷夏熱的廣大長(zhǎng)江流域。

值得注意的是,玻璃幕墻建筑雖被視為城市建筑現(xiàn)代化的標(biāo)志,但是在南方地區(qū)卻要謹(jǐn)慎大面積推廣。玻璃本身的導(dǎo)熱性能好,而隔熱效果差,在夏天,太陽(yáng)輻射熱大,導(dǎo)致建筑內(nèi)溫度很高。但是如果這類全玻璃幕墻建筑建在哈爾濱等北方地區(qū),由于北方城市一年中夏季時(shí)間短,常年的平均氣溫較低,則可以充分利用太陽(yáng)光照射所能吸收的熱量來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,這時(shí)候的玻璃幕墻建筑則是節(jié)能的綠色建筑。

第四,建筑碳中和的關(guān)鍵在于社區(qū)級(jí)能源微電網(wǎng)。需要強(qiáng)調(diào)的是,建筑脫碳潛力在于社區(qū)“微能源”系統(tǒng)。將風(fēng)能、太陽(yáng)能光伏與建筑進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),同時(shí)利用電梯的下降勢(shì)能和城市生物質(zhì)發(fā)電,利用社區(qū)的分布式能源微電網(wǎng)以及電動(dòng)車儲(chǔ)能組成微能源系統(tǒng)。

借助這個(gè)微能源系統(tǒng),可以有效調(diào)節(jié)電網(wǎng)波動(dòng),例如在峰谷的時(shí)候,用電動(dòng)汽車進(jìn)行充電;當(dāng)峰頂時(shí),可以借用電動(dòng)車所儲(chǔ)電能反饋電網(wǎng)一部分電力,對(duì)電網(wǎng)用能進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果外部突發(fā)停電,社區(qū)也可以借助各家各戶的電動(dòng)車電能作為臨時(shí)能源供應(yīng)。但是這種模式面臨的問(wèn)題在于需要各地電網(wǎng)公司積極參與和推廣這種做法。

第五,建筑內(nèi)部的“魚菜共生”系統(tǒng)有可能在將來(lái)發(fā)揮重要脫碳作用。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了大量研究,綠色建筑的高級(jí)階段可以發(fā)展為“魚菜共生”系統(tǒng),使日常食物能夠在建筑內(nèi)實(shí)現(xiàn)并就近供應(yīng)。魚菜共生是一種新型的復(fù)合生態(tài)體系,它把水產(chǎn)養(yǎng)殖與水耕栽培兩種原本完全不同的農(nóng)耕技術(shù),通過(guò)巧妙的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì),達(dá)到在建筑內(nèi)科學(xué)的協(xié)同共生,從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)魚不換水而無(wú)水質(zhì)憂患,種菜不施肥而正常成長(zhǎng)的生態(tài)共生效應(yīng)。

對(duì)于建筑節(jié)能減碳還需要建立一個(gè)負(fù)面清單:一是防止城市低密度發(fā)展,即防止美國(guó)式的過(guò)度郊區(qū)化;二是在南方地區(qū)或長(zhǎng)江流域謹(jǐn)慎推行按建筑平方米計(jì)價(jià)的“集中供熱”,以及“三聯(lián)供”或“四聯(lián)供”系統(tǒng)供能;三是在夏熱冬暖或夏熱冬涼地區(qū)謹(jǐn)慎使用大面積的玻璃幕墻;四是限制盲目建設(shè)超高層建筑,超高層建筑人均能耗要比普通建筑至少高15%;五是防止過(guò)度推行中央空調(diào);六是農(nóng)村謹(jǐn)慎消滅土坯房,實(shí)際上,夯土建筑每立方米比熱容量約為混凝土的一倍,改良后的抗震夯土建筑不僅成本低廉也是最節(jié)能的,凝聚了過(guò)去老百姓的歷史生活經(jīng)驗(yàn)和古老的中華智慧。

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