建筑節能減碳
第一,建筑全生命周期
碳排放約占全社會排放量的一半。據《中國建筑能耗研究報告(2020)》,從2005年到2018年,我國建筑全過程碳排放變動趨勢,建筑全生命周期碳排放量達到了49億噸(約占全社會碳排放的48%),并且碳排放主要集中在建筑運行和
建材生產過程,而建筑施工碳排放只占其中的很小一部分。由此可見,計算建筑碳排放,判斷一個建筑是否為高耗能,或低碳建筑,不能只考慮運行階段的碳排放,而是應該從全生命周期來衡量碳的排放。
從當前建筑運行相關的二氧化碳排放狀況來看,我國公共建筑的面積最小,但是耗能強度最大;北方采暖建筑總面積不大,但碳排放約為5.5億噸。現在還有很多南方城市都在計劃實行集中供暖,如不謹慎考慮,這將會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文明搞大投資的傳統理念上,也要更多考慮能耗和碳排放的
問題。
第二,基于三個原因,我國住宅運行耗能明顯低于發達國家。我國每平方建筑平均能耗強度遠遠不及美國、英國、加拿大等資本主義國家。美國的人口不到我國的1/4,但是所消耗的建筑能耗遠比我們要高,一個美國人的建筑能耗相當于5個中國人。為什么這么高呢?主要有三個原因:一是中國人人均面積約為40平方米,而平均每個美國人則擁有住宅達85平方米;二是我國住宅主要用的是分體空調,而美國住宅主要用集中空調;三是我國家庭不用烘干機,而烘干機在美國基本屬于必需品,正是由于這幾個因素,使得中國人均建筑能耗要比美國低的多。對我國建筑尤其是住宅實行每個房間安裝一個空調是最節約的模式,分布式的能源供應和設施是最
節能的,而“三聯供”的集中供熱模式從實踐來看其實只適用于我國北方城市。
第三,綠色建筑能為城市
碳中和提供基礎性貢獻。綠色建筑有一個重要的特征,即能夠在建筑全生命周期體現節能、節水和節材。例如建筑材料如果是本地生產的,沒有長距離的
交通成本基本屬于低碳,但是如果是從意大利進口的建筑材料,那就得加上
運輸過程中的碳排放,這顯然屬于高碳項目。
綠色建筑第一次顛覆了我國傳統的建筑碳排放計算標準,這也使技術人員掌握了國際通用的能耗計算標準。綠色建筑還有個別名為“氣候適應性建筑”,即建筑的能源系統和圍護結構能夠隨著氣候的變化而自行調節,使建筑的用能模式發生適應性變化。例如夏天的時候可以把多余的熱量儲存在地底下,使土壤成為一個熱儲存器,到冬天的時候又把這些熱量取出來用于取暖。春天、秋天為什么能耗很低?因為這時候只需要開開窗戶就行了。這套系統比較適用于冬冷夏熱的廣大長江流域。
值得注意的是,
玻璃幕墻建筑雖被視為城市建筑現代化的標志,但是在南方地區卻要謹慎大面積推廣。玻璃本身的導熱性能好,而隔熱效果差,在夏天,太陽輻射熱大,導致建筑內溫度很高。但是如果這類全玻璃幕墻建筑建在哈爾濱等北方地區,由于北方城市一年中夏季時間短,常年的平均氣溫較低,則可以充分利用太陽光照射所能吸收的熱量來調節室內溫度,這時候的玻璃幕墻建筑則是節能的綠色建筑。
第四,建筑碳中和的關鍵在于社區級能源微電網。需要強調的是,建筑脫碳潛力在于社區“微能源”系統。將風能、太陽能光伏與建筑進行一體化設計,同時利用電梯的下降勢能和城市生物質發電,利用社區的分布式能源微電網以及電動車儲能組成微能源系統。
借助這個微能源系統,可以有效調節電網波動,例如在峰谷的時候,用電動汽車進行充電;當峰頂時,可以借用電動車所儲電能反饋電網一部分
電力,對電網用能進行調節。如果外部突發停電,社區也可以借助各家各戶的電動車電能作為臨時能源供應。但是這種模式面臨的問題在于需要各地電網公司積極參與和推廣這種做法。
第五,建筑內部的“魚菜共生”系統有可能在將來發揮重要脫碳作用。國外已經開展了大量研究,綠色建筑的高級階段可以發展為“魚菜共生”系統,使日常食物能夠在建筑內實現并就近供應。魚菜共生是一種新型的復合生態體系,它把水產養殖與水耕栽培兩種原本完全不同的農耕技術,通過巧妙的生態系統設計,達到在建筑內科學的協同共生,從而實現養魚不換水而無水質憂患,種菜不施肥而正常成長的生態共生效應。
對于建筑節能減碳還需要建立一個負面清單:一是防止城市低密度發展,即防止美國式的過度郊區化;二是在南方地區或長江流域謹慎推行按建筑平方米計價的“集中供熱”,以及“三聯供”或“四聯供”系統供能;三是在夏熱冬暖或夏熱冬涼地區謹慎使用大面積的玻璃幕墻;四是限制盲目建設超高層建筑,超高層建筑人均能耗要比普通建筑至少高15%;五是防止過度推行中央空調;六是農村謹慎消滅土坯房,實際上,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能的,凝聚了過去老百姓的歷史生活經驗和古老的中華智慧。