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同济大学特聘教授龙惟定:建筑碳中和须与城市统筹联动

  "如果按既有发展模式,我国城市建筑在2030年很难实现碳达峰。"近日,长期从事建筑能源与环境管理研究的资深专家、国际制冷学会终身名誉会员、同济大学高密度智能城镇化协同创新中心特批教授龙惟定在接受记者专访时坦言,如果从现在到2030的10年中不作任何改变,按城市建筑将新增220亿平方米测算,将新增碳排放约14亿吨,届时城市建筑碳排放总量将达39亿吨。

  龙惟定进一步指出,但若下大力气在建筑节能减排方面做文章,我国城市建筑将有望在2030年实现碳达峰,届时碳排放量可比既有模式减少近50%。"可以说,建筑将在清洁能源转型与城市碳达峰过程中扮演中心角色。同时要求城市的开发建设方式必须从粗放型外延式发展转向集约型内涵式发展,从增量扩张建设逐步转向存量提质改造。"

  建筑碳中和需与城市碳中和联动

  当下,除了新冠肺炎疫情外,另一个对人类产生巨大威胁的是全球气候变化。由于新冠肺炎疫情蔓延,2020年全球能源需求下降5%,与能源相关的二氧化碳排放比2019年下降约7%。但是大气中温室气体的浓度却仍在继续上升。

  "能源系统虽然是主要的碳排放源,但要实现净零排放,就不能只是能源系统的任务。需要在能源、土地、城市和基础设施(包括交通和建筑)及工业系统方面进行快速而深远的转型。"龙惟定说。

  在龙惟定看来,全球范围正处于高增长期的建筑将在清洁能源转型与应对气候变化过程中扮演重要角色。

  2050 年, 2050 年, 第 2050 个要求, 运动性对等的对等性, 以及 2.5 个多维的"新增建筑主要在发展中国家,而大部分发展中国家建筑节能的标准法规体系很不完备,很可能会锁定高能耗和高碳排放的特性。就全球而言,到2050年建筑领域预计会造成额外的35亿吨标准煤能耗与20亿吨二氧化碳排放,不能不引起重视。"龙惟定指出。

  龙惟定进一步解释,建筑温室气体核算包括三个方面:直接碳排放,如建筑的锅炉、煤炉、燃烧灶具和燃气热水器等直接燃烧排放二氧化碳;间接碳排放,如建筑用电,或利用区域供热供冷的蒸汽和冷热水过程中产生的碳排放;隐含碳排放,包括建筑材料和构件在开采、制造、运输全过程中的碳排放,建筑施工、装修、改造中的碳排放,以及初期土地利用和最后建筑拆除过程中的碳排放。

  "实际上,上述三方面的空间分布已经超出了建筑本体,需要在邻里、街区、社区乃至城市的广阔视角中考量。因此,必须要综合考虑建筑全寿命周期的碳排放。建筑碳中和在本质上要与城市碳中和相结合。"龙惟定认为。

  城市是人口密集、各种要素集聚的场合。数据显示,2020年,世界城市化率约为56%,预计到2050年将增加到68%。城市能源需求占全球能源需求的2/3,占能源部门碳排放量的70%,建筑将成其中重要贡献者。"从目前到2050年,大部分新建建筑将在新兴经济体和发展中经济体的城市中建造。建筑面积的增长是必然,建筑碳中和涉及城市人口、城市形态和基础设施,需要综合研究。"龙惟定强调。

  有必要建立建筑"健康档案"和"病历卡"

  建筑寿命越长,分摊到每年的隐含碳排放强度越低。我国建筑寿命短,如果寿命只有30年,则城市住宅建筑中隐含碳排放占比超50%。在建筑生命周期的两端——建造和拆除过程中的消耗和排放水平惊人。

  "美国的住宅建筑平均寿命是75年,日本提倡'几代人的住宅',中国至少应达到设计标准中的50年。商品住宅则更应该延长到70年(合同年限)。"龙惟定认为,"对建筑质量要有更严格的技术标准和监控制度,结合BIM(建筑信息模型)技术建立建筑的'健康档案'和'病历卡',并将建筑的能效标识纳入质量管理体系。通过技术和政策的双管齐下,将有望使我国城市民用建筑碳排放峰值控制在21亿吨左右。"

  在他看来,建筑领域要实现碳中和,首先在政策层面要适应差异化管理,同时应借鉴美国、日本等国经验,要着力提高建筑质量,延长建筑寿命。此外,在技术层面,也要着力实现建筑材料的低碳化,"建议尽快发布水泥等主要建材生产厂家产品的碳排放和能耗数据,并推动形成市场倒逼机制,促使高碳产品企业主动减碳。"

  记者注意到,当下,城市居住建筑和公共建筑供暖碳排放分别占运行碳排放的近70%、43%,是建筑碳中和需要解决的最主要问题。

  "北方集中供暖是民用建筑能耗和碳排放最高的领域。北方城市集中供暖系统的改进和优化必须作为建筑碳达峰和碳中和的重点。这是一个重大挑战。"龙惟定认为。

  在这种情况下,在北方地区新建建筑推行供暖电气化(热泵供暖)和供暖分户计量,势在必行。与此同时要注重新建建筑采暖向利用余热和废热以及室内低温供暖(如地板供暖)等方式转变;对于南方城市住宅集中供暖的需求,则应采用能耗限额设计、资源共享、以及像"能源总线"等高效新技术加以引导,既可满足居民对高质量供暖的需求,又可最大化控制建筑碳排放,并可作为推动经济内循环的措施之一。

  建筑用能低碳化必须融合智慧化

  "超低能耗建筑和降低碳负荷,这一措施是实现碳中和的基础和必要条件,且需要提升到城市高度总体考量。"龙惟定认为,超低能耗建筑无论从推广利用被动式技术方面,还是从优化建筑用能结构方面看,都需要在城市范围内协调、协同和资源共享。

  碳中和时代的建筑能源系统将是一个多源、多载体、多主体及利益多元的复杂系统,建筑的用能更关系到人的健康、舒适和效率。因此,其管理系统必须融合大数据和人工智能技术。

  "电气化是建筑碳中和的主要路径。"采访中,龙惟定特别强调。

  相关数据显示,建筑在运行过程中由于耗能而产生的碳排放占排放总量的28%,其中2/3来自快速增长的用电量。自2000年以来,建筑物中的电力需求增长速度是电力部门碳排放强度降低速度的5倍。

  对此,有业内专家指出,电气化是建筑碳中和的主要路径。

  与此同时,提升可再生能源使用比例是公认的能源结构优化重要方向。业内甚至预计,可再生能源将成为"十四五"期间能源增量主体。就建筑领域而言,随着可再生能源发电应用比例逐步提升,因可再生能源具有能量密度低、产能波动大等特点,解决空间利用和与供需之间的匹配将成为建筑电气化需要解决的主要矛盾之一。这就对建筑和城市的能源管理系统提出更高要求。

  "基于大数据和人工智能的建筑智慧能源管理系统,建成建筑综合能源系统,可以实现电、热、气三网合一、源网荷储用协调,通过强化需求侧响应,大幅提升可再生能源利用的灵活性、可靠性,是助力实现建筑碳中和的重要路径。"因此,综合能源规划应该成为城市规划体系中的重要组成部分。


编辑:liqing