張雪

摘要：碳達峰和碳中和是未來中國發(fā)展戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，是實現(xiàn)中國經(jīng)濟發(fā)展可持續(xù)的關(guān)鍵目標(biāo)。建筑領(lǐng)域的能源消耗非常大，過去二十年內(nèi)，中國城鎮(zhèn)化發(fā)展帶動了建筑規(guī)模的快速增長，無論是建材生產(chǎn)和運輸、建筑施工、建筑運行中所產(chǎn)生的能耗問題和污染問題都非常嚴(yán)重?；谔贾泻捅尘埃疚膶⒅攸c從充分利用可再生能源、提升建筑冷熱供應(yīng)、能耗監(jiān)控平臺等方面進行分析，并提出新型建筑能源供應(yīng)的有效方案，以期為碳中和背景下的新型建筑能源供應(yīng)提供參考。

關(guān)鍵詞：碳中和；新型建筑；能源供應(yīng)；方案設(shè)計

DOI：10.12433/zgkjtz.20232045

一、新型建筑能源消耗的主要方式

（一）建筑能源消耗的兩種方式

建筑領(lǐng)域中能源的消耗絕大多數(shù)存在于建筑建造和建筑運行階段。（1）建筑建造階段。主要耗能有建材生產(chǎn)耗能和建造過程耗能兩部分，建材生產(chǎn)中會直接消耗能源產(chǎn)生二氧化碳，而建材應(yīng)用和建造過程中，不會直接產(chǎn)生二氧化碳，但在建材運輸?shù)拳h(huán)節(jié)會間接產(chǎn)生污染。（2）建筑運行階段。根據(jù)《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51161-2016）的相關(guān)規(guī)定，維持建筑環(huán)境的用能和建筑內(nèi)的活動用能都屬于建筑運行用能。建筑運行階段中，主要的能源消耗與住宅用途和所處的環(huán)境有關(guān)。如，城鎮(zhèn)住宅與農(nóng)村住宅能源消耗方式不同，城鎮(zhèn)住宅側(cè)重于天然氣能源、電能的消耗，農(nóng)村住宅側(cè)重電能、化石能源的消耗。另外，在建筑運行能耗中，公共建筑的能耗更大，且多種建筑在運行過程中，都會因為直接或間接地產(chǎn)生能源消耗問題。

（二）建筑能源消耗的碳排放

建筑領(lǐng)域的溫室氣體排放包括建筑建造和運行中二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體的排放。建筑能耗的碳排放主要與以下因素有關(guān)：（1）建筑面積。隨著中國建筑領(lǐng)域建造速度的快速提高，開工數(shù)量和施工數(shù)量不斷遞增，建筑竣工和拆除面積穩(wěn)步增長。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前我國建筑竣工面積每年穩(wěn)定在25億平方米、建筑拆除面積穩(wěn)定在每年15億平方米左右。大規(guī)模的建筑施工讓建筑面積大量增加，無論是在建設(shè)還是拆除環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生能源消耗的問題，根據(jù)《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2020》，中國建筑行業(yè)碳排放約占總量的40%左右，而在供暖范圍不斷變大的影響之下，未來中國建筑領(lǐng)域的碳排放量也將越來越高。（2）建筑運行。當(dāng)下，中國建筑能耗總量中用電量大幅增長，單位面積平均建筑運行碳排放指標(biāo)為35kg/㎡，其中公共建筑、北方采暖、農(nóng)村住宅、城鎮(zhèn)住宅的碳排放占比依次降低?，F(xiàn)階段，城鎮(zhèn)住宅70%的能源均為電，盡管城市供暖的熱電聯(lián)產(chǎn)生的能源消耗比較大，但直接排放二氧化碳量比較少，而農(nóng)村住宅中煤炭的使用比例較高，會直接產(chǎn)生大量二氧化碳。

二、碳中和對新型建筑能源管理的指導(dǎo)意義

氣候變暖的問題已經(jīng)影響到人們的生產(chǎn)生活，2020年全球平均氣溫約為14.9℃，相較于工業(yè)化前高出1.2℃，海平面明顯升高的問題不容忽視。氣候變暖對全球發(fā)展來說是一種自然災(zāi)害，實現(xiàn)節(jié)能減排勢在必行?？v觀我國的能源結(jié)構(gòu)，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)效率較低，且產(chǎn)生較大的經(jīng)濟負擔(dān)和能源安全問題，中國要實現(xiàn)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，就需要逐漸轉(zhuǎn)向清潔能源，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，這也是“雙碳”目標(biāo)上升為國家戰(zhàn)略的內(nèi)在原因。正因為建筑能耗占據(jù)中國總體能源消耗中的很大比重，在新型建筑中進行能源管理，降低碳排放，為碳中和做出貢獻也勢在必行，長遠看來，這種方式能降低對化石能源的依賴程度，也與全球脫煤的發(fā)展趨勢相契合。根據(jù)國務(wù)院《2030年前碳達峰行動方案》的內(nèi)容，提升能源的利用效能，提升非化石能源的消費比重，安全降碳，讓碳達峰行動有序推進，是貫穿于社會經(jīng)濟發(fā)展全過程、如期完成碳達峰目標(biāo)的關(guān)鍵內(nèi)容。2021年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布國標(biāo)《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》（GB 55015-2021），自2022年4月1日起實施。該規(guī)范為強制性工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，涉及新建建筑、既有建筑、可再生能源系統(tǒng)、施工調(diào)試驗收與運行管理等方方面面的內(nèi)容。將建筑碳排放計算作為強制要求，對可再生能源利用要求細化，對不同類型的建筑節(jié)能率量化要求，對暖通空調(diào)系統(tǒng)效率和照明要求全面提高。從這項規(guī)范的發(fā)布來看，碳中和對新型建筑能源管理的深刻影響可見一斑。碳中和還將催生出更多低碳甚至零碳建筑、低碳社區(qū)和低碳農(nóng)村，加速現(xiàn)有的建筑節(jié)能改造，優(yōu)化城鄉(xiāng)建筑用能結(jié)構(gòu)。

三、新型建筑能源供應(yīng)方案構(gòu)建

（一）能源供應(yīng)：可再生能源應(yīng)用

《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》指出，應(yīng)充分利用可再生能源，降低建筑化石能源消耗量。新型建筑中空調(diào)、熱水和照明占到七成的建筑能耗，通過新能源解決方案，盡量用好可再生能源確有必要。

1.太陽能利用

據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2016～2021年期間，國內(nèi)光伏裝機規(guī)模的年復(fù)合增長率超過30%，呈快速增長態(tài)勢。2021年，國內(nèi)新增分布式光伏裝機29.28GW，超過新增光伏裝機的50%。近年來，分布式光伏裝機規(guī)模首次超過集中式光伏裝機規(guī)模，分布式光伏主要是指安裝在建筑物屋頂上的太陽能發(fā)電站，一方面，國家能源局發(fā)布的整縣屋頂開發(fā)的政策是重要的驅(qū)動原因；另一方面，電價上行疊加能耗雙控趨嚴(yán)，2021年10月，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價市場化改革的通知》，提出實現(xiàn)煤電100%市場化交易，且煤電市場化交易價格浮動范圍擴大至上下浮動20%，高耗能行業(yè)不受 20%限制。之后多地電力市場化交易價格較基準(zhǔn)價上漲達20%，如江蘇、浙江、安徽、湖北等省份。電價上浮使得企業(yè)經(jīng)營成本增加，而在分布式光伏“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式下，企業(yè)可通過消納分布式光伏產(chǎn)生的電量享受電價折扣，有助于降低企業(yè)經(jīng)營成本。尤其是中東部發(fā)達地區(qū)，從“電從遠方來”轉(zhuǎn)變?yōu)椤半姀纳磉厑怼保粌H降低了能源費用，而且節(jié)省了遠距離傳輸?shù)母鞣N投入，大大有利于用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.淺層地?zé)崮芾?/p>

我國淺層地?zé)崮苜Y源豐富，主要蘊藏在地下水、地表水、土壤巖石等地質(zhì)環(huán)境之中，具有淺層、低溫、恒溫、可再生的特點。隨著熱泵設(shè)備技術(shù)的成熟應(yīng)用，眾多城市均開始利用地源熱泵技術(shù)為建筑物供暖（冷），系統(tǒng)效率相對于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)約高出30%～50%，降低了建筑能耗。

（二）建筑能耗最大的單元：冷熱供應(yīng)

《2021中國商業(yè)建筑碳中和實施路徑研究報告》指出，空調(diào)系統(tǒng)的電力消耗占到建筑排碳量總量的六成左右。建筑供熱和建筑制冷在建筑能耗中占比巨大，通過優(yōu)化技術(shù)、升級設(shè)備，降低減冷熱供應(yīng)的經(jīng)濟成本，也能帶動節(jié)能減排事業(yè)發(fā)展。

1.高能效機房

高效能機房系統(tǒng)能提升空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力，因此，合理設(shè)計機房中主機和水泵的控制方式，能更好地發(fā)揮出機房群控的潛能。冷熱源機房運行效率與主機性能、控制系統(tǒng)和施工工藝相關(guān)，尤其是機房控制，通過精細化的控制系統(tǒng)，能提升15%～25%的節(jié)能效果，也能延長空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命。

2.空調(diào)末端控制

空調(diào)末端控制系統(tǒng)包括觸摸溫控器、網(wǎng)關(guān)、閥門、表具等多種組件，在日常運行中，能通過系統(tǒng)配置控制空調(diào)的節(jié)能效能，在極端天氣下，也能通過空調(diào)末端控制系統(tǒng)的優(yōu)化，保障整體區(qū)域的舒適性。目前，該系統(tǒng)在新型建筑中的應(yīng)用非常廣泛，通過安裝溫控器、實現(xiàn)調(diào)動通信聯(lián)網(wǎng)的方式，都能達到較好的節(jié)能效果。

3.南方集中供冷暖

南方集中供冷暖的問題近兩年來討論非常多，因地制宜，滿足南方城市的冷熱能源供應(yīng)需求非常關(guān)鍵。江水具有冬暖夏涼的特點，該項目可以將供水溫度穩(wěn)定在夏季供水3.5℃、回水13℃，冬季供水42℃、回水35℃的效果，通過復(fù)合技術(shù)，提升了南方城市冷熱供應(yīng)的實際效果，為南方城市集中供冷暖提出了新型的解決方案。目前代表性項目有長沙梅溪湖、蘇州高鐵新城、南京江北新區(qū)、珠海橫琴新區(qū)等區(qū)域能源站。

（三）建筑能源管理平臺

建筑能源管理平臺能廣泛利用于各類新型建筑中，對于高能耗建筑來說，建立一套協(xié)同的建筑能源管理平臺，能實現(xiàn)建筑物內(nèi)部的照明、空調(diào)系統(tǒng)、給排水、變配電等工作的集中管理，提升能源的管理效能，也能降低人工成本。通過建筑能源管理平臺中電力消耗監(jiān)測系統(tǒng)，通過同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)，追溯、非工作時段用能告警等問題，可及時發(fā)現(xiàn)不合理的能源消耗問題。另外，建筑能源管理平臺還可實現(xiàn)遠程控制空調(diào)和照明設(shè)施，檢測和分析建筑物空調(diào)、照明設(shè)備的能耗問題，在滿足冷熱供應(yīng)、照明需求的情況下盡量通過科學(xué)管控的方式降低能源消耗。

四、發(fā)展綠色節(jié)能建筑落地的難點與商業(yè)模式探討

發(fā)展綠色節(jié)能建筑是未來的趨勢，而在實際的應(yīng)用過程中，推廣綠色建筑發(fā)展存在極大的難題，主要原因有以下兩點：一是涉及專業(yè)眾多，缺少乏有效的商業(yè)推廣模式。低碳或零碳建筑涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、給排水、電氣、自動化、計算機等眾多專業(yè)，且呈現(xiàn)專業(yè)交叉的特點，缺乏易操作商業(yè)模式。二是前期投入與排碳總量存在矛盾。由于綠色建筑采用保溫性能好的門窗材料等新技術(shù)、新材料，導(dǎo)致建設(shè)過程中當(dāng)期投入增加，投入產(chǎn)出比明顯高于傳統(tǒng)建筑。因此，鑒于綠色建筑成本支出較高，很多房地產(chǎn)開發(fā)商不愿意增加投資，致使綠色建筑施工技術(shù)不能落地，從而影響了實際的施工應(yīng)用效果。

在全球資源和環(huán)境都非常緊張的關(guān)鍵節(jié)點，推動節(jié)能減排、實現(xiàn)綠色發(fā)展可持續(xù)已成為關(guān)鍵目標(biāo)，放緩建筑能耗的增長速度，并通過采取一定的措施降低能耗，將會成為未來研究的重點。為此，可以從以下三方面入手：一是加強綠色建筑的全過程規(guī)劃設(shè)計。在設(shè)計階段充分考慮到當(dāng)?shù)氐哪茉凑吲c資源優(yōu)勢，優(yōu)先考慮可再生能源，將先進的建筑理念、技術(shù)要求及能提升居住環(huán)境適宜程度的技術(shù)、新型綠色材料等融入到綠色建筑的方案規(guī)劃中，整體提升綠色建筑的競爭力，突出建筑全生命周期的成本優(yōu)勢，說服業(yè)主接受新型建筑供能方案。

二是因地制宜，多方力量共同確保綠色建筑范方案的落實。在新的區(qū)域規(guī)劃時，由當(dāng)?shù)卣龑?dǎo)、各規(guī)劃設(shè)計院及專家“會診”，從源頭充分考慮當(dāng)?shù)刈匀毁Y源、地理優(yōu)勢以及城市產(chǎn)業(yè)的能源互補，編制低碳建筑設(shè)計導(dǎo)則，將土地出讓的附加條件，以確保所在片區(qū)每幢新建建筑都必須按導(dǎo)則去做，將綠色建筑設(shè)計方案真正落實到位。另外，針對采用可再生能源、可低碳技術(shù)的工程項目，政府可以配套相應(yīng)的能源費用和稅收優(yōu)惠，確保項目順利落地。

三是創(chuàng)新商業(yè)模式。例如，由第三方投資建設(shè)區(qū)域能源站，以賣冷熱的方式為建筑提供服務(wù)，這種在行業(yè)內(nèi)被稱為BOT模式，即由乙方融資、設(shè)計、建設(shè)、運營和維護，甲方提供具有合法產(chǎn)權(quán)的場所用于乙方建設(shè)冷熱源站及配套所需的場地，并保證乙方為唯一供冷/熱生產(chǎn)供應(yīng)商，運營期結(jié)束后，乙方無償將所有設(shè)備及產(chǎn)權(quán)移交給甲方。投資主體可以是地方城投、國有企業(yè)、民營企業(yè)等。此種模式一方面可以減輕業(yè)主在建筑初期的建設(shè)成本投入；另一方面，專業(yè)的建筑能源企業(yè)在充分考慮降低成本的同時可改進前期的方案設(shè)計和調(diào)整后期的運營，客觀上可以不斷提升建筑能源效率，減少碳排放。目前已經(jīng)大型房地產(chǎn)集團、綜合能源公司、解決方案型公司投入實踐，通過聯(lián)合設(shè)計院等相關(guān)機構(gòu)，以權(quán)威機構(gòu)的技術(shù)支撐和房地產(chǎn)集團的建筑優(yōu)勢、創(chuàng)新的商業(yè)模式，協(xié)同帶動和促進建筑工程綠色發(fā)展理念落實，帶動建筑行業(yè)綠色發(fā)展。

五、結(jié)語

總而言之，為了順應(yīng)碳中和的發(fā)展，打造新型建筑節(jié)能發(fā)展新模式，配套帶有引導(dǎo)性的政策環(huán)境，充分發(fā)揮各類市場主體的積極性，才是建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

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