如何讓每一棟建筑脫碳？| 研究報(bào)告

當(dāng)我們思考能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)的挑戰(zhàn)時(shí)，往往會(huì)首先聯(lián)想到飛機(jī)、發(fā)電廠、汽車和卡車……但你是否想過(guò)，普通的建筑也在其中扮演著重要角色？

從建筑結(jié)構(gòu)到持續(xù)的能源消耗，建筑物貢獻(xiàn)了全球約三分之一的碳排放——2022年，其二氧化碳排放量高達(dá)123億噸。其中，大部分排放源自建筑運(yùn)營(yíng)，例如供暖、烹飪時(shí)燃燒的燃料，以及電力生產(chǎn)過(guò)程中燃燒的化石燃料。但除此之外，每年還有約26億噸二氧化碳（約占全球總排放量的7%）來(lái)自建筑本身的“隱含碳”——即建筑材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工過(guò)程中所排放的碳。

今年2月發(fā)布的一份報(bào)告提出了一項(xiàng)藍(lán)圖，旨在到2050年實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的碳中和。要達(dá)成這一目標(biāo)挑戰(zhàn)巨大，因?yàn)樗婕叭驍?shù)百萬(wàn)建筑物業(yè)主的共同努力。然而，該報(bào)告的發(fā)布方——能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)（Energy Transitions Commission，ETC）認(rèn)為，現(xiàn)有的政策和技術(shù)工具已經(jīng)可以滿足這一需求。該委員會(huì)是一個(gè)國(guó)際智庫(kù)，成員包括能源生產(chǎn)商、高耗能行業(yè)、技術(shù)提供商、金融機(jī)構(gòu)以及環(huán)保組織等。

報(bào)告指出，解決建筑行業(yè)碳排放問(wèn)題的關(guān)鍵措施包括提升能源效率、電氣化、靈活用電，以及減少材料消耗并推廣更環(huán)保的建筑材料。全球各地在這些方面的進(jìn)展雖不均衡，但已初見(jiàn)成效。

“許多必要的解決方案已經(jīng)擺在我們面前?！蹦茉崔D(zhuǎn)型委員會(huì)主席阿代爾·特納在上個(gè)月的一場(chǎng)討論中表示，“但要真正落地實(shí)施，我們需要改變觀念，也需要改變實(shí)踐?！?/p>

如何提高建筑物的能源效率？

報(bào)告稱，建筑開(kāi)發(fā)商和業(yè)主可以采取各種策略，在不犧牲居民舒適度的情況下，降低建筑物的能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本。

他們可以密封漏氣處；隔離閣樓、墻壁和地板；安裝雙層或三層玻璃窗，使建筑物像啤酒保溫套一樣舒適。報(bào)告稱，需要中等努力的防寒策略可以減少 10% 至 30% 的能源使用量；更深層次的改變可以減少高達(dá) 60% 的能源使用量。

對(duì)于改造，在線工具和現(xiàn)場(chǎng)能源審計(jì)可以幫助業(yè)主決定哪些變化對(duì)氣候、舒適度和能源賬單產(chǎn)生最大影響。

報(bào)告指出，其他簡(jiǎn)單的技術(shù)可以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的制冷需求，由于氣溫上升和收入增加，到 2050 年，全球制冷需求將增加一倍以上。從將屋頂漆成白色到種植遮蔭樹(shù)等被動(dòng)方法可以轉(zhuǎn)移太陽(yáng)光線，平均可以減少 25% 至 40% 的制冷需求。

委員會(huì)建筑脫碳負(fù)責(zé)人 Hannah Audino 表示，這些效率措施“會(huì)隨著時(shí)間的推移為家庭帶來(lái)明顯的回報(bào)”。

但她補(bǔ)充說(shuō)，由于回報(bào)可能緩慢實(shí)現(xiàn)，政府應(yīng)該向低收入家庭提供有針對(duì)性的融資，否則這些家庭可能無(wú)法負(fù)擔(dān)這些升級(jí)費(fèi)用。

還有一個(gè)挑戰(zhàn)是說(shuō)服房東投資于效率措施，盡管租戶通常自己支付水電費(fèi)。為確保廣泛采用，作者建議政策制定者實(shí)施建筑性能標(biāo)準(zhǔn)，紐約和圣路易斯等美國(guó)城市采用這種方法，對(duì)未達(dá)到某些排放或能源使用基準(zhǔn)的建筑業(yè)主進(jìn)行處罰。

對(duì)于新建筑，能源法規(guī)和其他受監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)定性能底線。報(bào)告稱，它們?cè)谑澜绺鞯夭町惡艽螅粍?dòng)式房屋方法是“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。與傳統(tǒng)建筑相比，符合其基準(zhǔn)的建筑通?？蓪⒛茉词褂昧看蠓鳒p 50% 至 70%。

此外，與僅按規(guī)范建造的建筑相比，新建筑的能耗降低 20%，通常具有“非常可控的”溢價(jià) 1% 至 5%，作者寫道，這可以通過(guò)提高開(kāi)發(fā)商的售價(jià)或降低業(yè)主的賬單來(lái)彌補(bǔ)。

通過(guò)地下熱能網(wǎng)絡(luò)連接建筑物并共享熱量也可以實(shí)現(xiàn)巨大的效率提升——而且比個(gè)人行動(dòng)更快、規(guī)模更大。報(bào)告指出，它們“應(yīng)盡可能部署”。

要使建筑物脫碳，就必須實(shí)現(xiàn)電氣化

建筑物需要完全電氣化才能成為氣候友好型建筑。這意味著要用超高效的熱泵（包括地?zé)釤岜茫?、熱泵熱水器、熱泵干衣機(jī)和電磁爐取代化石燃料燃燒設(shè)備。

報(bào)告稱，熱泵對(duì)于供暖脫碳至關(guān)重要，供暖是最大的運(yùn)營(yíng)排放源，目前全球只有 15% 實(shí)現(xiàn)了電氣化。這些設(shè)備的效率通常是燃?xì)庠O(shè)備的兩到三倍，即使由尚未 100% 清潔的電網(wǎng)供電，它們也能降低排放。

熱泵的價(jià)格可能比較高，但作者預(yù)計(jì)，隨著銷售增長(zhǎng)和安裝人員經(jīng)驗(yàn)的積累，熱泵的價(jià)格會(huì)下降。報(bào)告稱，在市場(chǎng)成熟的國(guó)家，熱泵的價(jià)格甚至可能比燃?xì)夤┡到y(tǒng)還便宜：以丹麥、日本、波蘭和瑞典為例。

根據(jù)報(bào)告，對(duì)于美國(guó)大多數(shù)家庭和歐洲許多家庭來(lái)說(shuō)，熱泵比燃?xì)庠O(shè)備運(yùn)行成本更低，總壽命成本也更低。當(dāng)消費(fèi)者考慮安裝空調(diào)和燃?xì)鉅t時(shí)，熱泵更具經(jīng)濟(jì)意義；熱泵集兩者于一身。

這些設(shè)備也不斷改進(jìn)。制造商學(xué)習(xí)如何通過(guò)經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)技術(shù)，就像他們?cè)谔?yáng)能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)上所做的那樣。結(jié)果是，熱泵變得更高效；變得更??；隨著它們過(guò)渡到天然制冷劑（全球變暖潛能值也較低），溫度也更高。

但報(bào)告指出，政策制定者需要解決能源成本問(wèn)題，以鼓勵(lì)廣泛電氣化。電價(jià)高于燃?xì)鈬?guó)家的國(guó)家在熱泵采用方面落后。

報(bào)告稱，解決辦法包括將目前不成比例地堆積在電費(fèi)上的環(huán)境稅轉(zhuǎn)移到燃?xì)獬杀旧?，為使用電熱的客戶提供較低的電費(fèi)，并對(duì)碳排放定價(jià)。禁止使用燃?xì)庠O(shè)備將是最直接的舉措，但“只有荷蘭等少數(shù)國(guó)家成功制定了計(jì)劃”。

讓電網(wǎng)電力需求更具彈性

當(dāng)建筑物全電動(dòng)時(shí)，它們將需要更多電力，這可能會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)壓力。報(bào)告稱，如果不加以控制，到 2050 年，全球建筑物的電力需求可能會(huì)比現(xiàn)在增長(zhǎng) 2.5 倍。但隨著效率的提高，委員會(huì)預(yù)計(jì)電力需求將增長(zhǎng) 45%。

這仍然是巨大的。因此，作者指出，為了在不破壞電網(wǎng)的情況下使建筑物脫碳，我們需要使建筑物的電力需求靈活。通過(guò)在廉價(jià)、清潔和充足的情況下使用電力，這些建筑物也將比其他建筑物更實(shí)惠。

低成本的智能恒溫器和傳感器可以將需求減少 15% 至 30%，并在價(jià)格下降時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)移能源使用。在某些地方，商業(yè)建筑業(yè)主已經(jīng)可以通過(guò)在電網(wǎng)需求最高時(shí)減少能源使用量，每年節(jié)省數(shù)萬(wàn)美元。

報(bào)告建議，所有建筑都應(yīng)能夠在不影響舒適度的情況下，在兩到四個(gè)小時(shí)內(nèi)改變主動(dòng)供暖或制冷的時(shí)間。這可以通過(guò)提供熱慣性的現(xiàn)有解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括絕緣材料和可在需要時(shí)儲(chǔ)存熱水的儲(chǔ)水式熱水器。

公用事業(yè)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以通過(guò)實(shí)施電價(jià)或公用事業(yè)關(guān)稅來(lái)刺激更靈活的需求，獎(jiǎng)勵(lì)客戶在高峰時(shí)段之外使用電力。

“當(dāng)風(fēng)吹日曬，電網(wǎng)上可以說(shuō)有充足的清潔能源時(shí)，價(jià)格往往會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，”Audino 說(shuō)。稅費(fèi)可以反映這一現(xiàn)實(shí)，為家庭和其他人轉(zhuǎn)變用電方式提供明確的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。如果沒(méi)有這些更具動(dòng)態(tài)性的稅費(fèi)，“我們真的很難看到我們?nèi)绾未笠?guī)模推動(dòng)這種[轉(zhuǎn)變?！?/p>

如何清理隱含碳？

報(bào)告稱，到 2050 年，全球建筑面積預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 50% 以上。如果建筑采用與今天相同的技術(shù)建造，從現(xiàn)在到本世紀(jì)中葉，累計(jì)隱含碳排放量可能會(huì)再增加 750 億噸二氧化碳。

但通過(guò)最大限度地利用現(xiàn)有建筑、對(duì)建筑材料進(jìn)行脫碳以及以不同的方式設(shè)計(jì)新建筑，這一數(shù)量可以減少到約 300 億噸二氧化碳。

根據(jù)報(bào)告，使用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)是減少隱含碳的“最大機(jī)會(huì)”：該策略完全避免增加任何新的隱含排放。但作者補(bǔ)充說(shuō)，實(shí)施這一策略比改變建筑技術(shù)更困難。

報(bào)告指出，生產(chǎn)材料會(huì)推動(dòng)前期排放，其中最大的貢獻(xiàn)者是水泥、混凝土和鋼鐵：它們占建筑材料碳排放的 95%。

低碳和零碳水泥、混凝土和鋼鐵可以使用電力、替代燃料、特殊化學(xué)品（包括受珊瑚啟發(fā)的化學(xué)品）和碳捕獲與儲(chǔ)存來(lái)制造。但開(kāi)發(fā)商需要激勵(lì)措施來(lái)購(gòu)買這些清潔材料，這些材料目前尚未廣泛使用或僅就成本而言缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。

一種補(bǔ)充方法是設(shè)計(jì)排放物質(zhì)較少的建筑物。對(duì)于相同的建筑面積，中層建筑使用的材料少于高層建筑，而高層建筑需要更大的地基和更大的柱子。四四方方的建筑比不規(guī)則的建筑更高效。

根據(jù)報(bào)告，開(kāi)發(fā)商還可以使用替代的低碳材料來(lái)補(bǔ)充建筑。這些材料包括再生材料、可持續(xù)來(lái)源的木材、竹子、夯土和“麻石”——一種由大麻纖維、石灰和水組成的低強(qiáng)度、輕質(zhì)混合物，可以吸收碳。

由于隱含碳幾乎是看不見(jiàn)的，因此抑制隱含碳尤其具有挑戰(zhàn)性。作者寫道，2021 年，倫敦監(jiān)管機(jī)構(gòu)決定改變這一現(xiàn)狀，要求主要開(kāi)發(fā)商在規(guī)劃階段就統(tǒng)計(jì)建筑物整個(gè)生命周期內(nèi)的所有碳排放量（包括運(yùn)營(yíng)碳排放量和隱含碳排放量）。

能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)成員 Arup 公司建筑可持續(xù)發(fā)展團(tuán)隊(duì)副總監(jiān) Stephen Hill 表示，開(kāi)發(fā)商無(wú)需保持在任何碳強(qiáng)度閾值以下；他們只需報(bào)告預(yù)期排放量。

“但這引發(fā)了開(kāi)發(fā)商隱含碳強(qiáng)度的下降，他們都希望開(kāi)發(fā)出碳排放量最低的項(xiàng)目，”他補(bǔ)充道?！斑@是一個(gè)引人入勝的例子，展示了透明度的作用以及市場(chǎng)如何運(yùn)作。”

非營(yíng)利組織世界綠色建筑委員會(huì)高級(jí)影響總監(jiān) Stephen Richardson 在委員會(huì)的小組活動(dòng)中強(qiáng)調(diào)，要實(shí)現(xiàn)建筑物脫碳，政府需要同時(shí)做兩件事。 “一方面，我們需要激勵(lì)，使其在經(jīng)濟(jì)上更具吸引力，”他說(shuō)。另一方面，“我們需要強(qiáng)制執(zhí)行?！?/p>

報(bào)告指出，亞洲大部分地區(qū)、非洲和南美洲大部分地區(qū)，甚至美國(guó)的一些州都缺乏強(qiáng)制性建筑規(guī)范。Richardson說(shuō)，這是需要實(shí)施的“絕對(duì)、首要”政策。“沒(méi)有政策，什么也不會(huì)發(fā)生——或者只會(huì)發(fā)生很少的事情?！?/p>

資料來(lái)源：Canary Media

生成海報(bào)

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