清華教授林波榮：節(jié)碳不等于節(jié)能，中國實現(xiàn)碳中和面臨三大挑戰(zhàn)

2020年9月22日，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出，在2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的 “雙碳”目標。

 

為積極推動國家碳中和愿景和全球控溫目標實現(xiàn)，鳳凰衛(wèi)視與世界自然基金會(WWF)于2021年9月22日-24日主辦2021零碳使命國際氣候峰會，主題為“全球碳中和與中國擔(dān)當(dāng)”。聯(lián)合主辦本次峰會的有鳳凰網(wǎng)、鳳凰都市傳媒、北京市企業(yè)家環(huán)?；饡?SEE基金會)、大道應(yīng)對氣候變化促進中心(C Team)、公眾環(huán)境研究中心(IPE)，英國以COP26聯(lián)合國氣候大會主席國身份參與。

 

美國前副總統(tǒng)阿爾·戈爾、聯(lián)合國駐華協(xié)調(diào)員常啟徳、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署代表處代表涂瑞和、生態(tài)環(huán)境部宣傳教育中心主任賈峰、世界自然基金會全球總干事馬可·蘭博蒂尼等七十多位嘉賓參與峰會，就全球碳中和、企業(yè)氣候雄心、綠色金融、能源轉(zhuǎn)型、綠色建筑以及低碳交通等話題進行分享和討論，旨在集聚各方資源，充分調(diào)動企業(yè)參與應(yīng)對氣候變化的積極性，為地方政府、企業(yè)在實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標過程中，提供戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)應(yīng)用、成果展示、知識分享及國際交流等多樣化的指導(dǎo)和服務(wù)。

 

 

清華大學(xué)建筑學(xué)院副院長林波榮在“綠色建筑與可持續(xù)供應(yīng)鏈”主旨演講中指出，可再生、清潔、低碳零碳能源替代是關(guān)鍵。未來不僅僅是光伏一體化，一個發(fā)展方向是建筑不再是傳統(tǒng)意義上的能源消耗的末端，我們應(yīng)該強調(diào)建筑跟交通、跟社區(qū)結(jié)合起來推廣光組織的系統(tǒng)，這里非常關(guān)鍵的是電動汽車的電池是非常好的儲能的設(shè)備。

 

林波榮還強調(diào)，節(jié)碳不等于節(jié)能，節(jié)能也不等于低碳，需要從電力側(cè)來做統(tǒng)籌。

 

以下為林榮波主旨演講實錄。

 

非常榮幸今天能夠參加零碳使命、綠色建筑與可持續(xù)發(fā)展的論壇，謝謝孫會長以及各位嘉賓的共同參與。

 

我想跟大家介紹一下在雙碳目標下，特別是在碳中和目標下，我們綠色建筑在做科技創(chuàng)新方面的方向和使命。雙碳目標的提出，大家都看到了機遇，這里面的挑戰(zhàn)也蠻大的。這頁PPT給各位展示了有三個大的挑戰(zhàn)：

 

第一、我們要達到碳中和的目標下的碳減排的總量，我們對比一下這個總量是右上角所展示它的總量相當(dāng)于美國的兩倍，相當(dāng)于歐盟的28國的三倍，這是一個大的挑戰(zhàn)。

 

第二、碳中和的時間非常的短，我們從2030年到2060年碳中和只有三十年的時間，但是我們對比看一下歐盟的情況，它大概是用了71年實現(xiàn)碳中和，美國也用了43年。所以時間短，是我們的第二大挑戰(zhàn)。

 

 

第三、我們看右下角的這張圖，就是低碳發(fā)展在美國和在歐洲已經(jīng)實現(xiàn)跟經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤，我們從這里看到美國和歐盟經(jīng)濟發(fā)展和碳排放的總量的增長，事實上是完全的脫鉤的。但是中國的第一張圖片展示的碳排放跟經(jīng)濟總量是強相關(guān)的，第三大挑戰(zhàn)是我們?nèi)绾我３纸?jīng)濟增長的同時，民生改善的同時，我們來實現(xiàn)碳中和目標的實現(xiàn)。

 

各位嘉賓都回顧了，其實是去年的昨天習(xí)近平總書記在聯(lián)合國提出了這么一個目標，這個目標落實到我們建筑行業(yè)其實有一些數(shù)據(jù)，比如說建筑建造和運行的碳排放從全球來看占比大概是39%，其中運行的占比達到28%，建造大概是11%，這是一個全球的情況。如果是考慮中國的情況，這兩個數(shù)字略有不同。大概總量是42%，其中運行相關(guān)占比到了22%。這意味著由于我們國家跟全球在建筑碳排放運行階段和建材階段的不同使得我們的策略有所不同。

 

由于我們國家建筑行業(yè)碳排放有總量的特征，我們要開展碳中和目標的落實，我們需要有一些具體的應(yīng)對，這個應(yīng)對首先要找到它的特點和趨勢。左下角這張圖告訴我們中國運行直接加間接的碳排放還是在快速的增長，我們要遏制它要采取措施。

 

因為建筑規(guī)模比較大，我們建筑行業(yè)的碳排放的總量是居全球總位首位，同樣比建筑的總量來看，我們是美國的1.25倍，是歐盟28國的1.3倍。右邊的這張圖也跟我們展示了幾個主要的板塊的單位頻率，一年內(nèi)碳排放強度的差別，工建排除北方采暖之外，它的碳排放可以達到48公斤二氧化碳平均每年是最高的，其次是北方的建筑材料二氧化碳達到36公斤，農(nóng)村是23，住宅是16，這是大概的情況，這讓我們有的放矢。

 

根據(jù)IPCC路徑，我們國家考慮了四個目標：工業(yè)、建筑、交通和電力，這是從直接碳排放的角度來定的。此外我們國家還考慮了非二氧化碳溫室氣體排放。科技部在組織科技支撐碳中和方案時分成這五個組進行科技創(chuàng)新的應(yīng)對。建筑行業(yè)的碳排放這個量不大，不到10%，為什么？因為直接二氧化碳排放也就是建筑在運行過程中用了這個燃氣來供暖、生活、熱水或者酒店、賓館的蒸汽等等。更關(guān)鍵的是電力和北方地區(qū)集中供熱，熱力導(dǎo)致的碳排放，這是它的特殊地方。

 

我們非常簡單的來做一個應(yīng)對，我們從控制對象來說，如果考慮建材的碳排放，考慮建筑的直接碳排放，熱力和電力導(dǎo)致的間接碳排放，我們非常容易的梳理出它的減碳的路徑以及相應(yīng)的創(chuàng)新技術(shù)的梳理，但是這個并不是我今天說的重點。

 

因為我想說的是其實我們在未來的這40年內(nèi)，我們要實現(xiàn)綠色建筑來應(yīng)對雙碳目標的落實還有很多可為的地方。

 

第一、要源頭減量。我們要研究創(chuàng)新，以低碳目標為導(dǎo)向的建筑設(shè)計優(yōu)化一套方法。因為整個建筑要實現(xiàn)低碳，其實空間的低碳是優(yōu)先的。在這個基礎(chǔ)上，在研究相應(yīng)的低技術(shù)策略實現(xiàn)優(yōu)化這樣才有可能實現(xiàn)一個真正的低碳成本路徑。不管是能耗還是碳排放都是等于能耗或者碳排放的強度乘上空間乘上面積最后再乘上時間，如果在考慮能源品類的不同再做一些優(yōu)化，但是空間優(yōu)化、時間的優(yōu)化通過部分時間、部分空間來強化我們碳排放目標的落實，這是關(guān)鍵。因此，未來我們一定是要從單個空間的低碳節(jié)能設(shè)計轉(zhuǎn)化為多個復(fù)雜空間在全年8765小時下的動態(tài)的逐時的優(yōu)化思路，這是未來做思路創(chuàng)新需要引入人工智能作為支撐的關(guān)鍵點。

 

我們和大家展示了一些案例，比如像我們跟崔海院士在四川文博會，如果按傳統(tǒng)來看這么大體量的建筑如果全是空調(diào)采暖，這能耗是大得不得了的，但是我們給大家看一下，這個里面的右邊這張圖，其實這個展示的頂層的空間它是非空調(diào)的空間，它是跟室外完全是聯(lián)系的。就拿今天的會場舉個例子，只是人在這里演講和各位嘉賓的位置有空調(diào)，它的上部分是敞開的，考慮到不同顏色的陽光板來把陽光遮擋最后引入自然通風(fēng)，這是一個部分時間的案例。這么大體量建筑都可以如此做，常規(guī)建筑為何不能？

 

最近的實踐，不管是從中國建筑設(shè)計院總部的大樓都是按照這樣的理念在貫徹實施，強化自然通風(fēng)、自然采光整個建筑內(nèi)不同空間的落地。這樣通過部分時間、局部空間、供暖空調(diào)、照明最后最大限度的實現(xiàn)了節(jié)能減排。因為剛才說了，這三方面是乘法的關(guān)系，這個節(jié)能減碳的效果是成倍的獲得的。

 

包括一些其他的大體量的建筑，我們在做的國家的植物園等等都是如此。包括即使在東莞一個生態(tài)辦公樓它的能耗非常高，但是我們通過綠色建筑強調(diào)部分時間、部分空間分區(qū)控溫、自然通風(fēng)優(yōu)先，利用自然通風(fēng)之后空調(diào)時間可以縮短40天左右，節(jié)約能耗15%，也獲得了很好的獎項。但是更關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)告訴我們，這樣做的話是值得我們未來實現(xiàn)輝煌。

 

第二、源頭減碳，重點要用低碳的結(jié)構(gòu)和高性能的建材，我們強調(diào)未來的建筑美學(xué)，綠色建筑強調(diào)新的美學(xué)，應(yīng)該是減少水泥、鋼筋、玻璃的高碳建材的使用。剛才主持人說了我們建筑業(yè)導(dǎo)致的垃圾是24億噸，我們只有減少了這些不可持續(xù)、不可回收的水泥、鋼筋、混凝土的使用而采用竹木等可回收材料來實現(xiàn)建筑的主要立面、室內(nèi)裝修等等，這樣才有可能真正徹底的減少建筑業(yè)對資源的消耗和對自然界的影響。

 

這里面跟大家展示了在英國、澳洲研究了用來自混凝土來進行室內(nèi)的裝修包括建筑立面的例子，這個的確在國外是方興未艾，但是如果在國內(nèi)、在政策的推動下我相信可以產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)真正的在我們的建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)能得到推廣，形成低碳，比如回收再利用的廢棄物等。最主要的是這些建筑材料本身是固碳的，我們現(xiàn)在老說減碳，我們用建材把二氧化碳捕捉起來。

 

第三、關(guān)注不同結(jié)構(gòu)體系之間它的碳排放的強度和差別是很大的。以住宅為例，框減結(jié)構(gòu)相當(dāng)于碳排放的1.6倍，工建和木材料相比大概是3倍的差別。我們在選擇碳結(jié)構(gòu)體系時也要考慮一點，這也是節(jié)能優(yōu)化的重點。

 

在這個基礎(chǔ)上，應(yīng)該進一步推廣工業(yè)化建筑，但是現(xiàn)在不管是南方還是工業(yè)化建筑，我覺得我們非常缺乏的是它在真正的建造過程中，資源、材料、碳排放節(jié)約數(shù)據(jù)的情況，我們唯有把他們給數(shù)據(jù)收集起來，真正用數(shù)據(jù)說話才能夠指導(dǎo)我們行業(yè)給予正確的政策引導(dǎo)和推廣的方向指引。

 

因此，未來我們相信像高性能鋼材，纖維輔材以及其他以竹木為主體的材料在建筑的應(yīng)用，從多層到高層這是未來可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

 

第四、環(huán)境營造技術(shù)創(chuàng)新，我們要強調(diào)部分時間、部分空間因地制宜的環(huán)境營造技術(shù)。這樣的營造，前面說了是我們低碳的一個關(guān)鍵，其實也是有利于健康的。未來我們設(shè)想我們的空間是空間可變、環(huán)境可調(diào)，滿足不同的人的個性化的需求的空間，這樣的話才能夠真正的把碳排放降到極致，最后利用人類和自然的結(jié)合實現(xiàn)健康。這樣一種理念的共識，相信未來一定會對我們的供暖、空調(diào)、照明等等一些機電設(shè)備系統(tǒng)的創(chuàng)新提供支撐。這樣的一些實踐，事實上在國內(nèi)外建筑里都在落實。

 

要把智慧運維跟健康保障結(jié)合起來。比如BIM，在我們國家應(yīng)用現(xiàn)在有一些誤區(qū)，有的時候是為了BIM而BIM，我們不如把BIM和IoT結(jié)合起來，考慮人類的健康、舒適與低碳的結(jié)合，這個更有利于實現(xiàn)前面說的理念。因此基于BIT的IoT強調(diào)多元環(huán)境/能耗場和人體健康關(guān)聯(lián)的海量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是未來方向。這里有溫度和二氧化碳的圖展示的是環(huán)境場，它告訴二氧化碳參數(shù)不同，有利于我們有的放矢、因地制宜的控制，從而最大限度的實現(xiàn)節(jié)能。

 

此外，可再生、清潔、低碳零碳能源替代是關(guān)鍵。未來不僅僅是光伏一體化，我覺得未來的一個發(fā)展方向就是建筑不再是傳統(tǒng)意義上的能源消耗的末端，我們應(yīng)該強調(diào)建筑跟交通、跟社區(qū)結(jié)合起來推廣光組織的系統(tǒng)，這里非常關(guān)鍵的是電動汽車的電池是我們非常好的儲能的設(shè)備，一輛汽車一年開的時間不到2000小時，其余時間都可以用來儲能，太陽能發(fā)電可以放到電池里形成虛擬電網(wǎng)，形成充放電的智能充電樁來進行調(diào)控。我們設(shè)想未來，咱們家里的充放電也像電動汽車-特斯拉在低電量時提前預(yù)約充電，你的節(jié)省真的是不得了，這個一定是未來我們實現(xiàn)低碳的發(fā)展目標。

 

我最近去了幾個城市調(diào)研了電動汽車，大家都說電動汽車一年跑100公里大概10幾塊錢的電費，這個如果把它應(yīng)用在建筑業(yè)領(lǐng)域，充分利用低谷的1：4、1：4.5的低谷電價2毛多一度電，那樣的話我們能夠把普通百姓參與低碳建筑、零碳建筑它的積極性大大的提升。這里還有一個技術(shù)就是源網(wǎng)荷儲用的系統(tǒng)，大電網(wǎng)也在考慮直流，我們小的建筑也在考慮直流，這個上下必須連通，把其中的技術(shù)障礙把它給消除。

 

這里給大家看一些例子，如果我們給一個航站樓研究的，所有的電動車都用光伏發(fā)電可以解決50%-70%的用電問題，屋頂和立面太陽能光伏化再解決10%-20%的問題，在這個基礎(chǔ)上通過標準引領(lǐng)推廣傳統(tǒng)意義上我們覺得不節(jié)能的冰蓄冷、水蓄冷技術(shù)以及風(fēng)機水泵變頻技術(shù)，最后再解決10%-20%的問題，這樣的方式來實現(xiàn)零碳，它的效益、它的增量成本其實可以大幅度的降低。

 

我們最好可以參觀的就是大興的航站樓，我們看到它在停車樓、能源中心、貨運區(qū)、飛行區(qū)、跑道甚至是綠化側(cè)都在大規(guī)模裝光伏，而且它所有的電動車大部分都實現(xiàn)了電動化，它的所有交通車輛。還有一點我們看航站樓內(nèi)所有的餐具、灶具都是全面實現(xiàn)電氣化，我們并沒有感覺到大興航站樓的美食有何不好，所以這就是我們未來特別值得推廣的模式。

 

最后一個是北方地區(qū)的供暖，我們要充分利用周邊的核電，比如說京津冀地區(qū)的工業(yè)余熱、火電余熱甚至是環(huán)渤海地區(qū)核電的余熱來實現(xiàn)低碳零碳供暖。這個的關(guān)鍵是長距離的輸送，上百公里來把熱量輸送到我們的末端，這里也有很多的技術(shù)創(chuàng)新。

 

第五個方面，我們要轉(zhuǎn)變觀念，節(jié)碳是不等于節(jié)能的。當(dāng)我們把碳作為了一個共同的目標，我們要仔細梳理傳統(tǒng)的建筑、設(shè)計、運維過程中哪些技術(shù)有利于節(jié)碳，哪些技術(shù)有利于節(jié)能。所以這里我們看到節(jié)碳不等于節(jié)能，節(jié)能也不等于低碳，我們要從電力側(cè)來做統(tǒng)籌。所以我們這種傳統(tǒng)意義上的技術(shù)補貼，什么太陽能光熱、什么熱水器的補貼還有一些灶具的補貼都要全面轉(zhuǎn)化為以電器化，以有利于低碳的目標來，這個方面有很多的政策需要調(diào)整，標準的提升和擴展也有很多工作要做。

 

時間關(guān)系，簡單跟各位分享一些案例。首先全球十大碳中和建筑里面所羅列建筑設(shè)計的亮點和前面說的重點是吻合的，但是這是已經(jīng)建成的碳中和的建筑，他們的增量成本、技術(shù)優(yōu)化里面還有很多提升的空間。

 

我們最近就是把前面所說的這種技術(shù)正在工材料里整合，包括北京副中心大的園區(qū)，包括以低碳零碳為主的一些能源企業(yè)在北京還有在南京，這里就把前面所說的技術(shù)做了一些整合。其實這里非常關(guān)鍵的點我覺得都不是傳統(tǒng)意義上的綠色建筑的策略，而是光儲充放一體化的充電設(shè)施和智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合。

 

非常關(guān)鍵的是我們需要按年度為單位來反推，你是希望什么時候在什么樣日租賃的情況下來實現(xiàn)低碳和零碳的目標，這為我們設(shè)計如何控制性能化的優(yōu)化設(shè)計和最低的增量成本提供了可能。

 

最后做一下總結(jié)，我們今天討論的要以低碳目標為導(dǎo)向，要考慮未來的場景驅(qū)動，實現(xiàn)系統(tǒng)創(chuàng)新，關(guān)鍵是源頭減量，能源替代，節(jié)省提效。這里跟大家所總結(jié)的一些事實都是前面提及的一些關(guān)鍵技術(shù)，希望能跟各位一起在這方面有所實驗和突破。

 

田川：有一個問題想請教您，今天非常感謝您幫我梳理了一個很重要的概念就是低碳不等于是節(jié)能。在我們做低碳的推廣的過程當(dāng)中，會消耗更多的能源嗎？如果是，具體會是哪幾部分的能源呢？

 

林波榮：謝謝主持人的問題。我們跟大家舉個例子，低碳不等于節(jié)能，其實就是非常簡單跟大家息息相關(guān)的。在家里如果你是用天然氣來進行供暖或者是說提供熱水甚至是蒸汽，事實上可能是能耗更低的。

 

但是我如果是用電可以實現(xiàn)零碳排放，是綠電和太陽能光伏，但是它可能不用電，直接碳排放是為零，但是電的源側(cè)在火電發(fā)布它還會有碳排放，所以這需要綜合的比較。

 

但是我們現(xiàn)在建筑業(yè)從國家層面給的要求是首先要消除直接的碳排放，所以像燃氣在建筑業(yè)的應(yīng)用，未來一定會有重大的調(diào)整。