“碳达峰、碳中和”暖通行动方案探讨

贺晓亮

（山西省建筑设计研究院有限公司，山西太原 030013）

0 引言

社会的发展和进步为人们的生活提供了更多的选择和可能，使人们的生活质量越来越高，相应的人们对生活质量的要求也越来越高。当今世界各国所面临的问题是平衡能源利用和环境保护两者之间的矛盾。在暖通空调系统中融入绿色节能技术已经成为大势。

作为目前世界上温室气体排放量最大的国家，我国虽然面临着巨大的减排压力，但依然在第75届联合国大会作出郑重承诺：我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。也是推动中国从工业文明迈向生态文明的重大举措。对各省市而言，这是一次涉及经济社会方方面面的深刻转型。那么，对于建筑节能中的暖通空调而言，可以从哪些方面着手，制定一份科学的“碳达峰、碳中和”（图1）行动方案呢？

图1 什么是“碳达峰、碳中和”

在经历了改革开放40多年的长足发展后，我国已成为全球最大的制冷空调设备生产国和消费市场，多种产品产量位居世界第一。伴随制冷空调行业的高速发展，各类在用制冷空调设备的保有量呈现逐年增加的趋势。根据相关机构测算，目前各类在用的制冷空调设备年耗电量总和占全国总发电量的1/5左右。由此可见，作为我国装备工业的有生力量和国民经济的重要组成部分，制冷空调行业在国家节能减排事业中，在“双碳”目标担负着不可或缺的责任和义务。在“碳达峰”“碳中和”愿景下，暖通行业可以从以下4个方面发力。

1 加大节能技术和空调系统的开发力度

在“碳中和”和“新国标”的双重压力下，暖通空调行业其新产品、新技术、新材料的发展与创新，是实现节能降耗的关键。众所周知，产品的升级往往离不开核心零部件技术的升级，对于中央空调产品而言，创新型压缩机的赋能，将为空调能效变革提供强大的助推力，这就要求行业各大厂商聚焦技术创新，构建完善的先行研究体系，加大中长期技术储备，推出更加节能高效的压缩机产品。与此同时，冷热能的回收利用，是提高暖通空调系统能源利用率的重要方式之一，也是实现暖通业节能减碳的重要途径，暖通行业应加强对冷热回收利用的研究，以期实现能源利用率的最大化。此外，蓄冷空调技术、低温地板辐射采暖技术等环保技术的应用，不仅具有显著的环境效益和社会效益，还具有较大的经济效益，应该受到大力推广。当然，与其他任何新技术一样，这些技术在实际应用中仍存在一些问题，需要行业人士进一步研究并完善。

2 制定严格的暖通空调系统设计及施工管理标准

暖通空调系统作为现代建筑中的核心部分之一，其设计的合理性、施工的规范化，直接影响整个建筑的能耗。当前，暖通专业人才数量较少，一些非专业性的设计师因专业知识储备不足，在暖通空调项目设计中，经常会冷热源的总体设计与设备实际使用需求存在较大误差，使系统在后期运行过程中出现温度调节失灵、能耗过高等问题。此外，施工人员水平参差不齐，在施工过程中遇到一些涉及方案性调整问题不能进行及时有效的处理，最终为系统的运行和管理埋下隐患，甚至还会给项目方造成严重的经济损失。因此，行业亟待建立完善的监督管理体系，制定严格的暖通空调系统设计及施工管理标准，只有这样，才能在一定程度上提高暖通系统的设计与施工水平，保障建筑暖通系统的应用和节能效果。

3 生产和供应链环节减碳亟待数字化的工具体系

企业的低碳发展之路，首先是计算组织或产品的碳足迹进行碳披露，其次应用披露的碳足迹识别重点排放源进行碳管理，有针对性地实施碳排放，对于那些经过努力仍然存在的碳排放，作为一个负责的企业有必要采取各种补偿手段——或自身出资植树等环保措施，或购买排放权予以抵偿。从系统的全生命周期来看，二氧化碳的排放涉及空调行业产业链的各个环节，包括供应链、生产制造以及市场应用等。虽然生产制造和供应链环节的碳排放，在系统全生命周期碳排放总量中占比不高，但不容忽视。碳排放管理标准化对推动应对气候变化的总体工作正发挥着越来越重要的作用[1]。在产品设计阶段，厂家就需要考虑选用的原材料在生产、销售、使用、回收、处理等各个环节的碳排放对环境造成的影响，力求尽可能少用或不用高碳排放的原材料。为此，建立碳消耗的计算和追踪体系，实现碳排放的数据透明化和可追溯化十分重要。目前行业中有部分暖通企业，自成立之初，便十分注重可持续发展，不仅在产品设计、生产制造、包装物流等全生命周期各个环节积极推动节能减排工作，以降低对生态环境的影响，还建立了“产品环境评价”机制，在策划、设计阶段就事先评价产品对环境带来的影响，努力为用户提供环保性能更高的绿色产品。

加速冷媒替换，逐步淘汰高GWP（全球增温潜势）的制冷剂。除了能源消耗造成的温室气体间接排放外，制冷剂也是温室气体直接排放的重要来源，目前暖通空调行业使用的大多数制冷剂具有很高的全球变暖潜力。因此，通过提高制冷水机组等主要设备的能效来降低能耗和发展低GWP（全球增温潜势）制冷剂是制冷领域的迫切课题。在“碳中和”“碳达峰”实现的过程当中，采用优秀冷媒的产品对“碳中和”“碳达峰”有非常大的贡献，政府、社会各方面都要强调节能意识，提高能源效率[2]。

在制冷剂替代过程中，《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》发挥了非常重要的作用。许多发达国家已经逐步淘汰了HCFCs（为含氢氯氟烃的通称）的应用（图2），发展中国家也在2015年开始了相关的淘汰进程，并计划在2030年前完成。从国家的大格局来看，中国既然遵守了《蒙特利尔议定书》以及《基加利补充协议》，就定然会如期完成冷媒替换的使命。不置可否的是，如若冷媒替换现在还是处于观望的慢速推进中，那么在项目的生命周期内很可能会发生冷媒替代及二次设计，这将会对项目及资源造成不必要的浪费[3]。

图2 逐步淘汰HCFCs（为含氢氯氟烃的通称）的应用

4 “以电代煤”，加快工业、建筑等重点行业电能替代

要加快构建多元化清洁能源供应体系，大力发展清洁能源，最大限度开发利用风电、太阳能发电等新能源（图3），大力发展水电，安全高效推进沿海核电建设。推进煤电灵活性改造，科学设定煤电达峰目标，推动煤电更多承担系统调节功能。加快能源技术创新，推进大容量高电压风电机组、光伏逆变器创新突破，加快大容量、高密度、高安全、低成本储能装置研制。以电为中心，推动风光水火储多能融合互补、电气冷热多元聚合互动，提高整体能效。推动“以电代煤”“以电代油”，加快工业、建筑、交通等重点行业电能替代[4]。

图3 风电，光伏发电

推动源网荷储一体化发展，在能源资源富集区、产业园区等地区，因地制宜建设“源网储+冶金/化工/建材”“源网储+大数据中心”等新产业，“余热余压等能源资源回收及综合利用”等能源一体化综合利用工程，推动电、热、冷多能协同供应和能源梯级综合利用[5]。

随着生活水平的提高和极寒天气的频频出现，对我国南方地区实行集中供暖的呼声越来越高。南方地区若盲目照搬北方供暖模式，不仅会影响实际供暖效果，还会使能源消耗量急剧增加。在此背景下，采用清洁低碳的分散式供暖模式成为南方城市的必然选择，分散式系统是充分利用南方地区丰富的可再生能源（地热、水源、太阳能等）和清洁化能源（天然气、电、工业余热等），通过多能互补满足用户空调、采暖以及生活热水等需求的节能技术。由于人们对该系统的认知度低，目前市场上还未出现大规模的应用。针对这一情况，暖通企业在加大清洁取暖系统市场推广力度的同时，还可以积极建设南方清洁低碳供暖示范工程，来引导居民清洁取暖，从而避免南方供暖市场野蛮式增长给国家节能减排和保护环境造成巨大的压力[6]。

笔者作为一名暖通技术人员，既有建筑暖通空调系统影响碳达峰碳中和的主要因素以及暖通空调设计发展与技术动态，并就“碳达峰碳中和暖通空调设计发展可能带来的专业重大变化”进行以下重点阐述。

（1）暖通空调系统节能向低碳、零碳暖通空调系统转变。

（2）暖通空调设备向低碳、零碳暖通空调设备转型，转换暖通空调设备能源方式，更大幅度、更快速度地提升暖通空调设备能效。

（3）建筑暖通空调设计须碳排放计算，量化二氧化碳排放量数值，进行碳排放量的约束、管控设计。

（4）建筑对制冷设备能效的要求分容量、不分形式。

（5）制冷机房要从单机约束、变为机房系统能效提升[7]。

当然，助力“碳达峰、碳中和”，建筑节能中的暖通空调还有很多积极有益的工作可做。同时作为建筑建造和使用环节的用能大户，理应为国家这一宏伟目标的实现做出应有的积极贡献。2021年作为“十四五”规划的开局之年，也是我国暖通空调行业开启新阶段、抓住新机遇、创新新技术的重要之年。相信，在“碳达峰、碳中和”的战略目标之下，无论是品牌厂商还是行业专家，他们都始终坚持以核心科技推动行业绿色发展，为国家实现绿色低碳发展贡献力量[8]。