张婧 秦颖 马乐
北京建筑大学 北京 100044
随着我国的高速发展,我国能源的消耗与碳的排放量也成倍增加,环境问题也日益突出,温室效应已经迫在眉睫。根据预测,如果大气中的温室气体含量比工业革命前增加一倍,地球温度将升高1.5℃~4.5℃。2020年,世界气候研究计划署的25位科学家对升温范围进行了修正,变为2.6℃~3.9℃。这也意味着节能降碳势在必行。我国也早在80年代就出台了第一部建筑节能标准,开启了我国建筑节能的“三步走”。2022年10月清华大学发布了《中国能源发展现状》,我国2021年一次能源消费总量为52.4亿吨标煤。习总书记提出,我国要在2030实现“碳达峰”,2060实现碳中和。为此我国提出了“1+N”政策体系,支撑我国实现“双碳”目标。
由于建筑本身运行环境温度与人体舒适温度存在差异,在保证一定的人体舒适度的情况下,通过提升围护结构性能、利用太阳能、地热能等可再生能源供热或发电,从而降低建筑本体化石能源的能耗。我国2019年发布的《近零能耗建筑技术标准》GB/T 51350-2019中对其进行定义,零能耗建筑能是近零能耗建筑的高级表现形式,其室内环境参数与近零能耗建筑相同,充分利用建筑本体和周边的可再生能源资源,使可再生能源年产能大于或等于建筑全年全部用能的建筑。
零能耗建筑的定义最早来源于国外,早在1976年,丹麦技术大学的Torben V.Esbensen等人[1]就对在丹麦使用太阳能为建筑物进行冬季供暖进行了理论和实验研究,并首次提出“零能耗建筑(住宅)”(Zero Energy House)一词。发达国家对于建筑物节能减排迈向零能耗建筑的规划时间和目标不尽相同。一些国家采取绝对值法对建筑能耗降低进行要求,一些国家采取提升建筑节能标准目标法对零能耗建筑发展进行规划,部分国家也对零能耗建筑进行补贴和支持。整体来看,美国通过商业手段推动技术进步,降低技术成本,使零能耗建筑逐步实施;欧洲通过各国顶层规划立法确定发展目标,配合技术进步和财税政策,推动零能耗建筑。我国的“零能耗建筑”结合气候特征和场地条件,通过被动式建筑设计和技术手段最大幅度降低建筑供暖、空调、照明需求,通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率,充分利用建筑本体、周边、外购的可再生能源发电,使可再生能源全年供能大于等于建筑全年全部用能的建筑。
碳排放是温室气体排放的一个总称或简称,由于温室气体中最主要的就是二氧化碳,所以降碳主要指的是降低二氧化碳排放量。按照产生边界来划分,建筑碳排放可划分为直接碳排放、间接碳排放和隐含碳排放。直接碳排放主要指建筑运行阶段直接消耗的化石能源所带来的碳排放;间接碳排放主要指运行阶段消费的电力和热力能源,生产这些能源所产生的碳排放;隐含碳排放则是指建材和施工带来的碳排放。
2006年英国首先对零碳建筑给出自己的定义,即“1年周期内建筑净碳排放量为零”。澳大利亚和美国又分别在此基础上于2011年及2020年提出了“零排放建筑”的新定义,分别是“在建筑运行期间,建筑服务系统直接排放与间接排放总量达到净零”以及“高效建筑在1年内仅通过建筑可再生能源或场外采购可再生能源满足自身能源需求的建筑”[1]。我国的《零碳建筑技术标准》征求意见稿中的定义指出,建筑运行期间以年为单位碳排放量通过节能降碳技术降低,并通过不超过一定比例碳交易等形式最终将碳排放抵消为零的建筑。
节能和降碳的目标是不一样的。节能侧重于降低化石能源的消耗,降碳侧重于碳排放量的降低。两者之间有很强的关联性,但是并不等价[2]。由于化石能源转化的热能或电能会形成碳排,通过对可再生能源的利用及围护结构性能提升等节能措施降低建筑化石能源消耗量,则可降低直接和间接碳排放量。但除了节能外,通过降低火电等传统发电的碳排放量,或降低建材和施工过程中的碳排放量也是降碳的途径之一。
自2020年9月习近平总书记正式做出碳达峰、碳中和承诺后,我国发布了一系列相关政策及措施,并在重要文件中都有所体现。2021年10月24日发布的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,作为碳达峰碳中和“1+N”政策体系中的“1”,对指导和统筹“双碳”工作起到纲领性作用。于10月26日发布的《2030年前碳达峰行动方案》,作为“N”系列政策中的首要文件,对后续出台的“N”系列政策起到统领作用。表1按时间线梳理了与建筑行业相关的主要政策文件。
表1 我国部分相关发布政策
我国目前现行的国家及行业标准中对于狭义的和碳相关的标准目前仅有GB/T 33760-2017《基于项目的温室气体减排量评估技术规范 通用要求》及GB/T 51366-2019《建筑碳排放计算标准》,国家标准《零碳建筑技术标准》正在制定中,该标准将对低碳建筑、近零碳建筑以及零碳建筑给出定义和指标要求。《城乡建设领域碳计量核算标准》也在编制中,将对城乡建设领域的碳计量与碳核算边界、要求等给出规定和要求。
地方标准层面:各地根据实际情况制定了相关的标准,如北京市制定了DB11/T 1539-2018《商场、超市碳排放管理规范》、DB11/T 1558-2018《碳排放管理体系建设实施效果评价指南》、DB11/T 1559-2018《碳排放管理体系实施指南》以及园区、社区、企业、建筑低碳运行管理通则;广东省制定了DB44/T 1944-2016《碳排放管理体系 要求及使用指南》。
我国应开展顶层设计,系统布局。建立基础通用、工程建造以及产品标准的建筑零碳标准体系,见图1。基础通用类标准主要包含如碳的计算、计量、核查、交易等;工程类的标准则可以围绕《零碳建筑技术标准》针对设计、施工、运行调试、改造、评价等各个阶段制定更为细致的技术标准,也可按照涉及的专业及系统等制定技术规程。产品方面则应丰富产品及系统的碳足迹标准及低碳技术要求。
图1 建筑零碳标准体系框架
我国应建立“双碳”标准顶层设计,结合我国各个行业,构建“双碳”标准体系框架,形成“协调、完整、特色、实效”的标准体系[3]。通过本文的阐述可知建筑节能、绿色建筑均对建筑降碳有着重要作用,我国建筑双碳体系可以依托现有的建筑节能及绿色建筑体系,通过补充相应降碳的技术措施等相关条文,结合碳的通用标准,在此基础上形成零碳建筑标准体系。目前,碳的基础性通用标准尚有待补充,如碳计量、碳核查、碳交易等,碳排放的计算边界等也需明确。建筑节能与绿色建筑现有技术措施已在降碳技术范畴,后续可进行修订和进一步完善。
标准体系的顶层设计固然重要,但是标准的落地实施及其实施效果,决定了是否能够按照预想的路线实现“双碳”目标。目前对于标准实施情况的跟踪及分析并不到位,导致标准技术要求相对较高,但实际效果不佳。虽然标准定期开展复审工作,但实际对于相关实施情况的收集并不充分。以上两点导致我国有国内领先,甚至是国际领先的标准,却难以达到“100%的效果”。
正如上文中阐述的一样,我国无论是在节能还是在降碳领域,相对于发达国家开展工作的时间都相对较短,故而在制定相关标准时可以借鉴国际先进经验,同时在碳计量、碳交易等标准的制定上还应该注意和国际标准相接轨,才更利于我国“双碳”政策的落地,提升我国在国际上的话语权,完成我国对于“双碳”目标的承诺。
我国已迈入高质量发展新阶段,随着环境问题的突显以及我国作出的关于“双碳”的郑重承诺,节能降碳也已进入新阶段,零碳建筑也是建筑行业发展的必然趋势。我国显然也已开展了从政策条例到标准的全链条建设,通过顶层设计制定政策及实施方案,通过借鉴先进国家经验并结合中国国情对现有标准体系进行完善,形成技术支撑,从而实现我国的“双碳”战略目标。