清華大學建築學院副院長林波榮,他將為我們帶來綠色建築研究成果分享。

以下為發言全文:
非常榮幸今天能夠參加零碳使命、綠色建築與可持續發展的論壇,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,我們綠色建築在做科技創新方面的方向和使命。
雙碳目標的提出,大家都看到了機遇,這裡面的挑戰也蠻大的。這頁PPT給各位展示了有三個大的挑戰:
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於美國的兩倍,相當於歐盟的28國的三倍,這是一個大的挑戰。
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年實現碳中和,美國也用了43年。所以時間短,是我們的第二大挑戰。
第三,我們看右下角的這張圖,就是低碳發展在美國和在歐洲已經實現跟經濟發展的脱鈎,我們從這裡看到美國和歐盟經濟發展和碳排放的總量的增長,事實上是完全的脱鈎的。但是中國的第一張圖片展示的碳排放跟經濟總量是強相關的,第三大挑戰是我們如何要保持經濟增長的同時,民生改善的同時,我們來實現碳中和目標的實現。
各位嘉賓都回顧了,其實是去年的昨天習總在聯合國提出了這麼一個目標,這個目標落實到我們建築行業其實有一些數據,比如説建築建造和運行的碳排放從全球來看它的佔比大概是39%,其中運行的佔比達到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,這兩個數字略有不同。大概總量是42%,其中運行相關佔比到了22%。這意味着由於我們國家跟全球在建築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。
由於我們國家建築行業碳排放有總量的特徵,我們要開展碳中和目標的落實,我們需要有一些具體的應對,這個應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,我們要遏制它要採取措施。
第二個因為建築規模比較大,我們建築行業的碳排放的總量是居全球總位首位,同樣比建築的總量來看,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它的單位頻率,一年內碳排放強度的差別,工建排除北方採暖之外,它的碳排放可以達到48公斤二氧化碳平均每年是最高的,其次是北方的建築材料二氧化碳達到36公斤,農村是23,住宅是16,這是大概的情況,這讓我們有的放矢。
根據IPCC路徑,我們國家考慮了四個目標:工業、建築、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温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新的應對。建築行業的碳排放這個量不大,不到10%,為什麼?因為直接二氧化碳排放也就是建築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。更關鍵的是電力和北方地區集中供熱,熱力導致的碳排放,這是它的特殊地方。
我們非常簡單的來做一個應對,我們從控制對象來説,如果考慮建材的碳排放,考慮建築的直接碳排放,熱力和電力導致的間接碳排放,我們非常容易的梳理出它的減碳的路徑以及相應的創新技術的梳理,但是這個並不是我今天説的重點。
因為我想説的是其實我們在未來的這40年內,我們要實現綠色建築來應對雙碳目標的落實還有很多可為的地方。
第一,要源頭減量。我們要研究創新,以低碳目標為導向的建築設計優化一套方法。因為整個建築要實現低碳,其實空間的低碳是優先的。在這個基礎上,在研究相應的低技術策略實現優化這樣才有可能實現一個真正的低碳成本路徑。不管是能耗還是碳排放都是等於能耗或者碳排放的強度乘上空間乘上面積最後再乘上時間,如果在考慮能源品類的不同再做一些優化,但是空間優化、時間的優化通過部分時間、部分空間來強化我們碳排放目標的落實,這是關鍵。因此,未來我們一定是要從單個空間的低碳節能設計轉化為多個複雜空間在全年8765小時下的動態的逐時的優化思路,這是未來做思路創新需要引入人工智能作為支撐的關鍵點。
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,如果按傳統來看這麼大體量的建築如果全是空調採暖,這能耗是大得不得了的,但是我們給大家看一下,這個裡面的右邊這張圖,其實這個展示的頂層的空間它是非空調的空間,它是跟室外完全是聯繫的。就拿今天的會場舉個例子,只是人在這裡演講和各位嘉賓的位置有空調,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後引入自然通風,這是一個部分時間的案例。這麼大體量建築都可以如此做,常規建築為何不能?
最近的實踐,不管是從中國建築設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、自然採光整個建築內不同空間的落地。這樣通過部分時間、局部空間、供暖空調、照明最後最大限度的實現了節能減排。因為剛才説了,這三方面是乘法的關係,這個節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築,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辦公樓它的能耗非常高,但是我們通過綠色建築強調部分時間、部分空間分區控温、自然通風優先,利用自然通風之後空調時間可以縮短40天左右,節約能耗15%,也獲得了很好的獎項。但是更關鍵的是數據告訴我們,這樣做的話是值得我們未來實現輝煌。
第二個源頭減碳重點要用低碳的結構和高性能的建材,我們強調未來的建築美學,綠色建築強調新的美學,應該是減少水泥、鋼筋、玻璃的高碳建材的使用。剛才主持人説了我們建築業導致的垃圾是24億噸,我們只有減少了這些不可持續、不可回收的水泥、鋼筋、混凝土的使用而採用竹木等可回收材料來實現建築的主要立面、室內裝修等等,這樣才有可能真正徹底的減少建築業對資源的消耗和對自然界的影響。
這裡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的裝修包括建築立面的例子,這個的確在國外是方興未艾,但是如果在國內、在政策的推動下我相信可以產生規模效應真正的在我們的建築業、房地產業能得到推廣,形成低碳,比如回收再利用的廢棄物等。最主要的是這些建築材料本身是固碳的,我們現在老説減碳,我們用建材把二氧化碳捕捉起來。
第二,我們要關注不同結構體系之間它的碳排放的強度和差別是很大的。以住宅為例,框減結構相當於碳排放的1.6倍,工建和木材料相比大概是3倍的差別。我們在選擇碳結構體系時也要考慮一點,這也是節能優化的重點。
在這個基礎上,應該進一步推廣工業化建築,但是現在不管是南方還是工業化建築,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、碳排放節約數據的情況,我們唯有把他們給數據收集起來,真正用數據説話才能夠指導我們行業給予正確的政策引導和推廣的方向指引。
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築的應用,從多層到高層這是未來可持續發展的重要方向。
第三,環境營造技術創新,我們要強調部分時間、部分空間因地制宜的環境營造技術。這樣的營造,前面説了是我們低碳的一個關鍵,其實也是有利於健康的。未來我們設想我們的空間是空間可變、環境可調,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,最後利用人類和自然的結合實現健康。這樣一種理念的共識,相信未來一定會對我們的供暖、空調、照明等等一些機電設備系統的創新提供支撐。這樣的一些實踐,事實上在國內外建築裡都在落實。
要把智慧運維跟健康保障結合起來。比如BIM,在我們國家應用現在有一些誤區,有的時候是為了BIM而BIM,我們不如把BIM和IoT結合起來,考慮人類的健康、舒適與低碳的結合,這個更有利於實現前面説的理念。因此基於BIT的IoT強調多元環境/能耗場和人體健康關聯的海量數據挖掘技術是未來方向。這裡有温度和二氧化碳的圖展示的是環境場,它告訴二氧化碳參數不同,有利於我們有的放矢、因地制宜的控制,從而最大限度的實現節能。
此外,可再生、清潔、低碳零碳能源替代是關鍵。未來不僅僅是光伏一體化,我覺得未來的一個發展方向就是建築不再是傳統意義上的能源消耗的末端,我們應該強調建築跟交通、跟社區結合起來推廣光組織的系統,這裡非常關鍵的是電動汽車的電池是我們非常好的儲能的設備,一輛汽車一年開的時間不到2000小時,其餘時間都可以用來儲能,太陽能發電可以放到電池裡形成虛擬電網,形成充放電的智能充電樁來進行調控。我們設想未來,咱們家裡的充放電也像電動汽車-特斯拉在低電量時提前預約充電,你的節省真的是不得了,這個一定是未來我們實現低碳的發展目標。
我最近去了幾個城市調研了電動汽車,大家都説電動汽車一年跑100公里大概10幾塊錢的電費,這個如果把它應用在建築業領域,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築、零碳建築它的積極性大大的提升。這裡還有一個技術就是源網荷儲用的系統,大電網也在考慮直流,我們小的建築也在考慮直流,這個上下必須連通,把其中的技術障礙把它給消除。
這裡給大家看一些例子,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,在這個基礎上通過標準引領推廣傳統意義上我們覺得不節能的冰蓄冷、水蓄冷技術以及風機水泵變頻技術,最後再解決10%-20%的問題,這樣的方式來實現零碳,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、飛行區、跑道甚至是綠化側都在大規模裝光伏,而且它所有的電動車大部分都實現了電動化,它的所有交通車輛。還有一點我們看航站樓內所有的餐具、灶具都是全面實現電氣化,我們並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。
最後一個是北方地區的供暖,我們要充分利用周邊的核電,比如説京津冀地區的工業餘熱、火電餘熱甚至是環渤海地區核電的餘熱來實現低碳零碳供暖。這個的關鍵是長距離的輸送,上百公里來把熱量輸送到我們的末端,這裡也有很多的技術創新。
第五個方面我們要轉變觀念,節碳是不等於節能的。當我們把碳作為了一個共同的目標,我們要仔細梳理傳統的建築、設計、運維過程中哪些技術有利於節碳,哪些技術有利於節能。所以這裡我們看到節碳不等於節能,節能也不等於低碳,我們要從電力側來做統籌。所以我們這種傳統意義上的技術補貼,什麼太陽能光熱、什麼熱水器的補貼還有一些灶具的補貼都要全面轉化為以電器化,以有利於低碳的目標來,這個方面有很多的政策需要調整,標準的提升和擴展也有很多工作要做。
時間關係,簡單跟各位分享一些案例。首先全球十大碳中和建築裡面所羅列建築設計的亮點和前面説的重點是吻合的,但是這是已經建成的碳中和的建築,他們的增量成本、技術優化裡面還有很多提升的空間。
我們最近就是把前面所説的這種技術正在工材料裡整合,包括北京副中心大的園區,包括以低碳零碳為主的一些能源企業在北京還有在南京,這裡就把前面所説的技術做了一些整合。其實這裡非常關鍵的點我覺得都不是傳統意義上的綠色建築的策略,而是光儲充放一體化的充電設施和智能微電網系統的結合。
非常關鍵的是我們需要按年度為單位來反推,你是希望什麼時候在什麼樣日租賃的情況下來實現低碳和零碳的目標,這為我們設計如何控制性能化的優化設計和最低的增量成本提供了可能。
最後做一下總結,我們今天討論的要以低碳目標為導向,要考慮未來的場景驅動,實現系統創新,關鍵是源頭減量,能源替代,節省提效。這裡跟大家所總結的一些事實都是前面提及的一些關鍵技術,希望能跟各位一起在這方面有所實驗和突破。





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