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科技, 房地产
作者:孙航|亿欧EqualOcean
编辑:刘欢 2021-05-30 17:19
[亿欧导读]

商业建筑如何通过“三步走”完成碳中和?

数字城市景观

题图来自“收费图库”

2020年中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年重点任务之一。此后“碳中和”热度一直居高不下,在各行业中均引起了热烈的关注和讨论。那么“碳中和”是什么?

碳达峰、碳中和中的碳特指人类生产、生活等活动所产生的二氧化碳,碳达峰是指二氧化碳排放总量在某一个时间点或者时间段达到历史峰值,之后逐渐稳步回落。而碳中和是指通过植树造林、节能减排、负碳技术等形式,以抵消企业或者个人自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。

商业建筑控碳的重要性

据NASA数据表明,导致全球变暖,臭氧层空洞等气候变化的主要原因之一是自工业革命以来人类活动所排放的二氧化碳正在猛增。

从下图可以看出,自上世纪80年代,全球平均温度总体呈上升姿态。仅2020年,全球全年的平均温度上升了1.0摄氏度。因此应对气候变化一直是各国共识,而控制气候变化的关键是“控碳”。其必由之路是先实现“碳达峰”,而后实现“碳中和”。

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在2020年第七十五届联合国大会上,中国向世界郑重承诺力争在2030年前实现碳达峰,在2060年前实现碳中和。

根据牛津大学经济学家麦克斯·罗瑟发起的在线数据网站Our World In Data的调查数据表明:2018年全球温室气体排放的主要来源是能源消耗,达到73%的比例,其中建筑用能占比为18%。

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此外,根据美国EIA机构的评估,建筑产业碳排放约占全球碳排放的30.8%,减排潜力巨大。其中包括建筑材料的生产与运输,回收和建筑用能。

自“十一五”规划,我国就将商业建筑的绿建化以及智能化当作重中之重。相关行业也一直在向“碳中和”的目标努力。节能减排,能源替换以及负碳吸收是商业建筑“碳中和”三步走的重要实施路径。

商业建筑控“碳”三步走

一、节能减排

商业建筑实现“碳中和”的第一步是节能减排。早在2005年,“绿色建筑”的概念就被提出,现如今绿色低碳成为社会发展的趋势和主流。近年来“楼宇经济”兴起,商业建筑的节能减排规划愈发成为社会各方关注的重点。目前,商业建筑节能减排主要从以下四方面推进。

一是需要大力推广低碳产品与科技在商业建筑中的应用。例如改造与更新老旧设备。采用LED灯,智能新风系统等节能设备对大楼进二次改造。珠江城应用了透水砖以及屋顶集水系统来收集塔楼屋面与裙楼屋面的雨水,将其应用于冲厕,水景补水以及绿化浇灌。外遮阳系统可以减少夏季阳光直射,有效降低空调能耗。

二是加快商业建筑数字化建设。通过大数据、云计算等AI技术赋能商业建筑,例如安装电能实时在线自动监控系统,对用电用量进行智能化节能管理。此外推广智能用电设备,通过智能终端使用户实时了解用电明细、耗能分析、分时电价等帮助用户规划合理的运行方式,提高能源使用效率。当前,各大地产商也都各自建立,或入股,或投资自己的商业建筑服务商。

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三是商业建筑内部分布式智能电网。智能电网项目是国家发展规划的重要组成部分。随着新能源、小型分布式能源的发展,有望将商业建筑转化为微型新能源发电厂,实现建筑内用电循环。

四是落实低碳监控政策,推动商业建筑节能减碳改造进度。政府部门联合物业建立节能监测、评估与审查制度并定时在政府网站上予以公布,同时接受社会监督。对于虚假减排,高排放、高耗能的建筑单位进行限电、限水等措施、促使建筑进行节能改造。此外还可以树立典型、宣传和推广成功改造与管理经验。现如今国内部分建筑达到了中国绿色建筑评价标准与LEED绿建认证,起到了带头示范的作用,成为了城市地标建筑,例如北京中国尊。

二、能源替换

商业建筑实现“碳中和”的第二部分是能源替换。“能源替换”主要是应用可再生能源与新能源,可再生能源可以有效替代传统不可再生能源的运用,有明显的节能优化效果。可再生能源在建筑设计中应用广泛,如光伏和风能并网发电项目,推广太阳能等绿色低碳能源在建筑上的有效应用。

国内有些商业建筑已经应用自然风力发电技术,其中的典型案例有沪上“第一高楼”- 上海中心大厦与广州珠江城。前者580米高的塔冠上“藏着”270台垂直轴涡轮风力发电机,总额定功率为135千瓦,可以为大厦每年供给超119万度的绿色电力,可满足四千多个家庭一整年的用电;后者则采用空气运动学原理在建筑外墙设计了四个凹洞,整体形状受到赛车的启发,采用了赛车引擎流线型的造型。这样的设计不仅能将通过的风力转化成电力的作用,并且还可以为四周玻璃幕墙泄压。

光伏技术在商业建筑上的应用也相对成熟, 建筑光伏系统可进一步分为附加光伏系统以及光伏建筑一体化,包括楼顶太阳能光伏板,光伏玻璃幕墙。楼顶太阳能光伏板不仅可以将日照转化为电力,还可以为大厦提供遮阳的作用。光伏幕墙是将具有发电功效的光电玻璃作为建筑的玻璃幕墙,搭配遮掩百叶,对大厦起到节能作用。

三、负碳吸收

商业建筑实现“碳中和”的第三步是负碳吸收。负碳吸收是指采用碳汇与负碳技术以实现碳中和目标。

碳汇是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施,利用植物光合作用吸收二氧化碳,并将其固定在植被和土壤中,以减少空气中二氧化碳的浓度。增加碳汇是当前企业实现碳中和目标的重要途径,企业可以进行碳汇交易,通过购买碳汇指标(需通过认证机制)以抵消企业自身的碳排放,并最终实现碳中和。或者将建筑部分绿色化,例如植物墙,绿色中心,不仅帮助大厦中和一部分的碳排放,还起到调节温度,湿度等作用。

“上海中心的场地绿化面积超过1万平方米,绿化率达33.33%,通过屋顶绿化降低‘热岛效应’,增加雨水渗透,同时提供开放空间。” 上海中心大厦总工程师葛清表示,绿色建筑技术每年预计将节省下千万元级的运营成本。

负碳技术可以为可再生能源为主的电力系统增加灵活性,是最终实现碳中和目标的必要技术。负碳技术主要可分为碳捕集、利用与封存CCUS(Carbon Capture, Utilization and Sequestration)、生物质能碳捕集与封存(BECCS)和直接空气碳捕集DAC(Direct Air Capture)技术。CCUS(Carbon Capture, Utilization and Sequestration)是指碳捕集、利用与封存,就是把二氧化碳收集起来进行提纯,进行循环再利用或者进行封存(如地下、海底等),并最终帮助自身达成负碳排放(碳消除量大于碳排放量)。

其中生物质能碳捕集与封存(BECCS)与直接空气碳捕集(Direct Air Capture)技术将来有望应用在商业建筑内部。目前由于成本高昂,还未能广泛运用到市场当中。依据高瓴产业与创新研究院数据,CCUS 成本包括捕集成本、运输和储存成本以及最后的利用或封存成本,不同的项目成本区别较大。仅以捕集成本举例,工业过程中高浓度二氧化碳捕集成本大约每吨二氧化碳 15-25 美元,低浓度二氧化碳捕集成本为每吨 40-120 美元。而 DAC 成本则高达 400-600 美元每吨。

结语

在“减排控碳”背景下,建筑行业在节能减排、能源替换、负碳吸收等商业建筑绿色产业链上将加快相关布局。

商业建筑产业中的“碳排放”作为全球“碳排放”的主要来源。如何减排及发展相适应的负碳技术是实现“碳中和”的重要手段。随着“碳中和”目标的设定,商业建筑以及其上下游产业链将引来新一波的挑战与机遇。


基于中国碳中和顶层设计,建筑行业积极推进低碳转型的背景下,亿欧智库正在撰写《2021中国商业建筑碳中和实施路径研究报告》,该报告目前正在开题阶段。我们诚邀产业链上中下游相关企业、协会、专家、高校、研究机构等参与其中,联系方式:sunhang@iyiou.com, 微信:sunhang515

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