清华林波荣：碳达峰和碳中和目标下建筑行业碳减排路径和科技创新启示
“十四五”规划纲要提出，我国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。建筑行业作为碳排放大户，带头响应向绿色低碳转型，成为了社会各界的共识。事实上，部分开发企业已经开辟绿色发展路径，抢占技术制高点；配套供应链企业也从产品研发、生产到施工全流程探寻减碳的新思路。
为积极促进“双碳”目标下的建筑行业绿色发展，5月13日，中国房地产采购平台联合住建部康居认证中心共同发起的“2021建筑产业‘碳中和’发展云论坛”首期开播，特邀住建系统专家、“碳中和”领域资深从业者以及行业前沿实操人，在线分享“建筑碳中和”的达成路径。本次云论坛由新浪地产(微博)全国主编赵明宇主持。论坛上，清华大学建筑学院长聘教授、副院长林波荣分享了《碳达峰和碳中和目标下建筑行业碳减排路径和科技创新启示》的主题演讲。
以下为现场实录整理：
林波荣：我今天主要从三个方面做一个介绍，第一个是建筑行业碳排放的情况和趋势。第二个是全球各国推进建筑行业碳中和主要作用。第三个是我国建筑行业低碳转型和科技创新的路径。
关于双碳目标的提出，大家非常熟悉了，就不多赘述了。我想补充一点，除了国内，欧盟也出台了首部气候法的法案，建筑承载着美好生活环境的功能，也是碳排放的主要功能之一，建筑二氧化碳排放占总排放的39%，建筑相关的11%，运行相关的28%，建筑行业高质量达峰和高水平完成碳中和，可为其他部门的碳中和争取时间和空间，相对来说它也是比较容易实现碳中和和碳达峰的。
建筑行业的碳排放可以分为直接排放、间接排放。间接排放主要是用电力和工业。隐含碳排放，我们一般讨论的时候只讨论运行过程的直接和间接的碳排放，直接碳排放就是化石能源导致的二氧化碳破放，间接碳排放包括电力和热力碳排放，其中热力还包括热电联产和区域锅炉。
我国建筑行业的碳排放总量和强度不算高，但是近五年增长的速度快，排放的总量大，居全球首位。19年建筑行业运行的碳排放包含直接和间接，大概20亿吨，占总量的22%。近五年的平均增长6.9%，增速很快。其中可核算的直接碳排放10%左右。如果按照碳排放程度来看，我国的建筑碳排放程度大概是欧美国家的1/3，但是我们要看到中国建筑总量和建筑规模世界第一，两者相乘之后也是全球首位，约为美国的1.25倍，约为欧盟28国的1.3倍，间接仍然快速的上升，我们需要采取有力的减碳措施。
我们的判断是建筑行业完全有可能在2025年到2030年实现碳排放达峰，峰值大概22到25亿吨二氧化碳排放，未来十年内二氧化碳的碳排放达峰可以是不增长或者少量增长的，大约在10%左右。其中直接的碳排放控制在7.5到8亿吨二氧化碳，主要取决于我们是否立即开始能源结构的优化，包括一些城市减少天然气的使用，农村推广煤改电，生物质。对应国家2060年碳排放的目标，我们分析建筑行业应该在提前十年，2050年实现近零排放，我们对比了目前的政策和强减措施，未来的15年之内直接和间接的影响的情况，从这里面可以看到总的碳排放最低控制在22到21亿吨，直接排放7.5到7.7亿吨左右，这是我们以后形成共识非常关键的工作。
下面简单的汇报全国各国推进建筑行业碳中和的主要的做法，美国、欧盟、英国、日本都非常重视建筑行业的减排，针对2050年碳中和的目标都设置了碳排放的方案，欧盟强调建设清洁安全的能源体系，推动建筑升级改造，美国有零碳建筑的法规，英国零碳化，韩国建筑和基础设施之间的零能耗的目标，日本强调推广下一代住宅商业建筑，并强调生活方式方面促进低碳化。
下面我着重汇报一下我们国家建筑行业低碳转型和科技创新的路径。
首先，我们的观点是建筑行业要落实双碳目标，注重系统推进，跨部门的协同，全链条，全周期的解决方案，关注未来十年城镇修建并重的发展的重要转变；间接排放来看，建材等工业部门碳排放占比20%左右，但是由于未来城镇的发展，新建转为修大于建，因此我们的策略也要做一些调整，这就要求我们一方面控制新建建筑的规模，新建建筑的碳排放，也要推进既有建筑的低碳化的改造，我们国家18年建筑相关的能耗占了5.2亿吨标煤，碳排放18亿吨。
我们国家现在快速建设阶段已经到了一定的平台期，虽然有很多的城市还在做一些更新改造，但是我们要关注的拆建面积还面临着低碳化的过程，这是未来发展中的一个重要的决策和判断。
对于这些老建筑是拆除还是改造，我们从碳排放的角度看，有一个非常有意思的结果，1991年深圳的一个大楼，总建筑面积7500平米，通过改造看到碳排放和能耗的差别，我们研究统计发现改造建筑的生命和拆除新建的碳排放每平米达到了0.3吨，相当于建筑运行十年的碳排放，我们把它保留下来之后，相当于节省了十年运行的碳排放。通过科技创新，控制建筑运行碳排放总量，不断的提升节能减排的水平。我们要从传统意义上节能的角度转化为减碳的角度，设计政策和技术创新，首先考虑降低直接碳排放，热力的碳排放，电力的碳排放，还有温室气体，我们分别设计一个路径和技术创新措施，这是完全不同于强调节能的逻辑的，虽然两者之间有异同，但是我们要先关注这样的差异点，才能提高效率，提高未来的措施的有效性。
比如说建筑直接碳排放的减碳的有效措施，提升建筑物的用能水平。相应的科技创新需求是要求推广电动炊具、技术、电热水器，电动热泵，蒸汽的解决方案，农村强调煤改气，煤改电，冬天采暖推广电为能源的空气源热泵。
热力的间接碳排放，降低供热需求，提升供热效率，一方面要加强高性能围护结构的利用，另一方面要推广高效热电联产集中供暖，大力的关注火电厂的利用技术。
电力的间接碳排放的减排路径在于提升终端用和产品的能效水平，空调变频智能化控制，改进传统的机械传动和电力系统，自动电能技术利用，推广低碳化的家用电器。
温室气体控制方面要提高工艺水平，加大制冷剂的回收率，也有一系列的替代的绿色的制冷剂，包括氢类的制冷剂的应用，包括如何制定回收的政策制度等等。
一方面不要忘记低碳还是要强调源头的低碳，强调建筑设计为主导的技术方法的创新，从源头降低能耗和碳排放需求的关键，因此我们要加强推广研低碳技术的软件，推广以人工智能为主导的设计软件优化等等。
第二个，要因地制宜的建筑环境控制系统，建筑要适应气候，低碳目标的导向下，新型围护结构和环境控制要更加的一体化，我们要通过大力的研发创新才能在低碳和健康方面实现双赢。
低碳我们要实现的目标，在未来的三十年内，挑战远远大于发达国家，我们的建筑空间上，环境控制上必须采用一些不同的策略，环境可变，空间可调，环境系统的自然化、健康化是关键的措施，以低碳为目标的导向必然会产生传统的照明空调系统和建筑的变革，我们会更加关注智慧化手段的应用，更加的强调低碳行为导向的技术创新。
另一方面，强调智慧运维和健康生活中关注的颠覆性的技术，降低运行碳排放，包括用BIM和互联网空间实测技术。此外我们要更加的关注创新、低碳零碳的集中供暖，建筑柔性用电技术，解决工业与核电厂预热，可再生能源发电与建筑需求不平衡的问题。
北方地区要充分利用北方的余热，包括沿海地区的煤电火电生产余热，区域联网，集中供暖，一方面进一步的推广集中供暖技术，提升热网的输送能力，增大热源的供热能力。另一方面，要大力的发展环渤海区域大量的核电，火电，钢铁热产生的余热，每年可排放1.5亿千瓦的热量，同时这个地区又属于严重的缺水区，我们完全可以利用余热对海水进行淡化，从而制成110度的热电水，管子又送热又送水，一举多得，这是未来特别值得关注的技术创新的领域。
此外，关注全电气化光、储、直、柔建筑用能系统。
要分布蓄电常态化，吸纳光伏发电，而且我们可以配置一些智能的充电桩，形成对电网的柔性的调节。第三，大力推广建筑光伏一体化的技术，充分的利用农村建筑的屋顶。
此外，随着能源革命双碳目标的提出，建筑不单纯是能源的消费者，还可以是能源的生产者和消费者于一身，这种角色的变化会产生能源领域的革命，因此要大力的关注区域建筑，能源系统的关键技术创新和装备的研发。
第二个，我们要关注建造过程中合理的引导低碳建材和低碳建筑结构体系化的应用，减少钢铁水泥碳排放的需求。我们首先跟大家介绍一个数据，一个住宅和公建完全可以用不同的结构体系，我们需要用政策和标准，甚至是价格强化低碳结构体系的引领。未来应该用什么样的结构体系，未来应该怎么样优化结构选材，怎么样用标准或者是政策引领，值得我们深思。
大力推广工业化建筑，强化源头减碳，工业化有一系列的好处，最关键的是模块化、标准化和装配的高效率，可以大幅度降低建材生产的损耗，提高回收利用率，我们这里有一些数据，传统的现浇施工的建筑可以减少碳排放20%，节才节水方面也有显著的效益，因此未来这方面会有更大的发展。
再来看一下国际上十大碳中和的建筑，使用的主要的建材都是木材或者预制混凝土板，包括住宅、公建、教育、办公、酒店等等，但是在建材选用，结构体系，技术亮点方面值得我们参考。
对于中国来说，未来的五到十年，或者更长的时间内，结构体系的发展需要关注以下的新型的体系发展，高性能钢材，高性能纤维辅材，高性能水泥材料，以及基于钢材纤维辅材，水泥基材料复合应用的高性能体系，未来会有更好的发展。
此外，我们还要关注其他新型的固碳建材和技术，包括利用植物纤维或者残渣制成的新型环保建材，这个麻制混凝土，把大麻茎和石灰混合用，未来这样的建材我们也要关注应用，或者建筑师要想方设法加强它们在建筑内的应用，使得这样的新固态建材的应用未来形成时尚，并且逐渐的上升为标准。
包括其他的一些新型的固态的建材和技术，包括碳捕捉和封存，氢氧化钙等矿物成分的材料，通过碳化巩固，进而把二氧化碳固定在建材里面，一个建筑建材寿命周期50年，通过二氧化碳固定在建材里面应用，也是用时间换取我们实现碳达峰，碳中和的有利的做法，我们要关注这些技术在国内外建筑行业的利用，目前还在发展期，意味着未来会有更多的可能性，希望大家多多的思考。
最后一个关注创新财政支持和绿色金融，我们建议在招拍挂的制度里面将符合低碳，减碳，高质量发展纳入到土地出让前置条件中，对建筑的开发和运维，我们建议要设计以低碳碳排放为主的绿色金融组合拳，我们觉得推广建筑碳排放的标识制度，要推广以数据为导向的建筑碳排放的标识制度，并配合低息贷款，优惠政策进行推广，从政府到市场相结合的方式，未来有可能产生巨大的效应。
同时全社会应该倡导简约适度绿色低碳的营造方式，我们看到日本、英国他们都对碳排放做了标识制度的引领。我们相信未来中国这方面会有很大的需求。
最后，做一个总结，建筑行业要落实双碳目标的承诺，关键是三个方面的措施，系统解决、行业互动、全链条低碳，我们的判断是建筑行业高质量达峰和提前碳中和，可以为其他的部门碳中和创造更多的时间和空间，建筑行业完全有可能提前十年实现碳中和的目标，跟发达国家的规划基本一致。
建筑行业低碳转型的发展要应对需求变化和科技发展带来的全方位的颠覆性的变革，需求变化指的是未来的中国的城镇化，修大于建的转变。此外，人口老龄化需求的变化也会带来一系列不同的挑战，科技的发展，前面也跟大家介绍了，要关注几个点，源头优化，信息化技术的创新，关注低碳主导的不同的节能方式的技术创新和引领，以及特别关键的在北方集中供暖和建筑电气化的发展。技术创新的特点要把科技发展和需求变化结合起来，强调多学科的交叉融合，我们也树立了建筑行业，实现低碳转型的路径，控制新建建筑规模和能耗的总量，降低建筑行业碳排放的需求，第二个提升建筑的电气化水平，尽快的实现建筑行业直接的碳排放清零，与电力部门和工业部门实现协同减排。最后，利用中国的特别的发展的阶段或者市场的特点，创新财政绿色金融，实现快速长期低碳转型的市场化机制进行推进。
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