清華教授林波榮：節(jié)碳不等于節(jié)能，中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和面臨三大挑戰(zhàn)

2020年9月22日，中國(guó)在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出，在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的 “雙碳”目標(biāo)。

 

為積極推動(dòng)國(guó)家碳中和愿景和全球控溫目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，鳳凰衛(wèi)視與世界自然基金會(huì)(WWF)于2021年9月22日-24日主辦2021零碳使命國(guó)際氣候峰會(huì)，主題為“全球碳中和與中國(guó)擔(dān)當(dāng)”。聯(lián)合主辦本次峰會(huì)的有鳳凰網(wǎng)、鳳凰都市傳媒、北京市企業(yè)家環(huán)保基金會(huì)(SEE基金會(huì))、大道應(yīng)對(duì)氣候變化促進(jìn)中心(C Team)、公眾環(huán)境研究中心(IPE)，英國(guó)以COP26聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)主席國(guó)身份參與。

 

美國(guó)前副總統(tǒng)阿爾·戈?duì)?、?lián)合國(guó)駐華協(xié)調(diào)員常啟徳、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署代表處代表涂瑞和、生態(tài)環(huán)境部宣傳教育中心主任賈峰、世界自然基金會(huì)全球總干事馬可·蘭博蒂尼等七十多位嘉賓參與峰會(huì)，就全球碳中和、企業(yè)氣候雄心、綠色金融、能源轉(zhuǎn)型、綠色建筑以及低碳交通等話題進(jìn)行分享和討論，旨在集聚各方資源，充分調(diào)動(dòng)企業(yè)參與應(yīng)對(duì)氣候變化的積極性，為地方政府、企業(yè)在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)過(guò)程中，提供戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)應(yīng)用、成果展示、知識(shí)分享及國(guó)際交流等多樣化的指導(dǎo)和服務(wù)。

 

 

清華大學(xué)建筑學(xué)院副院長(zhǎng)林波榮在“綠色建筑與可持續(xù)供應(yīng)鏈”主旨演講中指出，可再生、清潔、低碳零碳能源替代是關(guān)鍵。未來(lái)不僅僅是光伏一體化，一個(gè)發(fā)展方向是建筑不再是傳統(tǒng)意義上的能源消耗的末端，我們應(yīng)該強(qiáng)調(diào)建筑跟交通、跟社區(qū)結(jié)合起來(lái)推廣光組織的系統(tǒng)，這里非常關(guān)鍵的是電動(dòng)汽車的電池是非常好的儲(chǔ)能的設(shè)備。

 

林波榮還強(qiáng)調(diào)，節(jié)碳不等于節(jié)能，節(jié)能也不等于低碳，需要從電力側(cè)來(lái)做統(tǒng)籌。

 

以下為林榮波主旨演講實(shí)錄。

 

非常榮幸今天能夠參加零碳使命、綠色建筑與可持續(xù)發(fā)展的論壇，謝謝孫會(huì)長(zhǎng)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(biāo)下，特別是在碳中和目標(biāo)下，我們綠色建筑在做科技創(chuàng)新方面的方向和使命。雙碳目標(biāo)的提出，大家都看到了機(jī)遇，這里面的挑戰(zhàn)也蠻大的。這頁(yè)P(yáng)PT給各位展示了有三個(gè)大的挑戰(zhàn)：

 

第一、我們要達(dá)到碳中和的目標(biāo)下的碳減排的總量，我們對(duì)比一下這個(gè)總量是右上角所展示它的總量相當(dāng)于美國(guó)的兩倍，相當(dāng)于歐盟的28國(guó)的三倍，這是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。

 

第二、碳中和的時(shí)間非常的短，我們從2030年到2060年碳中和只有三十年的時(shí)間，但是我們對(duì)比看一下歐盟的情況，它大概是用了71年實(shí)現(xiàn)碳中和，美國(guó)也用了43年。所以時(shí)間短，是我們的第二大挑戰(zhàn)。

 

 

第三、我們看右下角的這張圖，就是低碳發(fā)展在美國(guó)和在歐洲已經(jīng)實(shí)現(xiàn)跟經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤，我們從這里看到美國(guó)和歐盟經(jīng)濟(jì)發(fā)展和碳排放的總量的增長(zhǎng)，事實(shí)上是完全的脫鉤的。但是中國(guó)的第一張圖片展示的碳排放跟經(jīng)濟(jì)總量是強(qiáng)相關(guān)的，第三大挑戰(zhàn)是我們?nèi)绾我３纸?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，民生改善的同時(shí)，我們來(lái)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

 

各位嘉賓都回顧了，其實(shí)是去年的昨天習(xí)近平總書記在聯(lián)合國(guó)提出了這么一個(gè)目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)落實(shí)到我們建筑行業(yè)其實(shí)有一些數(shù)據(jù)，比如說(shuō)建筑建造和運(yùn)行的碳排放從全球來(lái)看占比大概是39%，其中運(yùn)行的占比達(dá)到28%，建造大概是11%，這是一個(gè)全球的情況。如果是考慮中國(guó)的情況，這兩個(gè)數(shù)字略有不同。大概總量是42%，其中運(yùn)行相關(guān)占比到了22%。這意味著由于我們國(guó)家跟全球在建筑碳排放運(yùn)行階段和建材階段的不同使得我們的策略有所不同。

 

由于我們國(guó)家建筑行業(yè)碳排放有總量的特征，我們要開展碳中和目標(biāo)的落實(shí)，我們需要有一些具體的應(yīng)對(duì)，這個(gè)應(yīng)對(duì)首先要找到它的特點(diǎn)和趨勢(shì)。左下角這張圖告訴我們中國(guó)運(yùn)行直接加間接的碳排放還是在快速的增長(zhǎng)，我們要遏制它要采取措施。

 

因?yàn)榻ㄖ?guī)模比較大，我們建筑行業(yè)的碳排放的總量是居全球總位首位，同樣比建筑的總量來(lái)看，我們是美國(guó)的1.25倍，是歐盟28國(guó)的1.3倍。右邊的這張圖也跟我們展示了幾個(gè)主要的板塊的單位頻率，一年內(nèi)碳排放強(qiáng)度的差別，工建排除北方采暖之外，它的碳排放可以達(dá)到48公斤二氧化碳平均每年是最高的，其次是北方的建筑材料二氧化碳達(dá)到36公斤，農(nóng)村是23，住宅是16，這是大概的情況，這讓我們有的放矢。

 

根據(jù)IPCC路徑，我們國(guó)家考慮了四個(gè)目標(biāo)：工業(yè)、建筑、交通和電力，這是從直接碳排放的角度來(lái)定的。此外我們國(guó)家還考慮了非二氧化碳溫室氣體排放。科技部在組織科技支撐碳中和方案時(shí)分成這五個(gè)組進(jìn)行科技創(chuàng)新的應(yīng)對(duì)。建筑行業(yè)的碳排放這個(gè)量不大，不到10%，為什么？因?yàn)橹苯佣趸寂欧乓簿褪墙ㄖ谶\(yùn)行過(guò)程中用了這個(gè)燃?xì)鈦?lái)供暖、生活、熱水或者酒店、賓館的蒸汽等等。更關(guān)鍵的是電力和北方地區(qū)集中供熱，熱力導(dǎo)致的碳排放，這是它的特殊地方。

 

我們非常簡(jiǎn)單的來(lái)做一個(gè)應(yīng)對(duì)，我們從控制對(duì)象來(lái)說(shuō)，如果考慮建材的碳排放，考慮建筑的直接碳排放，熱力和電力導(dǎo)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(yīng)的創(chuàng)新技術(shù)的梳理，但是這個(gè)并不是我今天說(shuō)的重點(diǎn)。

 

因?yàn)槲蚁胝f(shuō)的是其實(shí)我們?cè)谖磥?lái)的這40年內(nèi)，我們要實(shí)現(xiàn)綠色建筑來(lái)應(yīng)對(duì)雙碳目標(biāo)的落實(shí)還有很多可為的地方。

 

第一、要源頭減量。我們要研究創(chuàng)新，以低碳目標(biāo)為導(dǎo)向的建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化一套方法。因?yàn)檎麄€(gè)建筑要實(shí)現(xiàn)低碳，其實(shí)空間的低碳是優(yōu)先的。在這個(gè)基礎(chǔ)上，在研究相應(yīng)的低技術(shù)策略實(shí)現(xiàn)優(yōu)化這樣才有可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正的低碳成本路徑。不管是能耗還是碳排放都是等于能耗或者碳排放的強(qiáng)度乘上空間乘上面積最后再乘上時(shí)間，如果在考慮能源品類的不同再做一些優(yōu)化，但是空間優(yōu)化、時(shí)間的優(yōu)化通過(guò)部分時(shí)間、部分空間來(lái)強(qiáng)化我們碳排放目標(biāo)的落實(shí)，這是關(guān)鍵。因此，未來(lái)我們一定是要從單個(gè)空間的低碳節(jié)能設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為多個(gè)復(fù)雜空間在全年8765小時(shí)下的動(dòng)態(tài)的逐時(shí)的優(yōu)化思路，這是未來(lái)做思路創(chuàng)新需要引入人工智能作為支撐的關(guān)鍵點(diǎn)。

 

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(huì)，如果按傳統(tǒng)來(lái)看這么大體量的建筑如果全是空調(diào)采暖，這能耗是大得不得了的，但是我們給大家看一下，這個(gè)里面的右邊這張圖，其實(shí)這個(gè)展示的頂層的空間它是非空調(diào)的空間，它是跟室外完全是聯(lián)系的。就拿今天的會(huì)場(chǎng)舉個(gè)例子，只是人在這里演講和各位嘉賓的位置有空調(diào)，它的上部分是敞開的，考慮到不同顏色的陽(yáng)光板來(lái)把陽(yáng)光遮擋最后引入自然通風(fēng)，這是一個(gè)部分時(shí)間的案例。這么大體量建筑都可以如此做，常規(guī)建筑為何不能？

 

最近的實(shí)踐，不管是從中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院總部的大樓都是按照這樣的理念在貫徹實(shí)施，強(qiáng)化自然通風(fēng)、自然采光整個(gè)建筑內(nèi)不同空間的落地。這樣通過(guò)部分時(shí)間、局部空間、供暖空調(diào)、照明最后最大限度的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。因?yàn)閯偛耪f(shuō)了，這三方面是乘法的關(guān)系，這個(gè)節(jié)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筑，我們?cè)谧龅膰?guó)家的植物園等等都是如此。包括即使在東莞一個(gè)生態(tài)辦公樓它的能耗非常高，但是我們通過(guò)綠色建筑強(qiáng)調(diào)部分時(shí)間、部分空間分區(qū)控溫、自然通風(fēng)優(yōu)先，利用自然通風(fēng)之后空調(diào)時(shí)間可以縮短40天左右，節(jié)約能耗15%，也獲得了很好的獎(jiǎng)項(xiàng)。但是更關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)告訴我們，這樣做的話是值得我們未來(lái)實(shí)現(xiàn)輝煌。

 

第二、源頭減碳，重點(diǎn)要用低碳的結(jié)構(gòu)和高性能的建材，我們強(qiáng)調(diào)未來(lái)的建筑美學(xué)，綠色建筑強(qiáng)調(diào)新的美學(xué)，應(yīng)該是減少水泥、鋼筋、玻璃的高碳建材的使用。剛才主持人說(shuō)了我們建筑業(yè)導(dǎo)致的垃圾是24億噸，我們只有減少了這些不可持續(xù)、不可回收的水泥、鋼筋、混凝土的使用而采用竹木等可回收材料來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑的主要立面、室內(nèi)裝修等等，這樣才有可能真正徹底的減少建筑業(yè)對(duì)資源的消耗和對(duì)自然界的影響。

 

這里面跟大家展示了在英國(guó)、澳洲研究了用來(lái)自混凝土來(lái)進(jìn)行室內(nèi)的裝修包括建筑立面的例子，這個(gè)的確在國(guó)外是方興未艾，但是如果在國(guó)內(nèi)、在政策的推動(dòng)下我相信可以產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)真正的在我們的建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)能得到推廣，形成低碳，比如回收再利用的廢棄物等。最主要的是這些建筑材料本身是固碳的，我們現(xiàn)在老說(shuō)減碳，我們用建材把二氧化碳捕捉起來(lái)。

 

第三、關(guān)注不同結(jié)構(gòu)體系之間它的碳排放的強(qiáng)度和差別是很大的。以住宅為例，框減結(jié)構(gòu)相當(dāng)于碳排放的1.6倍，工建和木材料相比大概是3倍的差別。我們?cè)谶x擇碳結(jié)構(gòu)體系時(shí)也要考慮一點(diǎn)，這也是節(jié)能優(yōu)化的重點(diǎn)。

 

在這個(gè)基礎(chǔ)上，應(yīng)該進(jìn)一步推廣工業(yè)化建筑，但是現(xiàn)在不管是南方還是工業(yè)化建筑，我覺(jué)得我們非常缺乏的是它在真正的建造過(guò)程中，資源、材料、碳排放節(jié)約數(shù)據(jù)的情況，我們唯有把他們給數(shù)據(jù)收集起來(lái)，真正用數(shù)據(jù)說(shuō)話才能夠指導(dǎo)我們行業(yè)給予正確的政策引導(dǎo)和推廣的方向指引。

 

因此，未來(lái)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筑的應(yīng)用，從多層到高層這是未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

 

第四、環(huán)境營(yíng)造技術(shù)創(chuàng)新，我們要強(qiáng)調(diào)部分時(shí)間、部分空間因地制宜的環(huán)境營(yíng)造技術(shù)。這樣的營(yíng)造，前面說(shuō)了是我們低碳的一個(gè)關(guān)鍵，其實(shí)也是有利于健康的。未來(lái)我們?cè)O(shè)想我們的空間是空間可變、環(huán)境可調(diào)，滿足不同的人的個(gè)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，最后利用人類和自然的結(jié)合實(shí)現(xiàn)健康。這樣一種理念的共識(shí)，相信未來(lái)一定會(huì)對(duì)我們的供暖、空調(diào)、照明等等一些機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的創(chuàng)新提供支撐。這樣的一些實(shí)踐，事實(shí)上在國(guó)內(nèi)外建筑里都在落實(shí)。

 

要把智慧運(yùn)維跟健康保障結(jié)合起來(lái)。比如BIM，在我們國(guó)家應(yīng)用現(xiàn)在有一些誤區(qū)，有的時(shí)候是為了BIM而BIM，我們不如把BIM和IoT結(jié)合起來(lái)，考慮人類的健康、舒適與低碳的結(jié)合，這個(gè)更有利于實(shí)現(xiàn)前面說(shuō)的理念。因此基于BIT的IoT強(qiáng)調(diào)多元環(huán)境/能耗場(chǎng)和人體健康關(guān)聯(lián)的海量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是未來(lái)方向。這里有溫度和二氧化碳的圖展示的是環(huán)境場(chǎng)，它告訴二氧化碳參數(shù)不同，有利于我們有的放矢、因地制宜的控制，從而最大限度的實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

 

此外，可再生、清潔、低碳零碳能源替代是關(guān)鍵。未來(lái)不僅僅是光伏一體化，我覺(jué)得未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向就是建筑不再是傳統(tǒng)意義上的能源消耗的末端，我們應(yīng)該強(qiáng)調(diào)建筑跟交通、跟社區(qū)結(jié)合起來(lái)推廣光組織的系統(tǒng)，這里非常關(guān)鍵的是電動(dòng)汽車的電池是我們非常好的儲(chǔ)能的設(shè)備，一輛汽車一年開的時(shí)間不到2000小時(shí)，其余時(shí)間都可以用來(lái)儲(chǔ)能，太陽(yáng)能發(fā)電可以放到電池里形成虛擬電網(wǎng)，形成充放電的智能充電樁來(lái)進(jìn)行調(diào)控。我們?cè)O(shè)想未來(lái)，咱們家里的充放電也像電動(dòng)汽車-特斯拉在低電量時(shí)提前預(yù)約充電，你的節(jié)省真的是不得了，這個(gè)一定是未來(lái)我們實(shí)現(xiàn)低碳的發(fā)展目標(biāo)。

 

我最近去了幾個(gè)城市調(diào)研了電動(dòng)汽車，大家都說(shuō)電動(dòng)汽車一年跑100公里大概10幾塊錢的電費(fèi)，這個(gè)如果把它應(yīng)用在建筑業(yè)領(lǐng)域，充分利用低谷的1：4、1：4.5的低谷電價(jià)2毛多一度電，那樣的話我們能夠把普通百姓參與低碳建筑、零碳建筑它的積極性大大的提升。這里還有一個(gè)技術(shù)就是源網(wǎng)荷儲(chǔ)用的系統(tǒng)，大電網(wǎng)也在考慮直流，我們小的建筑也在考慮直流，這個(gè)上下必須連通，把其中的技術(shù)障礙把它給消除。

 

這里給大家看一些例子，如果我們給一個(gè)航站樓研究的，所有的電動(dòng)車都用光伏發(fā)電可以解決50%-70%的用電問(wèn)題，屋頂和立面太陽(yáng)能光伏化再解決10%-20%的問(wèn)題，在這個(gè)基礎(chǔ)上通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)推廣傳統(tǒng)意義上我們覺(jué)得不節(jié)能的冰蓄冷、水蓄冷技術(shù)以及風(fēng)機(jī)水泵變頻技術(shù)，最后再解決10%-20%的問(wèn)題，這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)零碳，它的效益、它的增量成本其實(shí)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(yùn)區(qū)、飛行區(qū)、跑道甚至是綠化側(cè)都在大規(guī)模裝光伏，而且它所有的電動(dòng)車大部分都實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)化，它的所有交通車輛。還有一點(diǎn)我們看航站樓內(nèi)所有的餐具、灶具都是全面實(shí)現(xiàn)電氣化，我們并沒(méi)有感覺(jué)到大興航站樓的美食有何不好，所以這就是我們未來(lái)特別值得推廣的模式。

 

最后一個(gè)是北方地區(qū)的供暖，我們要充分利用周邊的核電，比如說(shuō)京津冀地區(qū)的工業(yè)余熱、火電余熱甚至是環(huán)渤海地區(qū)核電的余熱來(lái)實(shí)現(xiàn)低碳零碳供暖。這個(gè)的關(guān)鍵是長(zhǎng)距離的輸送，上百公里來(lái)把熱量輸送到我們的末端，這里也有很多的技術(shù)創(chuàng)新。

 

第五個(gè)方面，我們要轉(zhuǎn)變觀念，節(jié)碳是不等于節(jié)能的。當(dāng)我們把碳作為了一個(gè)共同的目標(biāo)，我們要仔細(xì)梳理傳統(tǒng)的建筑、設(shè)計(jì)、運(yùn)維過(guò)程中哪些技術(shù)有利于節(jié)碳，哪些技術(shù)有利于節(jié)能。所以這里我們看到節(jié)碳不等于節(jié)能，節(jié)能也不等于低碳，我們要從電力側(cè)來(lái)做統(tǒng)籌。所以我們這種傳統(tǒng)意義上的技術(shù)補(bǔ)貼，什么太陽(yáng)能光熱、什么熱水器的補(bǔ)貼還有一些灶具的補(bǔ)貼都要全面轉(zhuǎn)化為以電器化，以有利于低碳的目標(biāo)來(lái)，這個(gè)方面有很多的政策需要調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)的提升和擴(kuò)展也有很多工作要做。

 

時(shí)間關(guān)系，簡(jiǎn)單跟各位分享一些案例。首先全球十大碳中和建筑里面所羅列建筑設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)和前面說(shuō)的重點(diǎn)是吻合的，但是這是已經(jīng)建成的碳中和的建筑，他們的增量成本、技術(shù)優(yōu)化里面還有很多提升的空間。

 

我們最近就是把前面所說(shuō)的這種技術(shù)正在工材料里整合，包括北京副中心大的園區(qū)，包括以低碳零碳為主的一些能源企業(yè)在北京還有在南京，這里就把前面所說(shuō)的技術(shù)做了一些整合。其實(shí)這里非常關(guān)鍵的點(diǎn)我覺(jué)得都不是傳統(tǒng)意義上的綠色建筑的策略，而是光儲(chǔ)充放一體化的充電設(shè)施和智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合。

 

非常關(guān)鍵的是我們需要按年度為單位來(lái)反推，你是希望什么時(shí)候在什么樣日租賃的情況下來(lái)實(shí)現(xiàn)低碳和零碳的目標(biāo)，這為我們?cè)O(shè)計(jì)如何控制性能化的優(yōu)化設(shè)計(jì)和最低的增量成本提供了可能。

 

最后做一下總結(jié)，我們今天討論的要以低碳目標(biāo)為導(dǎo)向，要考慮未來(lái)的場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)創(chuàng)新，關(guān)鍵是源頭減量，能源替代，節(jié)省提效。這里跟大家所總結(jié)的一些事實(shí)都是前面提及的一些關(guān)鍵技術(shù)，希望能跟各位一起在這方面有所實(shí)驗(yàn)和突破。

 

田川：有一個(gè)問(wèn)題想請(qǐng)教您，今天非常感謝您幫我梳理了一個(gè)很重要的概念就是低碳不等于是節(jié)能。在我們做低碳的推廣的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)消耗更多的能源嗎？如果是，具體會(huì)是哪幾部分的能源呢？

 

林波榮：謝謝主持人的問(wèn)題。我們跟大家舉個(gè)例子，低碳不等于節(jié)能，其實(shí)就是非常簡(jiǎn)單跟大家息息相關(guān)的。在家里如果你是用天然氣來(lái)進(jìn)行供暖或者是說(shuō)提供熱水甚至是蒸汽，事實(shí)上可能是能耗更低的。

 

但是我如果是用電可以實(shí)現(xiàn)零碳排放，是綠電和太陽(yáng)能光伏，但是它可能不用電，直接碳排放是為零，但是電的源側(cè)在火電發(fā)布它還會(huì)有碳排放，所以這需要綜合的比較。

 

但是我們現(xiàn)在建筑業(yè)從國(guó)家層面給的要求是首先要消除直接的碳排放，所以像燃?xì)庠诮ㄖI(yè)的應(yīng)用，未來(lái)一定會(huì)有重大的調(diào)整。