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建筑全生命周期碳减排:中国的标准框架与领先实践

作者:王萌郝一涵

能源是现代城市经济发展的基础和驱动,然而,传统以化石能源为一次能源的消费方式在推动经济发展的同时,也带来了相应的高碳排放。作为城市能源消耗的重要部门,建筑行业碳排放占全球总排放的39%[ 数据来源:《Towards a zero-emission, efficient, and resilient buildings and construction sector, global status report 2017》, UNEP。 这里建筑业碳排放包括建筑运行和建造过程。]。同时,建筑行业也是高碳排放工业产品钢筋水泥的使用大户,建筑钢铁用量占全社会钢铁总产量的30%,建筑水泥用量占全社会水泥总产量的四分之一。因此,建筑行业碳减排对建设清洁、安全、低碳的城市至关重要。   
                                                                                                

节能及碳排放标准作为约束碳排放的重要手段, 在建筑行业碳减排中起到举足轻重的作用。在建筑行业现有的与能耗及碳排放相关的标准中,绝大多数只针对建筑的使用阶段,不包含建材、建造、拆除及回收阶段,而这些阶段都会产生大量的碳排放。行业缺乏此类标准的一个主要原因是建材生产过程中的隐含碳排放属于工业的范畴,不属于建筑业的范畴。在当前更加紧迫的应对气候变化的形势下,建筑行业碳减排的关注点应从运行阶段扩展到建筑全生命周期。

建筑全生命周期碳排放概念

建筑生命周期碳排放这一概念是指建筑物在与其相关的建材生产和运输、建筑施工、建筑运行、建筑拆除、废料回收和处理五个阶段产生的温室气体排放的总和。具体来看,建筑全生命周期碳排放包括以下阶段:
  • 建材生产和运输阶段的碳排放:包括钢筋、混凝土、玻璃等主要建材生产过程中的碳排放及从生产地到施工现场的运输过程中产生的碳排放,也就是隐含碳排放。
  • 建筑施工建造阶段的碳排放:包括完成各分部分项工程施工产生的碳排放和各项措施实施过程中产生的碳排放。
  • 建筑运行阶段碳排放:包括暖通空调、生活热水、照明及电梯、燃气等能源消耗产生的碳排放。
  • 建造拆除阶段的碳排放:包括人工拆除和使用小型机具机械拆除使用的机械设备消耗的各种能源动力产生的碳排放。
  • 建筑拆除后的废料回收处理阶段的碳排放:包括废料回收运输产生的碳排放和废料填埋、焚烧产生的碳排放。

 数据来源:《Towards a zero-emission, efficient, and resilient buildings and construction sector, global status report 2017》, UNEP。 这里建筑业碳排放包括建筑运行和建造过程。


建筑全生命周期碳排放标准

建筑全生命周期碳排放标准是通过对建筑全生命周期碳排放进行量化约束,从而达到减排目的的一种标准。约束指标有几种形式,一种是以绝对值的形式进行约束,指标形式为单位建筑面积的全生命周期碳排放量(kgCO2/m2),另一种是以相对值的形式进行约束,定义基准建筑指标形式为实际建筑相对基准建筑碳排放的减排比例(%)。制定建筑全生命周期碳排放标准能够引起建筑行业对碳排放的重视,引导市场在选择从设计到施工运行阶段的各类解决方案和产品时,将低碳视为考虑因素之一。此外,该标准还可以促进建筑相关供应链行业(如钢筋、水泥、玻璃、空调等行业)为客户提供更多的绿色低碳产品 。
美国加利福尼亚州2017年发布了《购买清洁建材法案》,要求自2019年起所有的政府项目施工方需提交四种建筑材料(碳钢钢筋、平板玻璃、矿棉板保温材料和结构钢)的隐含碳排放,未来可能会增加新的材料,这是美国首个要求建筑的建材碳排放量化申报的地方法规。除了加州以外,俄勒冈州也提出了类似的法案,要求建筑项目提供基础设施的钢材、沥青和混凝土的隐含碳排放,但是法案由于受到工业界以及政府相关采购部门的阻力,并未通过,目前推行了混凝土碳排放自愿申报机制。这一系列条例针对建筑材料的隐含碳排放进行了定性约束,但尚未未扩展到全生命周期。

中国住房和城乡建设部2019年发布了国家标准《建筑碳排放计算标准》,给出了建筑各个阶段的碳排放计算方法和计算因子取值,为碳排放计算提供了依据。该标准于2019年12月1日起实施,适用于新建、扩建和改建的民用建筑的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段的碳排放计算。这只是一个计算标准,但为制定具体的建筑全生命周期碳排放指标奠定了扎实的基础。

建筑全生命周期碳减排的中国实践

实施建筑生命周期碳减排标准的最佳时期为在新城规划初期。制定建筑生命周期碳减排指标,并在建筑全过程管理体系的配合之下实施,能够为建筑部门脱碳提供明确量化的指标,促进建筑节能设计高效运行,并推动绿色建材发展、建筑垃圾资源化利用以及新型建筑工业化普及。

近期,在中国地方建筑规划与实践中涌现了一些先进案例。例如,宁波梅山率先将建筑全生命周期碳减排指标融入到绿色建筑专项规划中。宁波国际海洋科技城以梅山岛为核心,为宁波“一带一路”综合实验区的核心功能区和“港口-产业-城市”综合开发区,在规划初期便提出了创建近零碳排放区的目标:到2030年梅山常住人口增长到30万人,梅山预计经济增长 4 倍,碳排放相比于常规发展情景降低70%。规划提出,到2030年,梅山目标达成建筑用能除炊事以外全部以电作为终端能源消费形式,建筑能效大幅度提高,与照常发展相比减排74%。

         图1  宁波梅山近零碳排放区梅山大桥             图2 宁波梅山实现近零碳排放的各部门减排贡献瀑布图


为更好地实施这一规划,从建筑端降低碳排放是至关重要的环节。梅山制定了包含建筑生命周期碳减排率的绿色低碳建筑专项规划,对新建建筑的全生命周期碳排放相对于参考建筑的减排率作为约束指标,将远期发展目标落地到近期的实施,将碳减排率与绿色建筑专项规划相结合,从规划、设计、建造扩展到运行管理、拆除的全生命周期,把绿色低碳发展理念延伸至建筑全领域、全过程及全产业链。


图3  近零碳建筑全过程监管机制
如上图所示,梅山建筑全生命周期碳减排指标的落实将会贯穿10多个建设流程,涉及地方政府自然资源和规划局、发改委、住建局等多个部门,并结合已有的节能审查流程,减少了管理流程的复杂性。 通过跨部门协作,梅山建立起绿色建筑设计、施工、监理、验收、运营、拆除、回收等各个环节全生命周期的管理模式,提高了建筑绿色低碳化管理标准和水平,使得建筑生命周期碳减排指标落地。建筑绿色低碳开发将助力梅山打造国际绿色宜居现代化滨海新城,吸引高端人才落户和高新科技公司入驻。

除了宁波梅山之外,北京市固定资产投资节能审查从2014年开始要求建筑项目提供全年运行过程中的二氧化碳排放量、单位建筑面积二氧化碳排放量,以及阐述节能减碳措施,并要求与行业先进指标进行比较,旨在促进行业将减碳理念深入融入到设计之中。武汉市也在固定资产投资节能审查中对碳排放指标进行了约束。这些实践也为这些城市在未来推出建筑全生命周期碳减排相关标准奠定了基础。

梅山设立的建筑全生命周期碳减排指标以及全过程监管机制,是全球首个建筑全生命周期碳排放标准落地的实践案例,形成了具有中国特色的标准框架,并代表了全球建筑行业未来低碳发展的方向。可以预见,未来会有更多的地区和城市能够在建筑全生命周期碳减排领域做出行动,推动建筑业深度减排,助力实现全球应对气候变化的战略目标。