建筑全生命周期碳減排:中國的標準框架與領先實踐

作者:王萌、郝一涵 發布時間:2020-01-15 瀏覽次數:150來源:落基山研究所北京

   能源是現代城市經濟發展的基礎和驅動,然而,傳統以化石能源為一次能源的消費方式在推動經濟發展的同時,也帶來了相應的高碳排放。作為城市能源消耗的重要部門,建筑行業碳排放占全球總排放的39%。同時,建筑行業也是高碳排放工業產品鋼筋水泥的使用大戶,建筑鋼鐵用量占全社會鋼鐵總產量的30%,建筑水泥用量占全社會水泥總產量的四分之一。因此,建筑行業碳減排對建設清潔、安全、低碳的城市至關重要。
   節能及碳排放標準作為約束碳排放的重要手段, 在建筑行業碳減排中起到舉足輕重的作用。在建筑行業現有的與能耗及碳排放相關的標準中,絕大多數只針對建筑的使用階段,不包含建材、建造、拆除及回收階段,而這些階段都會產生大量的碳排放。行業缺乏此類標準的一個主要原因是建材生產過程中的隱含碳排放屬于工業的范疇,不屬于建筑業的范疇。在當前更加緊迫的應對氣候變化的形勢下,建筑行業碳減排的關注點應從運行階段擴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這一概念是指建筑物在與其相關的建材生產和運輸、建筑施工、建筑運行、建筑拆除、廢料回收和處理五個階段產生的溫室氣體排放的總和。具體來看,建筑全生命周期碳排放包括以下階段:
·    建材生產和運輸階段的碳排放:包括鋼筋、混凝土、玻璃等主要建材生產過程中的碳排放及從生產地到施工現場的運輸過程中產生的碳排放,也就是隱含碳排放。
·    建筑施工建造階段的碳排放:包括完成各分部分項工程施工產生的碳排放和各項措施實施過程中產生的碳排放。
·    建筑運行階段碳排放:包括暖通空調、生活熱水、照明及電梯、燃氣等能源消耗產生的碳排放。
·    建造拆除階段的碳排放:包括人工拆除和使用小型機具機械拆除使用的機械設備消耗的各種能源動力產生的碳排放。
·    建筑拆除后的廢料回收處理階段的碳排放:包括廢料回收運輸產生的碳排放和廢料填埋、焚燒產生的碳排放。


圖1. 建筑全生命周期各階段碳排放

建筑全生命周期碳排放標準
   建筑全生命周期碳排放標準是通過對建筑全生命周期碳排放進行量化約束,從而達到減排目的的一種標準。約束指標有幾種形式,一種是以絕對值的形式進行約束,指標形式為單位建筑面積的全生命周期碳排放量(kgCO2/m2),另一種是以相對值的形式進行約束,定義基準建筑指標形式為實際建筑相對基準建筑碳排放的減排比例(%)。制定建筑全生命周期碳排放標準能夠引起建筑行業對碳排放的重視,引導市場在選擇從設計到施工運行階段的各類解決方案和產品時,將低碳視為考慮因素之一。此外,該標準還可以促進建筑相關供應鏈行業(如鋼筋、水泥、玻璃、空調等行業)為客戶提供更多的綠色低碳產品 。

   美國加利福尼亞州2017年發布了《購買清潔建材法案》,要求自2019年起所有的政府項目施工方需提交四種建筑材料(碳鋼鋼筋、平板玻璃、礦棉板保溫材料和結構鋼)的隱含碳排放,未來可能會增加新的材料,這是美國首個要求建筑的建材碳排放量化申報的地方法規。除了加州以外,俄勒岡州也提出了類似的法案,要求建筑項目提供基礎設施的鋼材、瀝青和混凝土的隱含碳排放,但是法案由于受到工業界以及政府相關采購部門的阻力,并未通過,目前推行了混凝土碳排放自愿申報機制。這一系列條例針對建筑材料的隱含碳排放進行了定性約束,但尚未未擴展到全生命周期。

   中國住房和城鄉建設部2019年發布了國家標準《建筑碳排放計算標準》,給出了建筑各個階段的碳排放計算方法和計算因子取值,為碳排放計算提供了依據。該標準于2019年12月1日起實施,適用于新建、擴建和改建的民用建筑的建材生產及運輸、建造及拆除、運行階段的碳排放計算。這只是一個計算標準,但為制定具體的建筑全生命周期碳排放指標奠定了扎實的基礎。

建筑全生命周期碳減排的中國實踐
   實施建筑生命周期碳減排標準的最佳時期為在新城規劃初期。制定建筑生命周期碳減排指標,并在建筑全過程管理體系的配合之下實施,能夠為建筑部門脫碳提供明確量化的指標,促進建筑節能設計高效運行,并推動綠色建材發展、建筑垃圾資源化利用以及新型建筑工業化普及。

   近期,在中國地方建筑規劃與實踐中涌現了一些先進案例。例如,寧波梅山率先將建筑全生命周期碳減排指標融入到綠色建筑專項規劃中。寧波國際海洋科技城以梅山島為核心,為寧波“一帶一路”綜合實驗區的核心功能區和“港口-產業-城市”綜合開發區,在規劃初期便提出了創建近零碳排放區的目標:到2030年梅山常住人口增長到30萬人,梅山預計經濟增長 4 倍,碳排放相比于常規發展情景降低70%。規劃提出,到2030年,梅山目標達成建筑用能除炊事以外全部以電作為終端能源消費形式,建筑能效大幅度提高,與照常發展相比減排74%。

           圖2   寧波梅山近零碳排放區梅山大橋

                
                                       

圖3  寧波梅山實現近零碳排放的各部門減排貢獻瀑布圖

   為更好地實施這一規劃,從建筑端降低碳排放是至關重要的環節。梅山制定了包含建筑生命周期碳減排率的綠色低碳建筑專項規劃,對新建建筑的全生命周期碳排放相對于參考建筑的減排率作為約束指標,將遠期發展目標落地到近期的實施,將碳減排率與綠色建筑專項規劃相結合,從規劃、設計、建造擴展到運行管理、拆除的全生命周期,把綠色低碳發展理念延伸至建筑全領域、全過程及全產業鏈。


圖4  近零碳建筑全過程監管機制

   如上圖所示,梅山建筑全生命周期碳減排指標的落實將會貫穿10多個建設流程,涉及地方政府自然資源和規劃局、發改委、住建局等多個部門,并結合已有的節能審查流程,減少了管理流程的復雜性。通過跨部門協作,梅山建立起綠色建筑設計、施工、監理、驗收、運營、拆除、回收等各個環節全生命周期的管理模式,提高了建筑綠色低碳化管理標準和水平,使得建筑生命周期碳減排指標落地。建筑綠色低碳開發將助力梅山打造國際綠色宜居現代化濱海新城,吸引高端人才落戶和高新科技公司入駐。

   除了寧波梅山之外,北京市固定資產投資節能審查從2014年開始要求建筑項目提供全年運行過程中的二氧化碳排放量、單位建筑面積二氧化碳排放量,以及闡述節能減碳措施,并要求與行業先進指標進行比較,旨在促進行業將減碳理念深入融入到設計之中。武漢市也在固定資產投資節能審查中對碳排放指標進行了約束。這些實踐也為這些城市在未來推出建筑全生命周期碳減排相關標準奠定了基礎。

   梅山設立的建筑全生命周期碳減排指標以及全過程監管機制,是全球首個建筑全生命周期碳排放標準落地的實踐案例,形成了具有中國特色的標準框架,并代表了全球建筑行業未來低碳發展的方向??梢灶A見,未來會有更多的地區和城市能夠在建筑全生命周期碳減排領域做出行動,推動建筑業深度減排,助力實現全球應對氣候變化的戰略目標。

 

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