浅析双碳目标下我国建筑产业的现状与发展方向
清华大学互联网产业研究院
建筑产业是我国国民经济的重要支柱，也是公认的高耗能产业之一。2021 年，国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，强调要大力发展节能低碳建筑，持续提高新建建筑节能标准，加快推进超低能耗建筑等规模化发展。同年，住房和城乡建设部发布国家标准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》公告，当中指出：自 2022 年 4 月 1 日起，建筑碳排放计算作为强制要求，并明确要求“建设项目可行性研究报告、建设方案和初步设计文件应包含建筑能耗、可再生能源利用及建筑碳排放分析报告”。向行业释放出明确信号，节能低碳已经成为双碳目标下建筑产业发展的必要前提。
我国《建筑碳排放计算标准》规定，建筑碳排放是指建筑物在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和，以二氧化碳当量表示。
根据《2021中国建筑能耗与碳排放研究报告》数据（如图1），2019 年全国建筑全过程碳排放总量为 49.97 亿吨，占全国碳排放总量的 50.6%。在建筑全过程碳排放总量中，55.4% 来自建筑材料、42.6% 来自运行阶段、2.0% 来自施工阶段。能耗方面，2019 年全国建筑全过程能耗总量为 22.33 亿 tce，占全国能源能耗总量的 45.8%。在建筑全过程能耗中，建材生产阶段占比为 49.7%、运行阶段占比为46.2%、施工阶段占比为 4.1% [2]。建材生产、建筑运维两阶段贡献的碳排放量和能耗量均超过全生命周期总量的 95%，因此，做好这两阶段的碳减排是关键。
△ 图2 2019年中国建筑全过程碳排放量和能耗量建筑产业的高排放、高耗能的原因主要包括以下几方面：从产业链角度，建筑产业的产业链链条长，产业链中用能部门多且大多是高能耗部门，例如2019年全国建材生产阶段碳排放为 27.7 亿 tCO2，占全国总量的28%；从建筑全生命周期角度，建筑寿命越长，其年化隐含碳排放强度越低，而过去我国城市建设以大拆大建为主，大量的碳排放在拆除重建过程中产生；从能源消费的角度，建筑是能源、工业生产和人类生产活动链接的载体，一方面，工业生产、人类活动的部分用能是通过建筑来体现，另一方面，建筑本身作为用能终端，运行过程中向使用者提供舒适的室内环境也将消耗大量能源。建筑产业如何有效降低碳排放对于我国实现“30·60”目标至关重要，向绿色化、低碳化转型是双碳目标下建筑产业发展的必由之路。
2012 年 4 月，财政部、住房和城乡建设部以财建〔2012〕167号印发《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》（财建〔2012〕167号），已充分认识到绿色建筑发展的重要意义。而后，国家多部委相继出台了建筑产业绿色发展的政策文件，自上而下推动绿色建筑的发展。但在双碳目标下，建筑产业的节能降碳仍面临着巨大挑战。
《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015－2021）要求，新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平应在 2016 年执行的节能设计标准的基础上分别降低 30% 和 20%，碳排放强度应分别在 2016 年执行的节能设计标准的基础上平均降低 40%。《通用规范》的实施，为建筑产业的绿色化低碳化发展提供了标准依据，也为行业技术的发展提供了动力。
△ 图3 我国建筑节能和绿色建筑政策发展历程[3]“十三五”期间，严寒寒冷地区城镇新建居住建筑节能达到 75%，累计建设完成超低、近零能耗建筑面积近 0.1 亿平方米，完成既有居住建筑节能改造面积 5.14 亿平方米、公共建筑节能改造面积 1.85 亿平方米，城镇建筑可再生能源替代率达到 6%。截至 2020 年底，全国城镇新建绿色建筑占当年新建建筑面积比例达到 77%，累计建成绿色建筑面积超过 66 亿平方米，累计建成节能建筑面积超过 238 亿平方米，节能建筑占城镇民用建筑面积比例超过63%[4]。《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》进一步明确了我国建筑产业绿色化发展的总体目标，要求到 2025 年，城镇新建建筑全面建成绿色建筑。
“十四五”是碳达峰的重要时期，也是建筑产业碳减排的关键时期。建筑产业向绿色化、低碳化发展，不仅需要各级政府自上而下的支持和推动，还需要产业内部各部门自下而上的协同和发展。以建筑本身作为减碳主体来看，减碳路径可分为新建建筑绿色化建造和既有建筑节能改造。对于新建建筑而言，需要着眼于建筑全生命周期的节能低碳，从规划设计阶段着手，全过程贯穿绿色化理念。对于既有建筑而言，需要避免大拆大建，通过节能改造在满足安全性和舒适性的前提下，实现建筑的节能减排。
新建建筑的绿色化建造包括，建造方式的绿色化即绿色建造和终端产品的绿色化即超低能耗建筑（或近零碳建筑、零碳建筑）。绿色建造是着眼于建筑全生命周期，在保证质量和安全前提下，践行可持续发展理念，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源和保护环境，满足绿色施工要求，生产绿色建筑产品的工程活动[5]。BIPV (Building Integrated Photovoltaic)就是绿色建造技术的一种，指光伏建筑一体化技术。该技术与建筑物设计、施工和安装并行实施，并作为建筑物外部结构的一部分，同建筑物形成统一整体，兼具发电、建筑构件和建筑材料的功能。这种建筑一体化技术与传统的“安装型”光伏建筑 BAPV(Building Attached Photovoltaic)相比，系统材料成本更低，使用寿命更长，适用性也更强，应用场景包括建筑外墙、阳台、车棚等等，是未来新建商用建筑实现绿色建造的重要方向之一。超低能耗建筑是近零能耗建筑的初级表现形式，通过被动式设计降低建筑冷热需求，通过主动技术措施提升能源系统的能效。发展超低能耗建筑是在建筑节能和绿色建筑基础上的更高质量更高水平的重要举措，其核心技术主要是三方面，一是更高质量的墙体保温技术，二是更高水平的隔热技术，三是更高效率的新风系统[6]。对于超低能耗建筑，设计是关键。新建建筑的绿色化建造，需要在设计阶段做全局考虑，一是优化建材资源，采用低排放高性能的绿色建材，二是优化施工流程，将节能减排理念贯彻于全过程中，三是优化终端产品，使新建建筑满足超低能耗标准甚至是零能耗建筑标准，将建筑自身的节能减排和再生能源利用等技术的应用前置考虑，以实现建筑全生命周期的节能减排。《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确，到 2025 年，完成既有建筑节能改造面积 3.5 亿平方米以上。完成既有居住建筑节能改造面积超过 1 亿平方米，累计完成既有公共建筑节能改造 2.5 亿平方米以上。既有建筑节能改造与拆除重建相比，前者的时间成本和经济成本都更低，且更加环保。既有建筑节能改造将是城市老城区建设发展的重点方向之一。以北京市某既有居住建筑节能改造项目为例，通过对 1 栋多层建筑和 1 栋高层建筑的围护结构、供暖系统和公共区域照明进行节能改造，使 2 栋建筑均达到 65% 节能建筑耗热量水平，特别是高层建筑，较引导值降低了 25.26%，节能效果明显。居民用电方面，改造后绝大部分住户的年用电量低于 2700千瓦时，其中多层建筑每户的平均综合电耗小于 GB51161—2016 的约束值[7]。我国的建筑节能改造与西方国家相比起步较晚，技术方面还有待提高。建筑节能改造是一项综合工程，在对建筑用能提升改造的同时还要保证建筑的安全性不被破坏。既有建筑节能改造的发展需要房屋结构、用能改造、高性能建筑材料等多方面协同发展共同推进。
随着新一代技术的不断发展，数字化已成为促进产业升级的新型驱动力。
BIM 是建筑信息化的重要技术，也是产业数字化发展的重要抓手。它集成了建筑从设计、施工到运维的全生命周期信息，为跨专业、跨阶段之间的协同作业提供了数据基础，降低了各单位间的协作成本。同时，BIM 也是建筑节能降碳的重要工具。从设计、施工到运维，通过 BIM 技术沉淀建筑的用能量排放量数据库，可实现全流程的数字化管理，提高建筑用能管理的精准度。在设计阶段，通过 BIM 技术实行跨专业间的协同设计，不仅能节约设计时间，还能实现建筑设计与节能设计之间跨专业的设计参数共享以提高协同设计效率；在施工阶段，通过 BIM 技术进行提前模拟，可提前发现问题节约施工成本，并能够精确物料用量以减少建筑垃圾；在运维阶段，基于 BIM 集结合物联网、大数据、移动互联网、云计算等技术，搭建建筑能耗管理平台，可实现日常用能管理、异常能耗预警、智慧节能决策等，协助提升建筑节能管理的效率。随着全球气候变暖、极端天气增加等问题日益严重，减少温室气体排放变得刻不容缓。建筑产业作为主要用能部门之一，在我国实现双碳目标中起着关键作用。建筑产业向绿色化、低碳化发展是必然趋势。建筑企业应该把握机遇，积极布局节能减排的新技术、新产品，才能保持企业的市场活力，实现高质量发展。
[1] 翟婷婷,龚锐.双碳背景下建筑业面临的机遇与挑战[J].居舍,2022(19):157-160.
[2] 中国建筑节能协会.《2021中国建筑能耗与碳排放研究报告》
[3] 华泰证券.建筑节能专题二：零碳建筑开启进程
[4] “十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划
[5] 肖绪文.绿色建造发展现状及发展战略[J].施工技术,2018,47(06):1-4+40.
[6] 王铁宏.建筑产业深刻变革中的关键问题[J].建筑,2022(03):30-31.
[7] 陈斌,鲍宇清,周宁,代云.北京市某既有居住建筑节能改造后的效果分析[J].绿色建筑,2022,14(01):44-48.