論壇丨建筑用能仍需進(jìn)一步減少化石能源依賴
來源： 時間：2024-08-06 13:57
建筑用能仍需進(jìn)一步減少化石能源依賴
陳晶盈
建筑是中國能源消耗和碳排放的主要領(lǐng)域之一。我國既有建筑總量大，能耗和碳排放強度高。中國宏觀經(jīng)濟(jì)研究院發(fā)布的《中國能源轉(zhuǎn)型展望2022》報告中，提出了一條在合理成本和可行技術(shù)下實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的途徑。在該碳中和情景下，建筑和供熱行業(yè)都需要加速電氣化。研究表明，建筑領(lǐng)域?qū)⒅饕ㄟ^提高分布式和集中供暖的熱泵使用率實現(xiàn)電氣化、減少化石能源消耗，到2035年，建筑供暖的終端能源消費應(yīng)該基本實現(xiàn)無煤化，并在2060年完全停止直接消耗煤炭和天然氣。盡管其他研究對實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的路徑會有所不同，但幾乎可以確定的是，隨著未來建筑能耗的進(jìn)一步增長，建筑領(lǐng)域需要采取多種措施大幅減少化石能源的直接或間接使用。
近年來，得益于國家與市政的支持和推廣，中國熱泵行業(yè)取得了顯著進(jìn)展。然而，推廣熱泵的應(yīng)用仍然面臨挑戰(zhàn)，其中高昂的初裝和運營成本是經(jīng)常被提及的主要障礙，但實際上，從產(chǎn)品的壽命周期來看，熱泵的高效能可以持續(xù)降低電費，使得用戶不出幾年便可回收成本。
本文旨在探討如何有效提升居民和商業(yè)用戶的供暖水平，在滿足民生需求的同時最大化的降低費用成本。除了安裝高效節(jié)能的供暖產(chǎn)品，提高建筑物自身能效，也是非常重要的工作。對于既有建筑，通過加強建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造可以減少運行時的能量損失和供暖費用，并在安裝或更換供暖設(shè)備時讓用戶可以選擇容量更小、更便宜的熱泵來滿足供暖或制冷需求；對于新建筑，通過超低能耗設(shè)計也能實現(xiàn)同樣的效果，進(jìn)一步降低熱泵初裝和運營成本。若在建筑的整個壽命周期內(nèi)盡早進(jìn)行全面的節(jié)能改造，則能夠獲得最大的成本節(jié)約效果。雖然建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造已是老生常談，但將其作為熱泵的“外掛”，實現(xiàn)熱泵和圍護(hù)結(jié)構(gòu)一體化，能達(dá)到1+1>2的效果，豐富政策設(shè)計和資源調(diào)度。
通過物理“外掛”降低供暖成本
在確保取暖效果、節(jié)省費用的同時實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，技術(shù)手段層出不窮。作為取暖設(shè)備，熱泵越來越為人們所熟知。熱泵能夠?qū)崃繌目諝狻⒌貙?，或水體等低位熱源中搬運到室內(nèi)，每消耗一度電可以搬運3到4度熱能，因此理論上比直熱式電暖器要節(jié)省75%的電費，而且相比燃?xì)夤┡矢撸?/span>相比散煤供暖更加安全、環(huán)保。
然而，2022年電熱泵在供暖領(lǐng)域總體市場滲透率僅為5.04%。如前文所述，影響其發(fā)展空間的主要障礙是大家普遍認(rèn)為熱泵的初裝和運營費用較高。據(jù)業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計，無論是區(qū)域大型采暖還是住宅小區(qū)和公共建筑改造項目，空氣源熱泵的初裝投資要比電鍋爐采暖高出一倍多。但根據(jù)計算，熱泵對比電鍋爐擁有高效運行的優(yōu)勢，多出的初裝投資能在兩到三年內(nèi)通過節(jié)省的電費收回。然而，還是有用戶反映電熱泵的實際用電量較高，一部分原因可以歸結(jié)于為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保暖性差導(dǎo)致熱量散失較快，用戶不得不花更多電費以維持供暖需求。
作為物理“外掛”，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑室內(nèi)外環(huán)境之間的物理屏障。它包括墻壁、屋頂、窗戶、門和其他將內(nèi)部空間與外部環(huán)境分隔開的結(jié)構(gòu)。建筑圍護(hù)節(jié)能改造可以提高建筑外圍的絕熱性能，減少室內(nèi)供暖或制冷損失，同時提升空氣質(zhì)量和舒適性。通常，這些改造包括提升墻體保溫、更換節(jié)能門窗和改善建筑氣密性，以提高能源利用效率、減少空氣流動并增加建筑的整體舒適度。
提升建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果還可以顯著降低取暖成本。例如，北京農(nóng)村住宅節(jié)能改造案例發(fā)現(xiàn)，增加外墻、屋頂和窗戶的保溫層可帶來40-60%的綜合節(jié)能率。山東農(nóng)村住宅的節(jié)能改造項目可在一個冬天節(jié)省約700元，約運行費用的30%，并在3到7年后回收節(jié)能改造投資。上述2個案例均為北方農(nóng)村住宅的節(jié)能改造，但無論是農(nóng)村住宅、城市住宅，還是其他公共建筑都具有很大改造潛力。
若熱泵和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造升級“雙管齊下”，則能達(dá)到1+1>2的效果。深度節(jié)能改造，即同時進(jìn)行多方面的節(jié)能改造項目，例如安裝熱泵、更換節(jié)能門窗并添加墻體保溫層等，多管齊下可帶來規(guī)模效應(yīng)。對于既有建筑，深度節(jié)能改造通常可以顯著降低能量損失，即使選擇容量更小的熱泵，也能滿足供暖和制冷需求，從而降低熱泵的初裝和運行成本。對連接到熱網(wǎng)的建筑群進(jìn)行改造，也能減少供熱源頭的設(shè)備投資。新建建筑應(yīng)按照綠色建筑規(guī)范建設(shè)超低能耗建筑，再根據(jù)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保暖狀況合理配置熱泵容量。從建筑的壽命周期來看，盡可能充分地進(jìn)行深度節(jié)能改造能帶來最大的費用節(jié)省，而每個延遲或不徹底的后續(xù)改造最終會累積成更高的總成本。
建筑節(jié)能水平提升勢在必行
據(jù)測算，中國存量建筑中仍有近40%為非節(jié)能建筑，其中大量老舊居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)差、設(shè)備老舊效率低、運行維護(hù)管理缺失，導(dǎo)致中國建筑全生命周期能耗在全國能源消費總量中的占比居高不下。中國建筑節(jié)能協(xié)會指出，目前建筑運行階段碳排放約占全國碳排放的22%；要想實現(xiàn)2030年建筑碳達(dá)峰，“十四五”末建筑全過程二氧化碳排放總量應(yīng)該控制在25億噸。然而，2020年中國建筑全過程碳排放足有50.8億噸，是碳達(dá)峰預(yù)測量的兩倍。隨著城鎮(zhèn)化率和居民生活水平的不斷提升，中國建筑領(lǐng)域能源消耗和二氧化碳排放將保持剛性增長。顯然，通過節(jié)能改造降低建筑碳排的潛力巨大。
為了在2050 年實現(xiàn)全球凈零排放，國際能源署(IEA)建議所有國家最遲在 2030 年為新建建筑和既有建筑制定零碳建筑節(jié)能規(guī)范。這一建議強調(diào)，建筑物應(yīng)具有高能效和彈性，并直接使用可再生能源或依賴可完全脫碳的能源供應(yīng)。中國在建筑節(jié)能規(guī)范方面位列先鋒。2022年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》（建標(biāo)〔2022〕24號），其中重點呼吁“提高新建建筑節(jié)能水平”與“加強既有建筑節(jié)能綠色改造”， 并提出具體目標(biāo)——“到2025年，完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億平方米以上，建設(shè)超低能耗、近零能耗建筑0.5億平方米以上”。今年5月，國務(wù)院發(fā)布《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》（國發(fā)〔2024〕12號），重新強調(diào)對新建筑 “嚴(yán)格執(zhí)行建筑節(jié)能降碳強制性標(biāo)準(zhǔn)”和“推進(jìn)存量建筑改造”，在“十四五”收官之際加大節(jié)能降碳攻堅力度。
實現(xiàn)熱泵和圍護(hù)結(jié)構(gòu)一體化政策建議
歸根結(jié)底，建筑圍護(hù)節(jié)能改造不“挑食”，無論是何種供熱方式，提升建筑保暖效果都會帶來顯著的節(jié)能效益。在“雙碳”目標(biāo)下，繼續(xù)推動綠色建筑發(fā)展和建筑節(jié)能改造既能降低熱泵初裝和運行費用、提升用戶選購意愿，更能減少建筑能耗和碳排。對此，我們總結(jié)幾點基礎(chǔ)建議：
一是推進(jìn)深度節(jié)能改造項目。未來的建筑節(jié)能改造項目應(yīng)探索供暖系統(tǒng)升級與多項圍護(hù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)同步實施，爭取創(chuàng)造規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
二是向領(lǐng)先地方政府學(xué)習(xí)，持續(xù)完善改造項目的設(shè)計和資金支持?？紤]同時規(guī)劃節(jié)能建筑和新能源供熱的資金支持。
三是貫徹落實“建筑節(jié)能降碳強制性標(biāo)準(zhǔn)”，繼續(xù)完善“綠色建筑”標(biāo)準(zhǔn)，旨在將超低能耗和近零能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到所有建筑。
“十四五”是綠色建筑在有條件地區(qū)的推廣周期和超低能耗建筑的示范周期，為建筑領(lǐng)域的綠色、高效發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)?！笆逦濉逼陂g可進(jìn)一步提升建筑綠色發(fā)展目標(biāo)，將“綠色建筑”標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)張到全國范圍，力爭實現(xiàn)《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》提倡的“城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域2030年前碳達(dá)峰”目標(biāo)。（作者單位：睿博能源智庫）
責(zé)任編輯：余璇
