当我们思考能源转型带来的挑战时，往往会首先联想到飞机、发电厂、汽车和卡车……但你是否想过，普通的建筑也在其中扮演着重要角色？
从建筑结构到持续的能源消耗，建筑物贡献了全球约三分之一的碳排放——2022年，其二氧化碳排放量高达123亿吨。其中，大部分排放源自建筑运营，例如供暖、烹饪时燃烧的燃料，以及电力生产过程中燃烧的化石燃料。但除此之外，每年还有约26亿吨二氧化碳（约占全球总排放量的7%）来自建筑本身的“隐含碳”——即建筑材料的生产、运输和施工过程中所排放的碳。
今年2月发布的一份报告提出了一项蓝图，旨在到2050年实现建筑行业的碳中和。要达成这一目标挑战巨大，因为它涉及全球数百万建筑物业主的共同努力。然而，该报告的发布方——能源转型委员会（Energy Transitions Commission，ETC）认为，现有的政策和技术工具已经可以满足这一需求。该委员会是一个国际智库，成员包括能源生产商、高耗能行业、技术提供商、金融机构以及环保组织等。
报告指出，解决建筑行业碳排放问题的关键措施包括提升能源效率、电气化、灵活用电，以及减少材料消耗并推广更环保的建筑材料。全球各地在这些方面的进展虽不均衡，但已初见成效。
“许多必要的解决方案已经摆在我们面前。”能源转型委员会主席阿代尔·特纳在上个月的一场讨论中表示，“但要真正落地实施，我们需要改变观念，也需要改变实践。”
如何提高建筑物的能源效率？
报告称，建筑开发商和业主可以采取各种策略，在不牺牲居民舒适度的情况下，降低建筑物的能源消耗和运营成本。
他们可以密封漏气处；隔离阁楼、墙壁和地板；安装双层或三层玻璃窗，使建筑物像啤酒保温套一样舒适。报告称，需要中等努力的防寒策略可以减少 10% 至 30% 的能源使用量；更深层次的改变可以减少高达 60% 的能源使用量。
对于改造，在线工具和现场能源审计可以帮助业主决定哪些变化对气候、舒适度和能源账单产生最大影响。
报告指出，其他简单的技术可以应对日益增长的制冷需求，由于气温上升和收入增加，到 2050 年，全球制冷需求将增加一倍以上。从将屋顶漆成白色到种植遮荫树等被动方法可以转移太阳光线，平均可以减少 25% 至 40% 的制冷需求。
委员会建筑脱碳负责人 Hannah Audino 表示，这些效率措施“会随着时间的推移为家庭带来明显的回报”。
但她补充说，由于回报可能缓慢实现，政府应该向低收入家庭提供有针对性的融资，否则这些家庭可能无法负担这些升级费用。
还有一个挑战是说服房东投资于效率措施，尽管租户通常自己支付水电费。为确保广泛采用，作者建议政策制定者实施建筑性能标准，纽约和圣路易斯等美国城市采用这种方法，对未达到某些排放或能源使用基准的建筑业主进行处罚。
对于新建筑，能源法规和其他受监管标准可以设定性能底线。报告称，它们在世界各地差异很大，但被动式房屋方法是“黄金标准”。与传统建筑相比，符合其基准的建筑通常可将能源使用量大幅削减 50% 至 70%。
此外，与仅按规范建造的建筑相比，新建筑的能耗降低 20%，通常具有“非常可控的”溢价 1% 至 5%，作者写道，这可以通过提高开发商的售价或降低业主的账单来弥补。
通过地下热能网络连接建筑物并共享热量也可以实现巨大的效率提升——而且比个人行动更快、规模更大。报告指出，它们“应尽可能部署”。
要使建筑物脱碳，就必须实现电气化
建筑物需要完全电气化才能成为气候友好型建筑。这意味着要用超高效的热泵（包括地热热泵）、热泵热水器、热泵干衣机和电磁炉取代化石燃料燃烧设备。
报告称，热泵对于供暖脱碳至关重要，供暖是最大的运营排放源，目前全球只有 15% 实现了电气化。这些设备的效率通常是燃气设备的两到三倍，即使由尚未 100% 清洁的电网供电，它们也能降低排放。
热泵的价格可能比较高，但作者预计，随着销售增长和安装人员经验的积累，热泵的价格会下降。报告称，在市场成熟的国家，热泵的价格甚至可能比燃气供暖系统还便宜：以丹麦、日本、波兰和瑞典为例。
根据报告，对于美国大多数家庭和欧洲许多家庭来说，热泵比燃气设备运行成本更低，总寿命成本也更低。当消费者考虑安装空调和燃气炉时，热泵更具经济意义；热泵集两者于一身。
这些设备也不断改进。制造商学习如何通过经验改进技术，就像他们在太阳能电池板和风力涡轮机上所做的那样。结果是，热泵变得更高效；变得更小；随着它们过渡到天然制冷剂（全球变暖潜能值也较低），温度也更高。
但报告指出，政策制定者需要解决能源成本问题，以鼓励广泛电气化。电价高于燃气国家的国家在热泵采用方面落后。
报告称，解决办法包括将目前不成比例地堆积在电费上的环境税转移到燃气成本上，为使用电热的客户提供较低的电费，并对碳排放定价。禁止使用燃气设备将是最直接的举措，但“只有荷兰等少数国家成功制定了计划”。
让电网电力需求更具弹性
当建筑物全电动时，它们将需要更多电力，这可能会给电网带来压力。报告称，如果不加以控制，到 2050 年，全球建筑物的电力需求可能会比现在增长 2.5 倍。但随着效率的提高，委员会预计电力需求将增长 45%。
这仍然是巨大的。因此，作者指出，为了在不破坏电网的情况下使建筑物脱碳，我们需要使建筑物的电力需求灵活。通过在廉价、清洁和充足的情况下使用电力，这些建筑物也将比其他建筑物更实惠。
低成本的智能恒温器和传感器可以将需求减少 15% 至 30%，并在价格下降时自动转移能源使用。在某些地方，商业建筑业主已经可以通过在电网需求最高时减少能源使用量，每年节省数万美元。
报告建议，所有建筑都应能够在不影响舒适度的情况下，在两到四个小时内改变主动供暖或制冷的时间。这可以通过提供热惯性的现有解决方案来实现，包括绝缘材料和可在需要时储存热水的储水式热水器。
公用事业和监管机构可以通过实施电价或公用事业关税来刺激更灵活的需求，奖励客户在高峰时段之外使用电力。
“当风吹日晒，电网上可以说有充足的清洁能源时，价格往往会出现负值，”Audino 说。税费可以反映这一现实，为家庭和其他人转变用电方式提供明确的经济激励。如果没有这些更具动态性的税费，“我们真的很难看到我们如何大规模推动这种[转变。”
如何清理隐含碳？
报告称，到 2050 年，全球建筑面积预计将增长 50% 以上。如果建筑采用与今天相同的技术建造，从现在到本世纪中叶，累计隐含碳排放量可能会再增加 750 亿吨二氧化碳。
但通过最大限度地利用现有建筑、对建筑材料进行脱碳以及以不同的方式设计新建筑，这一数量可以减少到约 300 亿吨二氧化碳。
根据报告，使用现有结构是减少隐含碳的“最大机会”：该策略完全避免增加任何新的隐含排放。但作者补充说，实施这一策略比改变建筑技术更困难。
报告指出，生产材料会推动前期排放，其中最大的贡献者是水泥、混凝土和钢铁：它们占建筑材料碳排放的 95%。
低碳和零碳水泥、混凝土和钢铁可以使用电力、替代燃料、特殊化学品（包括受珊瑚启发的化学品）和碳捕获与储存来制造。但开发商需要激励措施来购买这些清洁材料，这些材料目前尚未广泛使用或仅就成本而言缺乏竞争力。
一种补充方法是设计排放物质较少的建筑物。对于相同的建筑面积，中层建筑使用的材料少于高层建筑，而高层建筑需要更大的地基和更大的柱子。四四方方的建筑比不规则的建筑更高效。
根据报告，开发商还可以使用替代的低碳材料来补充建筑。这些材料包括再生材料、可持续来源的木材、竹子、夯土和“麻石”——一种由大麻纤维、石灰和水组成的低强度、轻质混合物，可以吸收碳。
由于隐含碳几乎是看不见的，因此抑制隐含碳尤其具有挑战性。作者写道，2021 年，伦敦监管机构决定改变这一现状，要求主要开发商在规划阶段就统计建筑物整个生命周期内的所有碳排放量（包括运营碳排放量和隐含碳排放量）。
能源转型委员会成员 Arup 公司建筑可持续发展团队副总监 Stephen Hill 表示，开发商无需保持在任何碳强度阈值以下；他们只需报告预期排放量。
“但这引发了开发商隐含碳强度的下降，他们都希望开发出碳排放量最低的项目，”他补充道。“这是一个引人入胜的例子，展示了透明度的作用以及市场如何运作。”
非营利组织世界绿色建筑委员会高级影响总监 Stephen Richardson 在委员会的小组活动中强调，要实现建筑物脱碳，政府需要同时做两件事。 “一方面，我们需要激励，使其在经济上更具吸引力，”他说。另一方面，“我们需要强制执行。”
报告指出，亚洲大部分地区、非洲和南美洲大部分地区，甚至美国的一些州都缺乏强制性建筑规范。Richardson说，这是需要实施的“绝对、首要”政策。“没有政策，什么也不会发生——或者只会发生很少的事情。”
资料来源：Canary Media
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