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关于绿色建造与碳达峰、碳中和的思考
【作者简介】肖绪文,中国工程院院士,教授级高级工程师,《施工技术》杂志编委会顾问委员
引言
作为国民经济的重要支柱产业,建筑业为推动我国经济发展、造福社会、改善人类生存环境、提高人们生活水平做出了重要贡献,但是建筑业在快速发展的同时也消耗了大量的自然资源,排放了大量的废弃物,造成了一定的环境压力。面对资源供需紧张、环境污染严重、生态系统受损的严峻形势,建筑业必须大力推进绿色建造,促进建筑业转型升级。2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会提出我国2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标(简称“30·60”双碳目标)。绿色建造的意义更加突显,其中低碳、减碳将成为绿色建造未来发展的重要内容。
绿色建造概念与内涵
绿色建造是指在工程建造过程中贯彻以人为本和可持续发展思想,着眼于工程的全生命期,最大限度地节约资源和保护环境,实现绿色施工要求,生产绿色工程产品的工程活动。
绿色建造包含工程立项绿色策划、绿色设计和绿色施工3个阶段,解决的侧重点各不相同。立项绿色策划解决的是工程绿色建造总体规划问题;绿色设计重点解决绿色建筑实现问题;绿色施工重点强调施工过程减轻劳动强度,改善作业条件,节约资源,减少废弃物排放,解决大环境保护问题。所以绿色建造是基于工程全生命期的立项、设计和施工3个过程的切实协同,真正实现国家的绿色化发展要求及工艺性质量、功能性质量和环境质量统一的“工程总体质量”的高效提升。
绿色建造在发展的过程中,内涵不断深化,主要涵盖以下几个方面。
1)绿色建造的目标旨在协力推进社会经济可持续发展和生态文明建设。
2)绿色建造的本质要求是以人为本,节约资源和保护环境。
3)绿色建造的前提条件是保证工程质量和安全。
4)绿色建造必须实现建造过程绿色和产品绿色。
5)绿色建造的实现要依托工程管理和技术进步。
6)绿色建造的实现需要政府、业主、设计、施工等相关方协同推进。
7)绿色建造必须坚持以实现“30·60”双碳目标为基础,从建材生产、工程建造与工程运营等多维度和全过程的高效低碳建造和运营做实做细。
工程建造类同于工业产品的“制造”,必须遵循一般产品的生产规律,质量技术性能应由组织生产方负全责。绿色建造呼唤改变多元主体的工程承包模式,建立一体化的工程质量保证体系,建立工程总承包负总责的体制机制,对于切实推进绿色建造,提高“工程总体质量”水平至关重要。
绿色建造与碳达峰、碳中和的关系
2.1碳达峰、碳中和相关概念
碳达峰,指在经济体发展进程中,二氧化碳(CO2)排放量达到峰值,之后不再增长,逐步回落。
碳中和,指经济体通过植树造林、清洁能源使用和节能等措施实现的CO2减排量,与其自身产生的CO2排放量相抵,刚好为“零”的状态。
碳捕捉与封存,指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的CO2收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。
碳利用,指把生产过程中排放的CO2进行提纯,继而投入到新的生产过程中加以使用,而不是简单地封存。
2.2碳达峰、碳中和提出背景及意义
碳排放的直接危害就是产生温室效应,导致全球气候变暖,从而导致冰川融化、海平面上升以及极端天气频发等。气候变化是人类面临的全球性问题,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,中国由此提出碳达峰、碳中和的目标。
在2020年9月习近平总书记提出“30·60”双碳目标后,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》提出,“十四五”期间,加快推动绿色低碳发展,降低碳排放强度,支持有条件的地方率先达到碳排放峰值,制定2030年前碳排放达峰行动方案。2020年12月举行的中央经济会议将做好碳达峰、碳中和工作作为八大重点任务之一,有条件的地方要求2030年前实现碳排放率先达峰。
生态环境部审议通过《碳排放权交易管理办法(试行)》,自2021年2月1日起开始施行。《碳排放权交易管理办法(试行)》所提出的碳汇交易、碳汇银行等,将是未来几十年里碳中和产业的指南针、总要求,对于建设低碳城市有着重要的指导意义。
碳达峰、碳中和目标的提出对我国经济发展具有重要意义。我国能源进口依赖度高,原油超过70%依赖进口,我国“富煤、少油、缺气”的能源资源禀赋决定了我国经济发展必须要转向多元能源供应的发展方向,大力减少化石能源的使用,提高非化石能源比重,这样既能减碳、降碳,改善气候变化,也能促使我国产业结构升级,加大技术创新力度,形成新的经济增长点。
2.3我国碳排放现状
改革开放以来我国经济高速增长,1978—2019年平均增速高达9.5%左右,跃升为世界第二大经济体。我国的碳排放总量也不断攀升,2006年后,我国成为世界CO2第一排放大国。2019年,我国碳排放总量为98.26亿t,占世界碳排放总量的28.8%,约为美国的2倍。而人均CO2排放量,中国约为美国的一半。我国是世界上最大的发展中国家,2019年人均GDP突破1万美元,按照发达国家的经验,我国的CO2排放远未达到峰值。
2.4我国建筑业碳排放现状
建筑全过程碳排放占全国能源碳排放总量的一半以上。2018年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿tCO2,占全国能源碳排放总量的比重为51.2%,建筑业碳排放总量及分布如图1所示。建材生产阶段排放27.2亿tCO2,占建筑全过程的55.2%,其中钢材生产排放13.1亿tCO2,占建材生产总排放的48.2%;水泥生产排放11.1亿tCO2,占建材生产总排放的40.8%;铝材生产排放2.7亿tCO2,占建材生产总排放的10%;其他建材生产排放0.3亿tCO2,占建材生产总排放的1%。建筑施工阶段排放1亿tCO2,占建筑全过程的2%。建筑运行阶段排放21.1亿tCO2,占建筑全过程的42.8%,其中公共建筑排放7.84亿tCO2,占比37.1%;城镇居住建筑排放8.91亿tCO2,占比42.2%;农村居住建筑排放4.37亿tCO2,占比20.7%。我国建筑业碳排放总量大,其中建材生产阶段与建筑运行阶段占比最大,是碳减排的突破方向。
2.5推进绿色建造,实现“30·60”双碳目标,要重视技术研究
碳达峰应通过减碳、降碳等各种方法和举措,促使CO2排放尽快不再增加,限期达到峰值。发达国家从碳达峰到碳中和一般需要45~70年,我国仅有30年时间,面临的挑战和困难巨大。根据相关研究,我国未来实现碳汇所吸附的总量有限,预估很难能超过15亿t,相对我国每年近100亿t的碳排放量显得很小,必须通过管理创新、思路创新和技术创新等方法加速减碳步伐,才能如期实现碳达峰与碳中和的目标。建筑业作为碳排放的大户,必须站在全生命期的角度,采取系列措施,变能源消耗及碳排放大户为能源生产和碳减排大户。面对新形势,绿色建造要把低碳发展作为重要内容,必须立足于工程全生命期,不仅要保证建造过程实现绿色低碳,更要建造绿色低碳,甚至零碳工程产品,进而为国家实现碳达峰、碳中和目标做出贡献。基于以上,强化技术研究尤为重要。
1)工程立项绿色策划的减碳技术
绿色策划要针对“30·60”双碳目标,对工程项目定位和目标进行系统研究,要提出减碳目标,包括节材、节能、节水、节地的目标,以及废弃物的减量化和资源化利用目标等。
2)绿色设计减碳技术
绿色设计应从方案设计、初步设计、施工图设计阶段为绿色施工提供施工蓝图和技术支持。绿色低碳设计应优化材料资源配置,最大限度将耗能建筑转变为产能建筑,开发推广应用节能、节水、节材与节地等技术,实现建筑全生命期节能减碳降碳。
3)绿色施工技术
绿色施工是绿色建造的重要环节,是绿色设计的物化过程,绿色施工应首先明确绿色及低碳的基本要求和目标,要把低碳降碳研究贯穿于整个绿色施工技术研究的全过程之中,并积极推广应用,必须实现施工阶段碳排放的显著降低。
推进绿色建造及碳达峰、碳中和的
基本任务
绿色建造强调人员健康、环境保护、资源节约、低碳发展要求,“碳达峰、碳中和”集中关注碳产生和碳排放的减量化。二者同根同源,紧密关联,是新形势下美丽中国建设和生态环境改善的重大举措。当前,推进绿色建造要把“30·60”双碳目标置于首位进行系统化推进。
在工程立项、设计、施工等建筑产品生成的全过程中,绿色建造的基本任务就是按照绿色化概念所涵盖的内容,精心策划,精细设计,精准施工,最终达到绿色施工要求,建成绿色工程项目。
此外,碳减排是绿色建造的核心内容和基本要求,只有建造过程最大限度实现资源节约,碳减排的要求才能得到全面响应。因此在建造过程中秉承“低碳、减碳”思想,通过绿色建造推进,促进建筑行业早日实现“30·60”双碳目标至关重要。
3.1强化“30·60”双碳目标的专业教育
对全民和专业技术人员分别进行绿色建造、碳汇交易、碳达峰和碳中和方面的教育至关重要。
1)强化绿色建造意识,践行绿色建造思想,明确绿色建造教育内涵和基本任务。
2)重视全民教育,重点包括:从国家层面加大绿色建造及碳减排宣传、建立绿色建造及碳达峰、碳中和示范教育基地。从娃娃抓起,全民参与垃圾分类减量,规范绿色低碳行为等,推动教学改革,把绿色建造教育列入大中小学教育的重点内容。
3)绿色建造教育思想应在专业技术教育中得到全面体现,课程设置应紧扣绿色建造及碳达峰、碳中和主题,工程立项策划要把绿色建造思想作为主线;工程设计要以资源高效利用和减少碳排放为基本目标;工程施工应把施工现场废弃物减排、再利用以及资源节约作为核心要素,把绿色建造要求贯彻教育始终。
3.2工程立项绿色策划阶段
在工程实施中,工程立项绿色策划中实现碳中和的基本任务如下。
1)秉承“人、建筑与自然”和谐共生的可持续发展理念。
2)满足规划要求,减少工程对人文与生态环境的负面影响。
3)以节约资源和减碳为基础,科学确定项目投资规模、基本功能和建筑形态等。
4)把节约资源和降碳作为工程立项策划的重要内容加以考虑,实现工程耐久性好,施工便捷,环境、经济和社会效益的有机统一。
3.3工程设计阶段
在工程实施中,绿色设计中实现碳中和的基本任务如下。
1)贯彻可持续发展理念,对工程立项策划文件及设计任务书提出优化建议和意见。
2)进行场地调研,掌握当地人文、自然和气象环境条件。
3)贯彻实用、经济、绿色、美观设计原则,提供功能合理、环境友好、资源利用高效的工程设计方案。
4)选用高效节能设备设施,以外墙和屋顶为载体,最大限度利用风能和太阳能等清洁能源。
5)坚持设计技术创新思路,提供耐久性好、资源节约、环境友好、利于资源再生利用的低碳工程设计产品。
3.4工程施工阶段
在工程实施中,绿色施工中实现碳中和的基本任务如下。
1)以人为本,改善作业条件,降低劳动强度。
2)保证工程质量和安全。
3)最大限度节约资源——材、能、水、地、人力资源、设备资源。
4)最大限度减少废弃物排放,包括减少碳排放,减少或避免对环境的负面影响。
综上所述,绿色建造及“30·60”双碳目标的实现要通过工程立项绿色策划、绿色设计和绿色施工的“三环节”来实现。工程立项绿色策划是绿色建造的基础,绿色设计是建成绿色建筑的关键,绿色施工可减少环境污染,保护环境和节约资源,三者互为关联,需要严密配合。绿色建造必须秉承以人为本原则,其核心任务:一是建成绿色工程产品;二是施工高效利用资源,减少环境污染;三是坚持以人为本,强调施工作业条件改善和劳动强度降低;四是基于碳达峰要求,提高工程耐久性,注重运维期节能减碳、清洁能源利用和资源利用率及其再生利用。
推进绿色建造与“30·60”双碳目标
实现对策
我国推进绿色建造仍然受到体制机制的制约,实施绿色建造,从业人员受传统的条块分割观念的影响,在理念、思维方式、管理和技术方面存在许多不适应。工程建设行业碳达峰、碳中和任务艰巨,业内还未形成可行的实施路径和技术方案。
绿色建造及“30·60”双碳目标的推进是一个复杂的系统工程,必须从理念氛围、法规政策、过程控制、能力技术和教育等多个方位和层面综合考虑,制定合适策略,进行系统推进。建议对策如下。
1)强化政策引导
绿色建造强调工程承包商立足于工程产品生成的全过程,着眼于工程全生命期,进行工程立项策划、设计和施工的系统性推动。绿色建造的目的是建成绿色工程项目,实现绿色施工,是一种符合国家政策导向的先进建造理念。应进一步明示方向,制定切实政策,改革工程项目的管理体制机制,加速绿色建造的推进。此外,建造过程减碳、降碳应从政策层面明示清洁能源利用、围护节能、设备设施节能、智能建造、装配式建造等重点环节,制定更加有效的激励政策。
2)强化总承包模式创新
加快推进以工程总承包为主导的绿色建造与基于工程全生命期的设计咨询服务叠加(PEPC+DCS)的工程管理模式。强调建立健全工程项目总承包负总责(PEPC)的制度,发展基于全生命期的工程设计、咨询和服务的企业组织(DCS),培育全过程工程咨询市场,促使绿色建造及“30·60”双碳目标实现。
3)强化工程相关专业跨学科的综合技术研究
工程项目实际承载多种复杂要素的综合作用。而在工程建造技术研究方面,传统做法往往重视从单一专业角度出发,忽视对工程实践中社会、经济、技术、资源的要素影响,忽略质量、安全、工期和供给与工程本身的建筑审美、结构、热工、耐久和防水的交互作用,导致专业技术研究成果指导下的工程实施效果出现较多问题。因此应重视工程综合性能最优条件下的跨学科专业技术最佳组合的集成研究。
4)强化绿色建造及低碳、减碳示范,以点带面
我国面临的绿色化发展挑战和“30·60”双碳目标的实现难度极大,因此,从现在做起,加速推动绿色建造和低碳示范工程实施,及时总结经验,以点带面,扩大绿色建造方式的推广面极为重要:①加强单体建筑的绿色建造、低碳工程示范;②加强绿色建造、低碳在生态城区建设中的市政工程示范;③加强绿色建造、低碳在农房建设重点示范;④重视绿色建造、低碳、减碳单项技术的示范。对推进绿色建造、低碳、减碳取得突出成绩的企业和工程项目,强化激励,以加快绿色建造、低碳理念和方式的推进。
5)制定建筑行业碳达峰、碳中和路线图,加速低碳、减碳目标实现
工程建设主管部门尽快组织行业、企业、高校、科研院所协力制定行业碳达峰、碳中和路线图,做好顶层设计,形成阶段目标,通过政策制定、资源投入、人才培养、考核评价等措施,促进行业尽快实现碳达峰、碳中和。同时要加快低碳、减碳技术的研发,梳理目前低碳建材、低碳技术现状与差距,形成重点研发方向,制定专项研发计划,创造创新技术推广应用的良好环境和氛围。
6)因地制宜,有所为有所不为
绿色建造及“30·60”双碳目标的推进,务求因地制宜,从实际出发,把工程的运行效果作为考核的切入点和落脚点。重视技术的先进性要求,更要重视技术适用性研究,应注意避免绿色建造及减碳技术的“简单堆砌”和“单纯追求绿色建造专项技术指标先进性”造成的不良后果。对目前普遍采用的技术措施的有效性进行审视和提高,不盲目移植国内外不同区域的所谓“先进经验和技术”。重视管理模式创新,关注专业技术最佳组合的集成技术创新研究。
结语
习近平总书记已对世界做出了碳达峰、碳中和的庄严承诺,我们建筑行业坚持可持续发展理念,立足于工程项目全生命期角度,基于立项策划、设计、施工等建筑产品生成的全过程,按照绿色化发展要求,通过绿色建造,实现绿色施工,最终建成绿色建筑,建筑行业的绿色化已经和正在全面推进,取得了举世瞩目的成绩。未来40年我国建筑行业必然会以“30·60”双碳目标为重点,以绿色建造为手段,政府、企业、学校、科研院所、协会和学会通力合作,着力探索2060实现碳中和的体制和新方法,一步一个脚印地扎实实践,为全球的碳中和事业做出应有贡献。
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