建筑碳排放分析及减碳路径研究

建筑碳排放分析及减碳路径研究

1苗伯龙2王勃3张桢4史力升

内蒙古工业大学

【摘要】我国作为世界上最大的发展中国家，是世界碳排放最多的国家。随着经济发展和生活水平的提高，建筑领域碳排放逐渐成为社会关注的焦点。建筑行业是我国的主要碳排放行业之一，在全国碳排放中占据重要地位，也是我国实现碳达峰、碳中和目标的重要领域。我国在建筑领域已提出碳中和目标，但在建筑领域的减碳工作尚处于起步阶段，因此，分析我国建筑领域的碳排放现状并提出可行减碳路径，具有重要意义。 本文分析了我国建筑领域能源消耗、碳排放、碳减排现状；识别了我国建筑领域碳排放来源；提出了一条切实可行的建筑减碳路径。

【关键词】建筑碳排放 减排路径 碳排放分析 环保 绿色化学

一、能源消耗

我国是世界上最大的能源消费国，能源消耗总量已居世界前列。从能源消费结构看，化石燃料占总能源消耗的90%以上，其中煤炭占比为60%，石油占比为13%，天然气占比为8%，其他能源（水电、核电、风电等）占6%。从能源品种结构看，建筑领域占总能源消费的比例高达35%。2020年我国建筑领域能耗达216.9万吨标准煤（据中国建筑节能协会统计数据）。建筑领域的碳排放主要来源于化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放和电力消费产生的二氧化碳排放。在化石燃料燃烧过程中，煤炭占主要比例，约占整个能源消耗的70%；天然气在我国化石燃料中的占比也达到了52%；近年来，随着新技术的发展，以及能源结构和消费习惯的改变，建筑领域能耗也在不断下降。清洁能源，以及生物能的应用在逐步普及。未来，随着电力供应体系、供热体制、新型建材技术的发展以及新能源替代化石燃料等措施的实施，建筑领域的碳排放将进一步下降。

二、碳排放分析

碳排放是指人类生产和生活活动直接或间接产生的温室气体排放。近年来能源消耗和碳排放呈现逐年增加的趋势。2019年，我国碳排放总量为46.2亿吨，其中建筑领域的碳排放总量为5.26亿吨，占比为17.4%。随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，建筑领域的节能减排工作备受社会关注。 根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的相关研究报告，人类生产生活活动导致了大量温室气体的排放，其中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是人类主要的温室气体排放源。其中二氧化碳作为最主要的温室气体之一，是地球表面吸收太阳辐射能的主要组成部分。从人类生产和生活活动对地球大气温室效应影响来看，二氧化碳对大气中各种温室效应气体的影响最大因此把重点聚焦在进一步有选择地发展低碳能源、推进二氧化碳的捕获和综合利用以及突出多元化的二氧化碳减排途径等方面。

三、碳排放来源分析

根据《碳排放统计核算制度》，建筑领域碳排放来自于三个方面，一是化石燃料燃烧排放，二是生产过程中使用化石燃料产生的碳排放，三是建筑运行过程中能源使用和废弃物处理产生的碳排放。其中化石燃料燃烧排放的碳排放量占比最大，为36.4%，其次是生产过程中使用化石燃料产生的碳排放量，占比为25.6%；能源使用和废弃物处理产生的碳排放量分别占9.4%和6.7%。 因此优化能源的结构十分重要，例如由煤炭为原料生产氢气以及其他有机化合燃料所消耗的能源远高于由天然气生产。按照能源消耗形式分类，建筑领域主要有煤炭、石油、天然气和电力四大能源形式。其中煤炭的碳排放量最大，达到了22.4%；石油、天然气和电力分别为14.7%、12.3%和13.9%。 四种能源形式中，电力对我国建筑领域碳排放量的贡献最大，占比达46.4%。建筑领域其他能源形式的碳排放占比均小于2%。可见，我国建筑领域碳排放的主要来源为煤炭、石油和天然气。

四、减排路径分析

目前，我国建筑能耗约占全社会总能耗的30%，建筑领域节能减排是我国实现“双碳”目标的关键领域之一。其中化石能源利用清洁化改造具有最大的减排贡献。优化煤炭使用可降低建筑周边区域挥发性有机化合物(VOCs)。在建筑本体采用吸收有害气体陶瓷、加强电化学表面材料既可在建造过程中减少能源消耗，也可在后续使用中减少温室气体的排出。我国应用环保的化学防腐蚀图层达到在建筑投入使用后减少维护频率，增强保温隔热效率达到节能目的。为应对气候变化，各国都在积极推进可再生能源、可降解塑料、绿色建筑等技术发展，推动建筑领域减碳。除了光伏发电外，风电和生物质能源也逐渐成为建筑领域可再生能源利用的重要方式之一。

1、建筑结构节能减排

建筑结构节能减排是指在保证建筑基本功能的基础上，通过降低结构构件的使用数量、提高构件的强度等方式减少材料的使用量，从而减少建筑物对能源的消耗。在建筑物结构设计中，通过选择合理的建筑材料、优化结构设计以及提高建筑设备系统能效等方式，可以有效降低建筑材料能耗及能源消耗。 在建筑材料选择方面，应根据气候条件、材料性能等因素合理选择建材，例如，我国北方地区冬季寒冷干燥，应尽量选用保温隔热性能好、强度高、耐久性强、施工方便且价格便宜的墙体材料。在结构设计方面，应充分考虑建筑物使用功能和经济性等因素，合理选择建筑结构形式和构建方式。例如，在建筑空气净化方面，应根据不同用途建筑易产生的不同类型污染气体进行有效净化，例如将高温废弃混合天然气重复燃烧产生更高燃烧效率。

2、低碳材料推广应用

低碳材料的推广应用主要包括以下两个方面：一是推动低碳建筑材料生产。在建筑领域大力推广绿色建材，如玻璃纤维增强塑料（FRP）、聚苯板（EPS）、玻璃纤维增强塑料（FRP）等新型建材，并积极开发高强钢筋、高强预应力混凝土构件、钢结构等低碳建材，进一步提高建筑业低碳化水平。 二是推进建筑废弃物资源化利用。针对建筑废弃物的特点，从技术和政策两方面入手，充分利用现有技术、研发新技术，推广可循环利用的材料，提高材料综合利用效率。同时，加强化学减碳在建筑跨领域的应用，参考化工领域内高效的能源利用方式以及清洁能源选用方式。通过上述措施，推动新型有机低碳材料在建筑领域的应用。例如在“十四五”期间，我国将加强可再生能源、清洁能源在建筑领域应用技术研发与示范，促进建筑业绿色发展。

3、绿色施工的推动

绿色施工是指在建筑工程的整个生命周期中，尽可能减少施工对环境的影响，在确保施工质量的前提下，最大限度地节约资源与能源，保护环境与生态。绿色施工是在传统施工方式基础上发展起来的一种新型可持续发展理念，也是建筑业低碳转型的重要内容。传统施工方式不仅浪费资源与能源，而且会产生大量的建筑垃圾和污染环境。随着人们环保意识和可持续发展意识的提高，传统施工方式带来的环境污染、资源浪费等问题也日益凸显。

五、结论及展望

随着经济社会发展水平不断提升，我国建筑领域碳排放总量也在逐年增长，未来建筑业减碳空间较大。建筑领域碳减排需要从以下几方面着手： （1）提升能源利用效率，增加清洁能源应用，选用绿色化学化工材料。不但可以降低建造过程中的能源消耗，还可减少后期维护的成本。（2）提升建筑能效，通过技术升级和管理优化，使建筑能源消耗效率得到显著提高，同时降低单位建筑面积能耗和碳排放。 （3）优化设计、施工流程和工艺，在保证施工质量的基础上减少碳排放。 （4）推行绿色施工，通过提高绿色化学建材使用比例、推广装配式建筑、降低施工过程碳排放等措施来提高绿色施工水平。（5）加大对绿色材料的投入，为减碳减排创造良好的发展环境

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第一作者简介:苗伯龙（2000-2-1），男，山东省济南市，汉族，本科，内蒙古工业大学2020级学生。作者单位：内蒙古工业大学 内蒙古自治区呼和浩特市 010050

第二作者简介:王勃（2002.02.20），男，山西省大同市，汉族，本科，内蒙古工业大学2020级学生。作者单位：内蒙古工业大学 内蒙古自治区呼和浩特市 010050

第三作者简介:张桢（2002.01.08），女，内蒙古呼和浩特市，汉族，本科，内蒙古工业大学2020级学生。作者单位：内蒙古工业大学 内蒙古自治区呼和浩特市 010050

第四作者：史力升（2002-05-30），男，内蒙古，汉族，本科，内蒙古工业大学2020级学生。作者单位：内蒙古工业大学 内蒙古自治区呼和浩特市 010050