大力发展绿色建筑,助力实现“双碳”目标
——对话中国建筑设计研究院有限公司副总工程师、绿色设计研究中心主任赵昕
2021-11-09编辑符媛
编辑 / 符媛
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编者按:习近平总书记在巴黎气候大会和第七十五届联合国大会上向世界提出的2030碳达峰承诺和2060碳中和目标为中国的绿色发展提出新的要求。绿色建筑及装饰是建筑行业企业一直以来的不二选择和探索研究的方向。中国建筑设计研究院有限公司隶属于国资委所辖的大型骨干科技型中央企业中国建设科技集团股份有限公司。其绿色设计研究中心专门面向生态城市和绿色建筑领域的创新机构。绿色建筑作为 “双碳” 目标实现的重要发力点之一,应该如何与之结合发展,本期 《中国建筑装饰装修》 杂志对话中国建筑设计研究院有限公司副总工程师、绿色设计研究中心主任赵昕,请他结合其研究和实践经验,梳理绿色建筑相关的内涵和在中国的发展路径。
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《中装》:“双碳”目标(碳中和、碳达峰)会给建筑业带来怎样的改变?
赵昕:“双碳”的存在由来已久,最近由于习总书记发言中的承诺成为了热点。碳中和与碳达峰之间确实也有非常大的跨越。从新闻中我们可以看到,北美、欧洲、包括北极整体温度都在上升,洪水、持续降雨等极端天气也极有可能是全球变暖在气候现象上的一种体现。我们希望通过控制全球碳排放量以减缓全球变暖的速度,目前看来全球平均温度上升不超过2℃这个目标有比较大的难度。
中国目前碳排放总量世界第一,我们承诺的“双碳”目标对推动整个世界遏制全球变暖有很大作用。国际社会也给予了我们充分的肯定。
关于碳的控制,我们最早关注到能源领域,化石能源燃烧排放的二氧化碳就是最直接的温室气体。以前全世界,包括中国,一直在工业类能源方面想办法,但是随着城镇化进程会发现,越发达的国家,整个城市的用能、用耗比例慢慢会超过工业能耗的比例。我们国家正处在城镇化飞速发展的过程中,李克强总理的政府工作报告中提到,到2030 年我国的城镇化率会达到70%。在这种情况下,我国城市的能耗可能也要超过工业能耗。
以二氧化碳的“碳”为代表的温室气体会造成全球变暖,因此我们需要控制温室气体的排放。除了二氧化碳,还有许多其他的温室气体,比如制冷剂;电子工业也需要用到很多合成气体,比如“六氟化硫”;还有甲烷,既是燃料,也是很多化工的原料。随着人类科技的发展和社会的进步,温室气体的排放量会越来越多。
建筑业并不是能源的生产者,而是能源的消费者,我们也不是材料的生产者,而是是材料的消费者。建筑行业对于整个碳排放最大的影响实际上在于建筑是能源、材料等的应用方面。中国是全世界建筑建造规模最大、耗费的资源和材料最多的国家,整个建筑业的发展形态如果能够在节约能源、材料上做出更多的努力,会直接影响到能源行业和材料行业,这对全社会碳排放具有很大影响。我国经济的发展有一段时间与房地产行业相伴发展,这说明了建筑行业对全国各行各业的强带动力和推动力。那么如果建筑行业在碳排放上做出非常积极的努力和贡献,也会极大地带动各行各业共同行动。
赵昕
中国建筑设计研究院有限公司副总工程师绿色设计研究中心主任教授级高级工程师注册公用设备工程师
《中装》:绿色建筑的具体内涵都有哪些?
赵昕:绿色建筑出现的原因是人们希望从建筑和城市角度为应对气侯变化做出一些努力,实现可持续发展。我们国家经常讲绿色建筑要“天人合一”,就是说建筑和城市的发展要符合地球的自然规律。
绿色建筑是面向当前与未来的需求,对环境、社会与经济采取平衡的技术方式;它期望能够获得长久综合效益的最大化,是建筑行业可持续努力的一种思考方式;推动绿色建筑发展是推动建筑行业提质增效和产业升级的一种战略发展方式。
英国、美国和德国在绿色建筑标准上的原则一致,中国稍微有点变化,但差别不大。差别最大的是日本,他们运用性能和负荷之间的对比来评估建筑的综合性能,我觉得这是特别好的一种思路。
其实各国绿色建筑的标准和认识核心都一样,就是可持续发展,我们也叫三重底线,即环境效益、经济效应和社会效三者的平衡,这要求我们不能只为追求短期的经济效益而破坏环境,或者是给社会造成不良影响。地球上所有在建筑中能用到的先进技术,在中国基本上也都能达到,其应用的主要障碍是成本问题。但是所有的技术和产品组合起来在很长时间内能否起到一个良好的综合和整体效果,不仅仅是中国绿色建筑发展的关键问题,也是全世界绿色建筑的关键问题。
党中央提出的我国发展五大理念是:创新、协调、绿色、开放、共享。我们认为“绿色”是可持续理念,“创新”是解放思想,“协调”是系统思维,“开放”是主动打破壁垒,也就是说绿色建筑不仅仅是建筑行业的事情,而是需要全社会共同关注。“共享”是最大边际效应,我们做绿色建筑是希望使全社会受益。这几方面目前遇到了理论和方法上的瓶颈,要用一些新的思维和方法才有可能突破,这也提醒我们在信息时代,要用新的理论和方法去解决发展中的各种问题。
《中装》:我国绿色建筑经历了怎样的过程,目前处于什么水平?
赵昕:绿色建筑的起始时间可以溯源到上个世纪60 年代,当时提出建筑和生态应该做结合,提出了生态建筑的概念。在此之后欧美经历了一次比较严重石油危机,引起了全社会节约能源、少用石油的意识,由此在建筑领域产生了节能建筑的概念。大概到了80、90 年代,在全球范围内产生了可持续发展的理念,具体到建筑层面,就是绿色建筑。绿色建筑要求低碳和节约,能够促进城市可持续发展,可以说是个过程,也可以说是个形态。
对绿色建筑来说,我个人认为更多的是一种理念。我们在建设、设计、建造和运行建筑的时候,能否把绿色、生态和可持续理念应用到实际行动当中。国内大概在2004 年就颁布了第一版绿色标准,2008年奥运会我们还提出了“绿色奥运”的口号。国内通过对于绿色建筑持续不断的研究,现在对绿色建筑基本上已经有了比较系统的认知和较为完善的理论。
绿色建筑理念我个人总结有三个原则。第一个是节约资源。资源有很多,像土地资源、水资源、建筑使用的原材料,都是地球的基本资源。第二个是提高效率。建筑在建造完成以后,所有前期投入的资源就固化了。如何让固化的资源产生更大的效用,就一定要提高它的效率,进而提升效益。第三是降低排放,或者说是环境友好。排放指的是废水、废气、废物和垃圾的排放和处理,它们不但污染环境,有些直接就是碳排放,处理垃圾也会造成大量碳排放。这些综合在一起,就是绿色建筑非常重要的三个原则。
如何判断一个建筑是否属于绿色建筑,我们有两个方式:一个是通过《绿色建筑评价标准》对比符合哪个标准,达到什么等级。我们中国叫一星级、二星级、三星级;另一个就是看建筑在真正的使用的过程中是不是状态好、性价比高、消耗的资源少、对环境的影响小,这个可能建筑的使用者体会才更深刻。
绿色建筑原则和目标
厦门东南国际航运中心
但大部分人不太会关心建筑的能耗状态和对周围环境的影响。虽然住宅建筑中有水表、电表,但是中国城市居民大部分不会有什么压力,节水、节电的体验不是特别强烈。绿色建筑这些年发展得不太理想,我觉得跟体验感不强有关系。这种体验的感觉放在更宏观的层面能体现得更强烈,比如整个城市都是绿色建筑,对资源、能源的消耗就会少很多,虽然看似与每个具体的个体建筑没有密切关系,但是从社会层面能够反应出巨大的效益。目前来看我们的这种效益还不强,这是绿色建筑的发展现状。
现在国家对绿色建筑在某些方面有强制性的要求,比如政府类投资项目要求必须是绿色建筑,但是要让绿色建筑的理念真正深入人心还是有很长的路要走。绿色建筑不只事关技术要素,更关乎理念和思想,需要用整体性和系统性的方法解决现在的问题,才能真正实现绿色建筑的目标,实现可持续发展。在绿色建筑的实现过程中基本上大部分的要求都跟低碳紧密相关,都对减少碳排放有很好的促进作用。
《中装》:“双碳”目标与绿色建筑应当怎样相互结合?
赵昕:当初提出用“碳”衡量环境这种方法的科学家们非常智慧,把对环境的影响聚焦到碳的计算上,有了计量就可以进行比较和分析。之前对于绿色建筑的评估是通过打分等形式,不够直观;而通过碳的评估是直接折算到具体多少二氧化碳量的排放,非常明确。
超低能耗建筑
赵昕在本刊举办的大会上作演讲
“双碳”目标的提出不是孤立的,对我国生态文明建设和绿色发展都有很大的促进作用。因为在这个过程当中,一定会导向节约资源、提高效率,降低排放。
要实现碳达峰首先要实现减排。据我们的研究,随着经济的发展,我们的单位建筑面积或人均建筑用能、用水量是增加的。我国人口相对稳定,所以随着城镇化进程和人民生活水平的进一步提高,资源总需求量应该是趋高的。只有坚持绿色理念,奉行节约、高效的原则,才有可能实现在满足更高需求的同时,控制整体资源消耗量不再提高甚至越来越低,同时减少对环境的影响和相关碳排放。
2030 年实现碳达峰,就意味着从2030年开始,中国每年的碳排放总量只能减少,不能增加。这就需要全国各行各业共同提升才能达成目标。
我们还提出2060 年实现碳中和。中和碳的能力就是把空气中二氧化碳固化的能力,比如说植树造林等。碳中和要求排出的碳和从空气中吸收的碳相抵消,相当于一段时间内对整个自然界没有排出碳。
碳中和一方面通过要通过可计量的方法进行碳量控制,另一方面在时间上有合理的时间周期限制,“双碳”目标比以前的可持续目标都要具体得多。有清晰的目标可达成是一个好事情,我们现在的工作也开始慢慢结合“双碳”目标做出很多调整,以后应该把节约和高效提到更重要的位置上。
《中装》:在绿色建筑过程中,建材企业、装饰企业应该注意哪些问题?
赵昕:我认为全行业各个领域,不只是材料领域或者装饰领域,都应该对自己的企业做一个碳管理。比如建材生产类企业,肯定有原材料和能源的消耗贯穿在生产和运输等活动中,企业可以通过有效的碳管理计算出单位(以吨、块、件、体积)建筑材料的碳排放强度,同时追踪产品全生命周期碳足迹,就可以思考在哪个环节进行升级改造,从而节约资源、降低碳排放和提高效能。
我们的建筑都是由建筑材料、设备、部品等组织起来的,装饰装修也是如此。相对于建筑工程,装配式装修的工业化使其所使用的水泥、钢筋等原始材料逐渐变少。在建筑全生命周期这么长的过程中,肯定要不断进行装饰装修、材料更替,因此装饰装修所用材料的低碳性非常重要。建筑行业的材料企业、设备企业、部品企业做好碳管理,确定自己产品的碳排放强度,把碳足迹整理出来,就可以更好地研究如何降低产品的碳排放强度。我们建议大家都把碳排放强度的标签贴在产品的说明书上,这样工程建造企业、装饰装修类企业、设计师们可以依此计算工程项目的总碳量,分析选择同类更低碳的产品。如果整个建筑的设计和建造过程中都更多使用低碳的材料,就会影响整个产业链,进而促进上游研发、生产更低碳的能源,更低碳的材料,形成良性的低碳生态系统。把“碳”计算清楚,流程梳理好,系统管理好,我们就会有一个很好的控碳基础。
《中装》:设计企业在整个绿色建筑流程中应该去做哪些工作?
赵昕:在研究绿色之前我做了多年的设计工作。对一个建筑工程来说,设计阶段可能是投入时间最少,但影响最强的一个阶段。都说照图施工,设计的出图以后基本上建筑的形态、规模甚至造价都有一个框架,都在控制范围内。在前期阶段的设计实际上是模拟了一个建筑过程。在设计中确定了使用什么材料、数量多少、这个建筑将具备的功能、使用哪些设备、未来能为多少人服务,以及跟周边的关系等等。这些都是基于我们的推断或者假想,跟实际会有所区别,但必要环节和内容都是控制比较全面的。对于碳排放也是如此,设计阶段是整个过程的控制阶段,非常重要;而后期运行阶段则是花费最大、控制力最弱的阶段;施工阶段、建造阶段介于这两者之间。
全生命周期理论里面有三个要点:第一个要点叫LCA,“全生命周期环境评价”,LCA 的一部分就是碳排放的评价,因为碳排放就是综合大气环境的影响;第二个叫LCC,“全生命周期的成本评价”;第三个叫LCD,“全过程生命周期的设计”。LCD就是强调设计的重要性。
青岛德国企业中心
绿色建筑在前期阶段要把设计做好,首先设计师要具备绿色低碳的理念。全世界对绿色低碳也没有一个统一的看法,各有各的道理。对于现在的研究来说,我认为首要的是节约。绿色建筑里有一个名词叫“无功能的装饰性构件”,就是指没有承载建筑功能的建筑部分,在绿色建筑里要减分。装饰有功能和美化的目的,装饰如果既有装饰效果又有功能性就是加分的。有一些建筑造型奇怪,它的目的绝对不是因为节约材料,也不是解决能耗,那么无论它运用了多新、多好的技术,从根本上就是背离绿色的目标和原则的。
第二是高效,系统运行起来效率要高,也就是我们用更少的资源和能源做更多的事情。比如使用更高效的空调、电梯、照明等,会带来成本的直接增加,但运行中资源的节省可以抵消一部分成本。对于高效,我的观点是技术不一定多么先进,只要对建筑的整体贡献更好就是高效。从这个层面来说,绿色建筑还有很多可研究的地方。
第三就是减少排放。建筑本身不用锅炉、不烧燃气、燃油、煤,没有直接的碳排放。我认为变成一个全电动化的建筑可能是未来的一种趋势。全电动化的建筑是没有直接排放的,只有间接排放,因为使用了电,从能源产生端本身低碳效能提升使整个社会的效能提升。电的计量是很准确、很直观的,这会从控制上使整个系统简化。实现全电气化一定是从设计的角度出发,考虑如何在运营中的尽量省能源。我们要时时刻刻把握这些原则,坚持绿色、低碳、可持续的理念,就会把以前的很多想法做出合理的调整。
《中装》:如何在建筑设计中将绿色建筑的原则执行下去呢?
赵昕:建筑设计是一个很成熟的领域,也有很多的专业来配合。绿色建筑的设计方法称为“整合设计”。整合设计并不是要换人,而是在原有设计师人员和过程的基础上,可能要加入一些人和过程,大家一起来确定目标。
展开来说,在整个建筑产生的过程中,一般是总建筑师或总设计师起主导作用。在装饰装修工程,一般是内装设计师为主导,更多关注在表现力等方面。但从低碳和绿色角度来看,表现力肯定不是第一关注力。那么就可能需要在主导权上设立一个目标主导,也就是甲方、设计单位、施工单位、运营单位等,目标都是把资源、能源效率、排放加以控制,在具体问题上可能由所占比重较大的专业来主导,以实现整体目标。从整合设计的角度来说,就是以目标为导向,不设过多限制,一起想办法、做协同,进行知识、信息的交互等。这种形式实现起来是有难度的,目前可能还做不到,需要一个逐步的过程。
我们的信息手段在不断提升,像BIM就是一个新方向。这个尝试可能在应用中还存在问题,但它确实通过一个平台整合了信息,对整体目标的实现更有利。
整合设计的基础是目标的设定,而不是规范。规范是底线,各专业设计要满足各自的规范,但绿色、低碳、可持续是更高一级的要求。用满足底线的思维实现更高的需求是不太可能的,而追求更高需求的同时是否对底线的负面的影响或牵制,这是未来建筑设计要解决的问题。
随着科技、信息手段的发展和建筑材料的不断革新,我们的工具、方式和方法也会发生变化。但可以肯定的是,越是运用整合设计和系统思维,在整个建筑实现的过程中设计能发挥的影响力就越强,甚至可能会成为一个决定性的影响力。
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