建筑部門的“零碳”是指從事建筑部分相關活動導致的CO2排放量和同樣影響氣候變化的其他溫室氣體的排放量為零。建筑部門相關活動導致的碳排放可以被分為建筑運行過程中的直接碳排放、間接碳排放、建筑建造和維修導致的間接碳排放和建筑運行過程中非CO2類溫室氣體排放。

接下來按上述分別闡述我國建筑碳排放現(xiàn)狀與實現(xiàn)零碳排放的路徑。

1 建筑運行過程中的直接碳排放

建筑運行的過程中，直接通過燃燒方式使用煤、石油、天然氣這些化石能源所排放的CO2是建筑運行過程中的直接碳排放。目前我國城鄉(xiāng)建筑面積約為600億平方米，以這些建筑為邊界，發(fā)生在建筑內(nèi)的碳排放大致由以下幾種造成：

（1）炊事。

我國城市居民、餐飲業(yè)大多采用燃氣灶具，而農(nóng)村除了燃氣燃煤灶具外還使用柴灶，由于柴灶使用生物質(zhì)能源，其排放的CO2不屬于碳排放范圍。其中，燃氣每釋放1GJ熱量，需要排放50kg CO2，燃煤需要釋放92kg CO2。我國全年用于炊事的碳排放約為2億噸，占全國年碳排放總量的2%。推進全面電氣革命，實現(xiàn)炊事的電氣化，電氣炊事灶具全覆蓋，是實現(xiàn)炊事零碳排放的可行之路。由于電氣炊事灶具的熱效率為80%以上，燃氣灶具一般為40%～60%，按照目前的價格體系，炊事電氣化并未造成成本上升。推動炊事電氣化的關鍵是樹立低碳烹飪文化。

（2）分布式燃氣與燃煤供暖。

約70%以上農(nóng)村與城鄉(xiāng)接合部的居住建筑冬季采用分布式燃煤取暖，其余大部分通過近年來的清潔取暖改造使用分布式燃氣供暖，北方城鎮(zhèn)住宅建筑約5%采用分布式燃氣供暖。上述的這些采暖設施導致每年碳排放超過3億噸。為了減少采暖的碳排放，除了室外溫度可達-20℃以下的嚴寒地區(qū)，絕大多數(shù)地區(qū)都可以在冬季采用分散的空氣源熱泵采暖，其運行費用、初始投資成本也不高于燃氣系統(tǒng)，而對于少數(shù)嚴寒地區(qū)，可以直接采用電暖方式，其成本是燃氣供暖的1.5～2倍。

（3）生活熱水。

目前我國已經(jīng)基本普及生活熱水。除了少量太陽能燒水外，電驅(qū)動已經(jīng)與燃氣平分市場。目前全國在生活熱水方面的二氧化碳排放為0.8億噸左右，接近全國碳排放的1%。全面推進電力熱水器是未來低碳發(fā)展的必然趨勢。目前，無論是熱泵熱水器還是電動熱泵電熱水器，其綜合成本都不高于燃氣熱水器，推進“氣改電”的關鍵也在于消費者接受度。

（4）其他建筑運行過程中的直接碳排放。

醫(yī)院等公共建筑使用的燃氣驅(qū)動的熱水鍋爐或蒸汽鍋爐，用于消毒、干衣與炊事等，以及由于歷史原因，部分公共建筑采用的燃氣型吸收式制冷機，其不僅造成碳排放，也使得運行費高于電動制冷機。上述碳排放均可以通過電氣化，全面降低碳排放。

由于上述介紹可知，我國目前建筑運行過程中的直接碳排放的總量約為6億噸。這一部分的碳排放減排過程中，沒有技術(shù)問題與經(jīng)濟問題，這一部分的減排本質(zhì)是需要全面推進“氣改電”，實施的關鍵在于理念的轉(zhuǎn)變與設施初始投入與補助。

2 建筑運行過程中的間接碳排放

建筑運行過程中的間接碳排放主要來自外部輸入的電力與熱力。我國2019年建筑運行用電量為1.89萬億千瓦·時，對應的總碳排放為11億噸。北方城鎮(zhèn)廣泛使用集中供熱系統(tǒng)，通過電聯(lián)產(chǎn)或集中的燃煤燃氣鍋爐提供，這一部分帶來的間接二氧化碳排放約為4.5億噸。建筑運行過程中的間接碳排放為15.5億噸，占我國目前二氧化碳排放總量的16%。而隨著建筑逐漸電氣化，會使得建筑用電量進一步增加。接下來分別以零碳電力的低碳熱力介紹降低建筑運行過程中的間接碳排放。

（1）建筑運行過程中的零碳電力

發(fā)展低碳電力是碳中和的必由之路。以風光為代表的可再生能源的不穩(wěn)定性輸入勢必會對電網(wǎng)帶來沖擊，影響人民生產(chǎn)生活用電。在建筑屋頂與零星空地發(fā)展分布式風光電，通過分布式蓄電和需求側(cè)響應的柔性用電負載來平衡風光電的隨機變化，通過用電側(cè)的自平衡，在一定程度上能緩解未來的供需不匹配。

充分利用城鄉(xiāng)建筑的屋頂空間和其余零散空間表面安裝光伏，很大程度能解決大規(guī)模發(fā)展發(fā)電的空間資源不足與供需地區(qū)不匹配的問題。除了利用建筑的空間安裝光伏外，建筑中和周圍停放的電動汽車可以構(gòu)筑起調(diào)節(jié)資源的網(wǎng)絡，緩解可再生能源供電與用電側(cè)需求不匹配的問題。清華大學建筑節(jié)能研究中心的江億院士團隊提出的“光儲直柔”新型配電系統(tǒng)可以解決上述問題。

“光儲直柔”，配電系統(tǒng)與電網(wǎng)通過AC/DC整流變換器連接。依靠系統(tǒng)內(nèi)配置的蓄電池，與通過智能充電樁連接的電動汽車以及建筑內(nèi)各種用電裝置的需求側(cè)響應用電方式，AC/DC整流變換器可以通過調(diào)整輸出到建筑內(nèi)部直流母線電壓來改變每個瞬態(tài)系統(tǒng)從交流外電網(wǎng)引入的外電功率。當系統(tǒng)內(nèi)蓄電池足夠多，比如連接的電動車足夠多時，任何瞬間從外接的交流網(wǎng)取電功率都可能根據(jù)需求實現(xiàn)0到最大功率之間的調(diào)節(jié)，而與當時建筑瞬時實際用電無關。某個區(qū)域內(nèi)，每個采用“光儲直柔”配電方式的建筑可以直接接受含高比例可再生能源的外網(wǎng)的取電功率。如果“風光直柔”建筑系統(tǒng)有足夠的調(diào)節(jié)能力，根據(jù)外網(wǎng)的風光需求調(diào)度用電，則可以認為這一建筑系統(tǒng)的電力需求全部來自風光，實現(xiàn)建筑用電的零碳。

（2）零碳或低碳熱力的途徑

目前冬季，我國北方城鎮(zhèn)建筑約有150億平方米需要供暖，預計需要42億GJ的熱量滿足供暖需求，其中約40%是燃煤燃氣鍋爐提供的，50%為熱電聯(lián)電廠提供的，10%主要通過不同的電動熱泵從空氣、污水、地下水及地下土壤的各種低品位熱源提取熱量。目前我國約有30億平方米的建筑是20世紀80～90年代建造的不節(jié)能建筑，熱耗是同一地區(qū)節(jié)能建筑的2～3倍。此外，供暖普遍的過熱現(xiàn)象也是能源浪費、碳排放增多的重要因素。在未來有希望通過節(jié)能改造與節(jié)能運行使得每平方米熱耗降低1/3。

我國目前建成了全球范圍內(nèi)最廣泛的集中供熱網(wǎng)絡。未來可以通過充分利用熱電廠和工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱資源，來降低熱力碳排放。

核電是未來零碳電力系統(tǒng)的重要電源，同時也是重要熱源。目前我國已在沿海地區(qū)建成并運行0.5億千瓦核電廠，按照規(guī)劃，未來將在東部沿海建設2億千瓦的核電。每1億千瓦的核電需要排放1.5億千瓦的低品位余熱，目前這些余熱都排至海中。若能有效回收這部分熱量，在冬季3000小時能得到12.3億吉焦的熱量。若采用跨季節(jié)蓄熱，每年可以獲得32億吉焦的余熱，幾乎能滿足北方地區(qū)冬季80%的供熱需求，核電余熱具有巨大的深度開發(fā)潛力。目前可行的技術(shù)為利用余熱通過蒸餾法進行海水淡化，向需要熱量與淡水的人口密集區(qū)輸送熱淡水（150～200km內(nèi)），預計可以在冬天為北方提供10億吉焦的熱量與30億噸淡水，接近目前南水北調(diào)中線工程的年調(diào)水量。

對于遠離海岸線的北方內(nèi)陸地區(qū)，則可采用用于冬季調(diào)峰的火電廠以熱電聯(lián)產(chǎn)模式運行所輸出的余熱。1KW發(fā)電量同時可以產(chǎn)生1.3kW以上的熱量。北方1.3千瓦的調(diào)峰火電可以輸出3.5億千瓦熱量。冬季平均運行2000h可提供25億吉焦的熱量，其中70%就可以完全滿足北方內(nèi)陸100億平方米建筑的供暖需求。

未來城建建筑面積的20%可能難以連接集中供熱網(wǎng)絡，可以采用電動熱泵熱源，如空氣源、污水源和2～3km深的中深層套管換熱熱泵方式。40億平方米的建筑需要8億吉焦熱量，需要消耗900億千瓦時的電量，大約為冬季用電量的3%。

3 建筑建造和維修導致的間接碳排放

鋼鐵、有色與建材三大產(chǎn)業(yè)是我國制造業(yè)主要的碳排放產(chǎn)業(yè)。這三個產(chǎn)業(yè)也具有巨大的產(chǎn)能。例如，我國鋼產(chǎn)量全球第一，比第二到第十國家的產(chǎn)量總和還多，水泥、平板玻璃的產(chǎn)量達世界總產(chǎn)量的50%以上。這些建筑制造材料的巨大產(chǎn)量是巨大需求導致的。21世紀以來，我國經(jīng)濟發(fā)展的主要驅(qū)動力是快速城鎮(zhèn)化帶來的城鎮(zhèn)建設和大規(guī)模基礎設施建設。

目前我國高速公路、鐵路總里程都是全球第一。我國城鄉(xiāng)建筑建成面積已超過600億平方米，仍有100億平方米的建筑處于施工階段，全部完工后，人均建筑面積達50平方米，已超過日本、韓國與新加坡。快速增長的房屋建造消耗了我國鋼鐵產(chǎn)品的70%、建材產(chǎn)品的90%和有色產(chǎn)品的20%。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)與運輸過程也形成了巨大的碳排放。據(jù)統(tǒng)計我國民用建筑建造過程的二氧化碳排放已達16億噸，與建筑運行需要的22億噸碳排放相加，占到我國碳排放總量的40%，成為最大的碳排放部門。

據(jù)統(tǒng)計，目前我國房屋的空置率已超過20%，待仍在建造的房屋竣工后，空置率將超過25%。住房的總量能滿足后續(xù)城鎮(zhèn)化的需求，居民的住房問題不是供給問題而是分配問題。若再進一步無止境增加住房規(guī)模，將衍生出更多的“鬼城”。

未來我國建筑建造與維修主要分為“大拆大建”與維修改造兩種模式。“大拆大建”已成為建筑業(yè)的主要模式，目前拆除的建筑平均壽命僅為三十幾年，遠遠沒有達到建筑結(jié)構(gòu)的壽命。這是因為高昂的土地價格驅(qū)動，拆建已提升建筑的性能和功能，優(yōu)化土地利用，這也加劇了對于鋼鐵、水泥、建材的旺盛需求。而建筑的維修改造對鋼材與水泥的需求少，導致產(chǎn)生的碳排放遠低于拆建。但是目前人們寧愿拆建也不愿維修改造，拆建所需要的人工費遠低于維修改造，還能增加面積，帶來巨大的商業(yè)利益，這后續(xù)也需要住建部門從生態(tài)文明理念出發(fā)，合理制定政策引導建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 建筑運行過程中非二氧化碳類溫室氣體排放

除了二氧化碳外，仍有其他氣體排放至大氣后也會導致溫室效應。建筑里通常采用氫氟烴與氫氯氟烴類制冷，這二者造成溫室效應的程度遠高于二氧化碳。氫氟烴與氫氯氟烴類若進行嚴格密封工藝，在空調(diào)制備的過程中無泄漏，能實現(xiàn)制造和運行過程中的零排放。在建筑空調(diào)與冰箱這些靜置的使用場景內(nèi)，已經(jīng)能做到完全杜絕泄漏，但長期處于振蕩狀態(tài)的車輛空調(diào)，也需要開發(fā)新型無氟制冷方式。

目前已有大量的新技術(shù)來實現(xiàn)無氟制冷技術(shù)，如在干燥地區(qū)采用間接式蒸發(fā)冷卻技術(shù)，通過獲得低于當時大氣溫度、濕度的冷水冷卻。利用工業(yè)排出的100℃左右的低品位余熱吸收式制冷，以及熱聲制冷、磁制冷、半導體制冷、電驅(qū)動制冷等，但這些方式功率小、效率低，理論與技術(shù)仍在進一步開發(fā)研制階段。

除了制備和使用外，制冷設備在拆除過程中，尤其是居住分散的建筑場景內(nèi)，空調(diào)廢棄時，往往直接放空，導致制冷介質(zhì)直接排放至大氣中。后續(xù)需要通過合理的政策制定，形成全鏈條制冷介質(zhì)的回收，禁止制冷介質(zhì)的隨意排放，可以有效消除這部分碳排放。

				

					來源：2060中國碳中和