当前中国正处在城镇化深入发展的关键时期, 伴随快速城镇化进程的是巨量的基础设施建设需求, 其所需的钢铁、水泥等建材都是耗能大户, 温室气体排放压力巨大。更加严峻的是, 人均住房面积不断扩大、居住品质不断提升, 建筑运行阶段的能源消耗和温室气体排放压力也很大。根据IPCC评估报告的相关结论, 建筑领域是温室气体排放最主要的来源之一, 并且还将影响其他多个领域。党的十九大报告提出:“中国将引导应对气候变化国际合作, 成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者、引领者”。按照巴黎协定, 我国在2050年要把二氧化碳排放总量从目前的百亿吨降低到每年30~35亿吨。中国建筑领域的路径选择将决定中国应对气候变化工作的成败, 而既有路径又不符合国情。因此, 迫切需要探寻一条适合国情的建筑领域应对气候变化路径。

中国的快速城镇化进程面临严峻的资源环境压力, 温室气体排放量从1990年的30.47亿吨CO₂e上涨到2011年的102.60亿吨CO₂e, 并在2007年取代美国成为全球最大的碳排放国。中国的发展尚未实现绿色, 已经必须面对低碳的问题。

中国建筑领域的能源消耗量巨大。2014年, 建筑业建造能耗已达11.7亿吨标准煤当量, 占全社会一次能源消耗的27.5%;相关的排放总量达38亿吨CO₂, 超过我国碳排放总量的1/3。2015年, 建筑运行阶段商品能耗为8.64亿标准煤当量, 约占全国能源消耗总量的20% (清华大学建筑节能研究中心, 2017) 。此外, 李兵 (2012) 的研究显示, 建筑运行阶段能源消耗量约为20%~25%;杨彩霞等 (2015) 认为中国当前建筑碳排放总量约占社会总排放量的30%。

未来, 随着中国城镇化的快速发展, 可预见的是:建筑室内外环境舒适度仍需提高, 与建筑有关的温室气体排放还将有较大增长, 建筑领域将成为中国未来能源消费和碳排放的主要增长源, 建筑领域已经成为决定应对气候变化工作成败的关键领域。

应对气候变化的重要措施是减少温室气体排放, 关键在于低碳, 而这又主要基于低碳建筑等概念的倡导来实现。

低碳建筑的概念源于低碳经济, 然而低碳经济的概念出现时间也不长;当前关于低碳建筑的概念虽有所探究, 但莫衷一是。如英国政府在2006年启动的低碳建筑项目把采用各种技术提高建筑能效、实现碳排放量显著减少的建筑定性为低碳建筑;部分国外学者认为, 低碳建筑应减少化石燃料的使用、改进能源效率, 并减少建材及设备生产、建筑建造及整个生命周期的碳排放。

国内对低碳建筑的论述始见于2008年, 低碳建筑一般理解为应用了节能技术、做到碳排放量尽可能低的建筑。此外, 李启明等 (2010) 认为应该参照低碳经济的定义, 低碳建筑是实现尽可能少的温室气体排放的建筑;从建筑的全生命周期内以低能耗、低污染、低排放为重要基础, 最大限度地减少温室气体排放, 为人们提供具有合理舒适度的使用空间的建筑模式。沈满洪等 (2012) 在总结现有的研究基础上, 认为低碳建筑是低碳经济在建筑领域的一种具体形态, 以满足人类宜居舒适为出发点, 通过制度创新和技术创新, 改善能源结构, 提高能源效率, 降低建筑物化和运行过程中以二氧化碳为主的温室气体的排放量, 以实现人类社会的可持续发展。

在具体实践工作中还出现了绿色建筑、零碳建筑等相关概念。但归根结底, 低碳是建筑领域应对气候变化的重要指向, 需要对低碳建筑的概念内涵与外延加以明确, 这是指导下一步工作的基础。

而在中国官方层面, 更多聚焦的是绿色建筑。例如, 仇保兴 (2009) 认为绿色建筑是建设低碳城市的必然要求, 绿色建筑在保障室内环境健康环保的基础上, 应是全生命周期和适用技术的, 并且充分利用可再生能源。《绿色建筑行动方案》 (2013) 认为:“实施绿色建筑行动计划, 完善绿色建筑标准及认证体系、扩大强制执行范围, 加快既有建筑节能改造, 大力发展绿色建材, 强力推进建筑工业化”。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》 (2015) 明确了“绿色发展”的理念和“提高建筑节能标准, 推广绿色建筑和建材”的要求。

中国尚未完成城镇化进程, 当前正处在全面建成社会主义现代化强国阶段, 西方发达国家和其他发展中国家建筑领域可采用的应对气候变化经验教训值得学习借鉴。经过总结分析, 目前主要有以下三种建筑应对气候路径可供参考:

以美国为代表的“A路径” (American Path) :注重居住舒适性与低碳技术的应用相结合, 相对忽视土地、能源等资源的稀缺性。

美国的城镇化模式是机动车化, 新建建筑较为分散并且十分注重居住品质提升;美国的问题是奢侈消费严重, 占全球人口仅5%的美国消耗了全球25%以上的能源与其它资源 (仇保兴, 2009) 。在建筑应对气候变化上, 美国早在1973年颁布的《国家能源案》中就提到了节能, 在《国家节能政法》 (1978) 将最低能耗标准变成强制性要求, 并指定住宅节能实施、认证、监管等一系列措施;《节能建筑法案》 (2007) 建立建筑节能先进技术和制度的商业应用程序和示范, 规定了实验性的节能建筑认证程序 (张晓彤等, 2015) , 美国的建筑领域应对气候变化路径逐渐形成。

虽然美国重视建筑领域高新技术开发、应用节能材料, 并从环境模拟的角度考虑节能, 但是由于其城市郊区化的建筑布局和高享受型的居住生活方式进而造成建筑能耗过大。美国不仅温室气体排放远超世界平均水平, 建筑领域“人均建筑能耗”、“单位面积建筑能耗”等关键指标也大幅高于其他发达国家;而这并不适宜人多地少, 资源相对匮乏的中国。特别是当前国际竞争愈加激烈, 碳排放权已经成为国家的核心利益, 留给中国的碳排放空间将越来越小。

欧盟后工业化国家发展进程中逐渐形成了具有代表性的“E路径” (European Path) :高标准的建筑节能技术和低碳能源使用比例要求。

欧盟国家的路径核心在于超高的能效水平标准。欧盟的《建筑能效指令》 (2002年通过, 2010年修订) 要求欧盟国家在2020年前所有新建建筑都必须达到近零能耗水平, 同时各国也出台了相应的标准。

例如, 对于德国, 从《建筑节能法》 (1976) 和《建筑保温规范》 (1977) 开始, 德国在建筑领域的概念经历了太阳能房、低能耗房、被动房、“3升”房、零能耗房, 以及未来的产能房 (杨彩霞等, 2015) 。整体来看, 德国的建筑非常注重控制整体能耗和碳排放水平, 但这是建立在低碳技术体系完备、成熟, 新能源的开发利用已经经济合理的基础之上的。

欧盟国家近乎苛刻的建筑节能标准, 对低碳能源使用比例要求和节能技术的要求在技术上和经济上都不符合当下中国的实际情况。但同时也给中国的建筑发展指明了方向, 通过能源优化和建筑技术标准的提高才能从根本上解决问题, 关键是采取符合中国国情的路径与速度。建筑低碳化的步伐既不能太快, 以免变成空中楼阁, 不切实际;又不能太慢, 而不至于跟不上世界发展的步伐, 制约国家竞争力提升。

关于发展中国家的应对气候变化工作, 西方学者Brown的思路是:发展中国家应该停止发展、停止碳排放、停止进步, 成为发达国家的后花园, 为发达国家的碳排放提供空间。由此延伸出建筑领域应对气候变化的“B路径” (Brown Path) :发展中国家放慢城镇化与工业化步伐, 牺牲居住品质提升的空间, 以降低建筑能源消耗和温室气体排放水平。

这种建筑领域应对气候变化路径不仅挤压了中国的发展空间, 也降低了提升居住品质的可能性, 是不公平的。此外, 它还与中国的低碳发展目标相悖, 中国政府提出到2020年全面建成小康社会, 到2050年建成强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。而低碳排放仅是低碳发展的一个特征, 另一个核心特征是生活品质的提升。因此, “B路径”不适宜中国应对气候变化的实践。

如表1所示, 经过对“A路径”, “E路径”和“B路径”的比较研究发现, 国情不同、发展的外部形势有别, 经验不能照搬照抄。

本研究探索了中国建筑领域应对气候变化的“C路径” (Chinese Path) 。其核心在于:因地制宜、分类指导, 综合考虑中国地域差异、城乡差异、居住习惯差异;既符合中国发展的阶段性特征, 又为未来居住品质提升预留空间。“C路径”具体可以从建筑发展的阶段、原则、视角、消费和供给几个方面来表述, 具体如图1所示:

当前, 中国建筑领域的应对气候变化路径主要集中在建筑运行阶段, 建设领域主管部委 (住房和城乡建设部) 的工作的主要抓手是新建建筑节能达标和既有建筑节能改造, 这都集中在建筑运行阶段。而从全生命周期角度来看, 建筑领域的温室气体排放主要有以下几个主要阶段:建材的生产和运输阶段, 建材制造, 如钢铁、水泥生产会耗费较多能源, 产生大量温室气体;建筑的规划设计施工阶段, 建筑施工等阶段也是温室气体的重要排放源;建筑运行阶段的采暖、制冷、照明、供热等也消耗大量能源;建筑拆除回收阶段, 拆除的材料回收与废弃物处理也会产生温室气体排放。

针对建筑的具体阶段应有确定的政策导向。例如, 在建筑材料制造阶段, 工作的重点在于控制钢铁、水泥等行业的温室气体排放, 推动技术改造和产业升级, 通过关停并转等多种方式推动重点行业的低碳发展;在建筑规划、设计、施工阶段, 当下的工作应是通过合理的规划避免“大拆大建”, 通过职住平衡、住宅产业化、装配化施工等手段降低碳排放水平;在建筑运行阶段, 应继续开展建筑节能改造和城镇供热系统改造, 关键是培养低碳的消费模式, 多依靠自然和可再生能源;而建筑拆除回收阶段主要分为三步:首先是依靠合理的规划和建设尽量减少建材垃圾的产生, 其次是严格建筑拆除管理程序减少盲目拆除, 最后是推进建筑废弃物资源化利用。

中国地域辽阔, 城乡有别, 应充分考虑地域差异, 因城施策。在中央层面应该确立因地制宜、分类指导的原则, 结合各地区经济社会发展水平、资源禀赋、气候条件和建筑特点, 建立健全建筑标准体系、发展规划和技术路线, 有针对性地制定有关政策措施。区分自然地理条件, 针对不同建筑气候区划确定具体路径:严寒地区和寒冷地区以建筑节能工作为核心;夏热冬冷地区建筑物必须满足夏季防热、遮阳、通风降温要求, 冬季应兼顾防寒;夏热冬暖地区建筑物必须满足夏季防热、遮阳、通风、防雨要求;温和地区建筑物应满足防雨和通风要求。在经济实力上, 应兼顾东、中、西部地区的经济发展水平, 城市和农村的差别, 制定与发展阶段 (工业化和城镇化程度) 适宜的应对气候变化措施, 适应居住习惯等多方面的差异。

在大建筑观视角下, 建筑并不是独立的。一方面, 单体建筑组合延伸到建筑群规划, 再往上是整个区域 (城区) 、城市的规划布局, 而建筑的规划布局会影响到交通、工业等领域的组织形式。若规划布局不合理, 会引致不必要的碳排放, “摊大饼式扩张”、“职住分离”等会增加交通排放。从宏观的城市角度考虑建筑的低碳发展。加快新型城市建设, 根据资源环境承载力调节城市规模, 实行绿色规划、设计、施工标准, 建设绿色、智慧、紧凑的城市。具体是在城乡规划、基础设施建设、建筑规划布局中充分考虑气候变化因素, 适时制定和调整相关技术规范标准, 实施适应气候变化行动计划。

此外, 当前的研究视角更多的是关注居住类建筑的;事实上, 公共建筑的能耗占比相当高, 碳排放甚至与居住建筑相当, 应加以关注。避免由于城镇化速度推进和服务业增长造成的能耗过快增长。特别是中国快速发展中, 各种“高大上”、新奇的建筑都在中国落地生根, 各地在城市建设中都有着“以大为主”、“以高为主”的冲动, 而这种建筑是不够低碳的, 不利于应对气候变化工作 (庄贵阳, 谢海生, 2015) 。

建筑的温室气体排放主要来自其消费的能源, 可以从能源消费端考虑应对气候变化的路径, 这也是能源革命的核心所在。消费端具体有以下三种方式:一是提升能源效率, 力争通过较少能源的使用制造相应的建材产品、达到较高的居住生活品质;二是能源结构的优化, 在建筑领域加大可再生能源、低碳能源的消费比重, 积极推动太阳能、浅层地能、生物质能等可再生能源在建筑中的应用, 具体可以通过相关技术标准的提高加以推动, 从结构上减少碳排放;三是争取形成更加低碳的消费模式, 特别是随着中国城镇化的快速推进, 应当鼓励更加节约的能源消费模式, 毕竟优化、低碳的使用方式可以有效的降低建筑运行阶段的能耗, 比如采用自然优先的建筑通风、保温措施。

当前中国仍处在城镇化和工业化快速推进的进程之中, 特别是经济逐渐步入新常态, 单项地开展低碳建筑工作不具经济性、收效甚微, 应该结合重点项目开展建筑应对气候变化工作。着力从供给侧改革, 淘汰落后的建材产能 (如部分钢铁、水泥) , 提高建材领域的低碳竞争力;注重对设计、施工、拆除重建过程的低碳引导。特别是在存量房时代和老龄化社会的来临时代背景下, 未来城市更新、棚户区改造、老旧小区改造更新将是一个长期不懈的过程, 应该将低碳建筑的理念融入其中。

此外, 推动建筑领域应对气候变化工作应该寻找有效抓手, 各种低碳适用技术的研发应用正是解决问题的着力点。建筑是低碳适用技术应用的主战场, 这些技术可以使用在建筑的全生命周期之中, 类似被动式住宅、屋顶绿化、低碳冲击模式都是研究的重点, 着重从这些方面研发、应用、推广适用的低碳技术。当下应重点攻克既有建筑节能改造、可再生能源建筑应用、节水与水资源综合利用、绿色建材、废弃物资源化、环境质量控制、提高建筑物耐久性等方面的技术, 加强低碳建筑技术标准规范研究, 开展低碳建筑技术的集成示范。

应对气候变化主要有减缓和适应两种策略, 减缓的目标是防止气候进一步变化;适应是指考虑到气候将不可避免地出现变化, 必须根据现实情况重新调整生活。综上, 从全生命周期来看, 建筑领域的节能减排还应包含上游的建材制造、设计施工过程与下游的建筑拆除回收等, 需要通过绿色建筑的推广, 最大限度地节约资源、降低对气候环境的影响。具体有:

第一, 能源优化, 降低温室气体排放。一方面, 提高建筑运行的能源效率, 用同样的能源做更多的事;另一方面, 是调整能源结构, 更多地采用清洁、低碳的能源, 以此来降低碳排放。第二, 提高建筑的综合使用效率。避免大拆大建和短命建筑的问题, 降低住房空置率。第三, 升级建筑节能标准, 推广低碳适用技术。继续推动“既有建筑节能改造”和“新建建筑节能达标控制”工作实施, 推广绿色建材标准提升。第四, 培养和保持低碳的使用消费习惯。中国是发展中国家, 各种资源人均水平较低, 并不具有奢侈消费的家底。在建筑领域, 各种低碳适用技术手段的应用仅是工具层面的, 最终还要落到消费习惯上。特别是, 当前快速发展的中国已经面临资源环境的强约束, “低碳、优化使用能源”是解决问题的重要手段, 最忌形成部分发达国家奢侈浪费的高能源消耗生活模式。