“碳達(dá)峰、碳中和”暖通行動方案探討

賀曉亮

（山西省建筑設(shè)計研究院有限公司，山西太原 030013）

0 引言

社會的發(fā)展和進(jìn)步為人們的生活提供了更多的選擇和可能，使人們的生活質(zhì)量越來越高，相應(yīng)的人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高。當(dāng)今世界各國所面臨的問題是平衡能源利用和環(huán)境保護(hù)兩者之間的矛盾。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中融入綠色節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為大勢。

作為目前世界上溫室氣體排放量最大的國家，我國雖然面臨著巨大的減排壓力，但依然在第75屆聯(lián)合國大會作出鄭重承諾：我國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。也是推動中國從工業(yè)文明邁向生態(tài)文明的重大舉措。對各省市而言，這是一次涉及經(jīng)濟(jì)社會方方面面的深刻轉(zhuǎn)型。那么，對于建筑節(jié)能中的暖通空調(diào)而言，可以從哪些方面著手，制定一份科學(xué)的“碳達(dá)峰、碳中和”（圖1）行動方案呢？

圖1 什么是“碳達(dá)峰、碳中和”

在經(jīng)歷了改革開放40多年的長足發(fā)展后，我國已成為全球最大的制冷空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)國和消費(fèi)市場，多種產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界第一。伴隨制冷空調(diào)行業(yè)的高速發(fā)展，各類在用制冷空調(diào)設(shè)備的保有量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)測算，目前各類在用的制冷空調(diào)設(shè)備年耗電量總和占全國總發(fā)電量的1/5左右。由此可見，作為我國裝備工業(yè)的有生力量和國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，制冷空調(diào)行業(yè)在國家節(jié)能減排事業(yè)中，在“雙碳”目標(biāo)擔(dān)負(fù)著不可或缺的責(zé)任和義務(wù)。在“碳達(dá)峰”“碳中和”愿景下，暖通行業(yè)可以從以下4個方面發(fā)力。

1 加大節(jié)能技術(shù)和空調(diào)系統(tǒng)的開發(fā)力度

在“碳中和”和“新國標(biāo)”的雙重壓力下，暖通空調(diào)行業(yè)其新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料的發(fā)展與創(chuàng)新，是實現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵。眾所周知，產(chǎn)品的升級往往離不開核心零部件技術(shù)的升級，對于中央空調(diào)產(chǎn)品而言，創(chuàng)新型壓縮機(jī)的賦能，將為空調(diào)能效變革提供強(qiáng)大的助推力，這就要求行業(yè)各大廠商聚焦技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建完善的先行研究體系，加大中長期技術(shù)儲備，推出更加節(jié)能高效的壓縮機(jī)產(chǎn)品。與此同時，冷熱能的回收利用，是提高暖通空調(diào)系統(tǒng)能源利用率的重要方式之一，也是實現(xiàn)暖通業(yè)節(jié)能減碳的重要途徑，暖通行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對冷熱回收利用的研究，以期實現(xiàn)能源利用率的最大化。此外，蓄冷空調(diào)技術(shù)、低溫地板輻射采暖技術(shù)等環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，不僅具有顯著的環(huán)境效益和社會效益，還具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該受到大力推廣。當(dāng)然，與其他任何新技術(shù)一樣，這些技術(shù)在實際應(yīng)用中仍存在一些問題，需要行業(yè)人士進(jìn)一步研究并完善。

2 制定嚴(yán)格的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及施工管理標(biāo)準(zhǔn)

暖通空調(diào)系統(tǒng)作為現(xiàn)代建筑中的核心部分之一，其設(shè)計的合理性、施工的規(guī)范化，直接影響整個建筑的能耗。當(dāng)前，暖通專業(yè)人才數(shù)量較少，一些非專業(yè)性的設(shè)計師因?qū)I(yè)知識儲備不足，在暖通空調(diào)項目設(shè)計中，經(jīng)常會冷熱源的總體設(shè)計與設(shè)備實際使用需求存在較大誤差，使系統(tǒng)在后期運(yùn)行過程中出現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)失靈、能耗過高等問題。此外，施工人員水平參差不齊，在施工過程中遇到一些涉及方案性調(diào)整問題不能進(jìn)行及時有效的處理，最終為系統(tǒng)的運(yùn)行和管理埋下隱患，甚至還會給項目方造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，行業(yè)亟待建立完善的監(jiān)督管理體系，制定嚴(yán)格的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及施工管理標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，才能在一定程度上提高暖通系統(tǒng)的設(shè)計與施工水平，保障建筑暖通系統(tǒng)的應(yīng)用和節(jié)能效果。

3 生產(chǎn)和供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)減碳亟待數(shù)字化的工具體系

企業(yè)的低碳發(fā)展之路，首先是計算組織或產(chǎn)品的碳足跡進(jìn)行碳披露，其次應(yīng)用披露的碳足跡識別重點(diǎn)排放源進(jìn)行碳管理，有針對性地實施碳排放，對于那些經(jīng)過努力仍然存在的碳排放，作為一個負(fù)責(zé)的企業(yè)有必要采取各種補(bǔ)償手段——或自身出資植樹等環(huán)保措施，或購買排放權(quán)予以抵償。從系統(tǒng)的全生命周期來看，二氧化碳的排放涉及空調(diào)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，包括供應(yīng)鏈、生產(chǎn)制造以及市場應(yīng)用等。雖然生產(chǎn)制造和供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的碳排放，在系統(tǒng)全生命周期碳排放總量中占比不高，但不容忽視。碳排放管理標(biāo)準(zhǔn)化對推動應(yīng)對氣候變化的總體工作正發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。在產(chǎn)品設(shè)計階段，廠家就需要考慮選用的原材料在生產(chǎn)、銷售、使用、回收、處理等各個環(huán)節(jié)的碳排放對環(huán)境造成的影響，力求盡可能少用或不用高碳排放的原材料。為此，建立碳消耗的計算和追蹤體系，實現(xiàn)碳排放的數(shù)據(jù)透明化和可追溯化十分重要。目前行業(yè)中有部分暖通企業(yè)，自成立之初，便十分注重可持續(xù)發(fā)展，不僅在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、包裝物流等全生命周期各個環(huán)節(jié)積極推動節(jié)能減排工作，以降低對生態(tài)環(huán)境的影響，還建立了“產(chǎn)品環(huán)境評價”機(jī)制，在策劃、設(shè)計階段就事先評價產(chǎn)品對環(huán)境帶來的影響，努力為用戶提供環(huán)保性能更高的綠色產(chǎn)品。

加速冷媒替換，逐步淘汰高GWP（全球增溫潛勢）的制冷劑。除了能源消耗造成的溫室氣體間接排放外，制冷劑也是溫室氣體直接排放的重要來源，目前暖通空調(diào)行業(yè)使用的大多數(shù)制冷劑具有很高的全球變暖潛力。因此，通過提高制冷水機(jī)組等主要設(shè)備的能效來降低能耗和發(fā)展低GWP（全球增溫潛勢）制冷劑是制冷領(lǐng)域的迫切課題。在“碳中和”“碳達(dá)峰”實現(xiàn)的過程當(dāng)中，采用優(yōu)秀冷媒的產(chǎn)品對“碳中和”“碳達(dá)峰”有非常大的貢獻(xiàn)，政府、社會各方面都要強(qiáng)調(diào)節(jié)能意識，提高能源效率[2]。

在制冷劑替代過程中，《蒙特利爾議定書》和《京都議定書》發(fā)揮了非常重要的作用。許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)逐步淘汰了HCFCs（為含氫氯氟烴的通稱）的應(yīng)用（圖2），發(fā)展中國家也在2015年開始了相關(guān)的淘汰進(jìn)程，并計劃在2030年前完成。從國家的大格局來看，中國既然遵守了《蒙特利爾議定書》以及《基加利補(bǔ)充協(xié)議》，就定然會如期完成冷媒替換的使命。不置可否的是，如若冷媒替換現(xiàn)在還是處于觀望的慢速推進(jìn)中，那么在項目的生命周期內(nèi)很可能會發(fā)生冷媒替代及二次設(shè)計，這將會對項目及資源造成不必要的浪費(fèi)[3]。

圖2 逐步淘汰HCFCs（為含氫氯氟烴的通稱）的應(yīng)用

4 “以電代煤”，加快工業(yè)、建筑等重點(diǎn)行業(yè)電能替代

要加快構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系，大力發(fā)展清潔能源，最大限度開發(fā)利用風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源（圖3），大力發(fā)展水電，安全高效推進(jìn)沿海核電建設(shè)。推進(jìn)煤電靈活性改造，科學(xué)設(shè)定煤電達(dá)峰目標(biāo)，推動煤電更多承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能。加快能源技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)大容量高電壓風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器創(chuàng)新突破，加快大容量、高密度、高安全、低成本儲能裝置研制。以電為中心，推動風(fēng)光水火儲多能融合互補(bǔ)、電氣冷熱多元聚合互動，提高整體能效。推動“以電代煤”“以電代油”，加快工業(yè)、建筑、交通等重點(diǎn)行業(yè)電能替代[4]。

圖3 風(fēng)電，光伏發(fā)電

推動源網(wǎng)荷儲一體化發(fā)展，在能源資源富集區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等地區(qū)，因地制宜建設(shè)“源網(wǎng)儲+冶金/化工/建材”“源網(wǎng)儲+大數(shù)據(jù)中心”等新產(chǎn)業(yè)，“余熱余壓等能源資源回收及綜合利用”等能源一體化綜合利用工程，推動電、熱、冷多能協(xié)同供應(yīng)和能源梯級綜合利用[5]。

隨著生活水平的提高和極寒天氣的頻頻出現(xiàn)，對我國南方地區(qū)實行集中供暖的呼聲越來越高。南方地區(qū)若盲目照搬北方供暖模式，不僅會影響實際供暖效果，還會使能源消耗量急劇增加。在此背景下，采用清潔低碳的分散式供暖模式成為南方城市的必然選擇，分散式系統(tǒng)是充分利用南方地區(qū)豐富的可再生能源（地?zé)?、水源、太陽能等）和清潔化能源（天然氣、電、工業(yè)余熱等），通過多能互補(bǔ)滿足用戶空調(diào)、采暖以及生活熱水等需求的節(jié)能技術(shù)。由于人們對該系統(tǒng)的認(rèn)知度低，目前市場上還未出現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。針對這一情況，暖通企業(yè)在加大清潔取暖系統(tǒng)市場推廣力度的同時，還可以積極建設(shè)南方清潔低碳供暖示范工程，來引導(dǎo)居民清潔取暖，從而避免南方供暖市場野蠻式增長給國家節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境造成巨大的壓力[6]。

筆者作為一名暖通技術(shù)人員，既有建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)影響碳達(dá)峰碳中和的主要因素以及暖通空調(diào)設(shè)計發(fā)展與技術(shù)動態(tài)，并就“碳達(dá)峰碳中和暖通空調(diào)設(shè)計發(fā)展可能帶來的專業(yè)重大變化”進(jìn)行以下重點(diǎn)闡述。

（1）暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能向低碳、零碳暖通空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

（2）暖通空調(diào)設(shè)備向低碳、零碳暖通空調(diào)設(shè)備轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)換暖通空調(diào)設(shè)備能源方式，更大幅度、更快速度地提升暖通空調(diào)設(shè)備能效。

（3）建筑暖通空調(diào)設(shè)計須碳排放計算，量化二氧化碳排放量數(shù)值，進(jìn)行碳排放量的約束、管控設(shè)計。

（4）建筑對制冷設(shè)備能效的要求分容量、不分形式。

（5）制冷機(jī)房要從單機(jī)約束、變?yōu)闄C(jī)房系統(tǒng)能效提升[7]。

當(dāng)然，助力“碳達(dá)峰、碳中和”，建筑節(jié)能中的暖通空調(diào)還有很多積極有益的工作可做。同時作為建筑建造和使用環(huán)節(jié)的用能大戶，理應(yīng)為國家這一宏偉目標(biāo)的實現(xiàn)做出應(yīng)有的積極貢獻(xiàn)。2021年作為“十四五”規(guī)劃的開局之年，也是我國暖通空調(diào)行業(yè)開啟新階段、抓住新機(jī)遇、創(chuàng)新新技術(shù)的重要之年。相信，在“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)之下，無論是品牌廠商還是行業(yè)專家，他們都始終堅持以核心科技推動行業(yè)綠色發(fā)展，為國家實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展貢獻(xiàn)力量[8]。