引 言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)建筑規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致建筑領(lǐng)域的能源消耗和碳排放不斷增加，其高能耗、高排放問(wèn)題日益嚴(yán)峻。2021年10月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》中提出，要建設(shè)高品質(zhì)綠色建筑，實(shí)施建筑領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)。

面對(duì)較大的碳減排壓力，建筑領(lǐng)域應(yīng)尋求節(jié)能環(huán)保的綠色低碳發(fā)展道路，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

中大咨詢對(duì)建筑領(lǐng)域的碳排放格局及其來(lái)源進(jìn)行分析，總結(jié)出了建筑全過(guò)程中各環(huán)節(jié)具體的碳減排路徑。

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一、城市化進(jìn)程加速建筑全過(guò)程碳排放，行業(yè)脫碳任務(wù)緊迫

建筑領(lǐng)域是全球碳排放的主要來(lái)源之一，2019年全球建筑全過(guò)程碳排放量占總量的38%，能源消耗占比35%（圖 1）。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，建筑碳排放將逐漸超過(guò)工業(yè)、交通等領(lǐng)域躍居首位，我國(guó)城市化率的提升正在加大建筑行業(yè)的降碳?jí)毫?，建筑行業(yè)減碳任重而道遠(yuǎn)。

圖1? 2019年建筑全過(guò)程能耗與碳排放全球占比。數(shù)據(jù)來(lái)源：IEA，《2020全球建筑現(xiàn)狀報(bào)告》；中大咨詢分析

我國(guó)建筑全過(guò)程能耗較高，碳排放占比超過(guò)全國(guó)總量的一半，建筑業(yè)的低碳發(fā)展與“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。我國(guó)建筑總規(guī)模位居全球首位，現(xiàn)有城鎮(zhèn)總建筑存量約為650億平方米，預(yù)計(jì)每年新增建筑面積約20億平方米，碳排放呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)。2019年全國(guó)建筑全過(guò)程碳排放總量近50億噸，占全國(guó)碳排放的比重為50.6%；能耗總量為22.33億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量比重為46.5%（圖 2）。建筑領(lǐng)域的減碳是我國(guó)“雙碳”工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)全方位邁向低碳社會(huì)具有重要意義。

圖2? 2005-2019年全國(guó)建筑全過(guò)程能耗與碳排放總量。數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告（2021）》；中大咨詢分析

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二、建筑碳排放從何而來(lái)？

建筑全生命周期碳排放具體包括建材生產(chǎn)、建筑施工及其內(nèi)部運(yùn)行等環(huán)節(jié)，而生產(chǎn)和運(yùn)行階段是消耗能源和產(chǎn)生碳排放的主要階段。

從具體數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)建筑領(lǐng)域碳排放中，建材生產(chǎn)階段占最大比例，約為 55%，其次是建筑運(yùn)行的碳排放，約占43%，施工過(guò)程僅占 2%左右（圖 3）；能耗方面，也主要來(lái)自于生產(chǎn)和運(yùn)行階段，分別約占50%和46%（圖 4）。

圖3? 2019年中國(guó)建筑全過(guò)程碳排放量階段占比。數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告（2021）》；中大咨詢分析

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圖4? 2019年中國(guó)建筑全過(guò)程能耗階段占比。數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告（2021）》；中大咨詢分析

建筑生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量碳排放主要來(lái)自工業(yè)碳排放大戶——鋼鐵、水泥等建材，2018年碳排放量均超過(guò)了10億噸（圖 5），分別占比48%、41%（圖 6）；我國(guó)目前的新建建筑為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中水泥的生產(chǎn)過(guò)程需要消耗大量的能源，并導(dǎo)致大量碳排放。

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圖5? 2018年主要建材能耗與碳排放。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理；中大咨詢分析

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圖6? 主要建材碳排放占比。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理；中大咨詢分析

建筑施工階段，碳排放總量?jī)H占整個(gè)過(guò)程的2%，且趨于穩(wěn)定（圖 7）。

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圖7? 全國(guó)建筑施工碳排放總量（億噸）。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理；中大咨詢分析

建筑運(yùn)行階段，碳排放主要來(lái)源于用電消耗和供熱系統(tǒng)中的煤炭燃燒。2018年，我國(guó)建筑運(yùn)行中的供暖、生活熱水、炊事等環(huán)節(jié)消耗化石能源相關(guān)的直接排放占比達(dá)總量的一半，間接排放中電力和熱力相關(guān)的碳排放分別占42%和8%（圖 8）。

圖8? 建筑運(yùn)行階段碳排放分類占比。數(shù)據(jù)來(lái)源：東北證券，公開資料整理；中大咨詢分析

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三、綠色低碳發(fā)展方式助推建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和

基于上述背景，發(fā)展綠色低碳建筑對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代化城鄉(xiāng)建設(shè)而言具有必要性。建筑領(lǐng)域的碳中和需要貫徹綠色低碳的發(fā)展理念，從建筑全生命周期的各環(huán)節(jié)入手，采取節(jié)能降碳措施，實(shí)現(xiàn)建筑全過(guò)程減碳（圖 9）。

圖9? 建筑全生命周期碳中和路徑框架。資料來(lái)源：《中國(guó)碳中和通用指引》，《碳中和經(jīng)濟(jì)學(xué)》，億歐智庫(kù)；中大咨詢分析

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01 建材生產(chǎn)：開發(fā)新型綠色低碳建材，助力生產(chǎn)過(guò)程減碳

建筑領(lǐng)域脫碳的路徑之一是建筑材料低碳化，從生產(chǎn)階段入手，開發(fā)更為綠色環(huán)保的新型低碳建材，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)。

水泥是建材工業(yè)中的碳排放大戶，2020年水泥碳排放約占全國(guó)總量的13%，占主要建材碳排放的41%，是建筑領(lǐng)域碳中和進(jìn)程中的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。水泥的生產(chǎn)過(guò)程減碳，除依靠原料替代技術(shù)之外，需要開發(fā)新型低碳水泥品種和應(yīng)用低碳膠凝性材料。

另外，高性能混凝土材料也成為低碳發(fā)展新趨勢(shì)，相較于傳統(tǒng)建筑混凝土，具有降低水泥使用量、耐久性強(qiáng)、減少二氧化碳排放量等優(yōu)勢(shì)（表 1）。例如，漢麻混凝土可以用生物纖維等綠色環(huán)保材料替代石灰石原料，降低水泥熟料系數(shù)；高延性混凝土（HDC）與超高性能混凝土（UHPC）可以通過(guò)加入不同新型材料提高混凝土硬度，提高耐久度。

表1? 國(guó)內(nèi)外高性能混凝土材料

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資料來(lái)源：中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)，《中國(guó)建筑材料工業(yè)碳排放報(bào)告（2020 年度）》，公開資料整理；中大咨詢分析

02 施工建造：發(fā)展綠色低碳建造方式，借力新能源脫碳

●? 政策驅(qū)動(dòng)裝配式建筑發(fā)展，逐步提高鋼結(jié)構(gòu)比例

在綠色低碳建筑理念的引領(lǐng)下，大力支持和發(fā)展具有減碳優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)期效益的裝配式建筑。裝配式建筑是把建筑構(gòu)件和配件在預(yù)制工廠中生產(chǎn)完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，并采用可靠的安裝方式將構(gòu)件組裝而成的建造方式。相較于現(xiàn)場(chǎng)澆筑，裝配式建筑具備減少材料使用、縮短工期和減少?gòu)U棄物等優(yōu)勢(shì)（表 2），更符合綠色建筑的要求。

表2? 裝配式建筑與現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式對(duì)比。

資料來(lái)源：東北證券，公開資料整理；中大咨詢分析

我國(guó)政策正逐步推動(dòng)裝配式建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展（表 3），開工面積逐年上漲。2020年全國(guó)新開工裝配式建筑共計(jì)6.3億㎡（圖 10）；預(yù)計(jì)到2025年，裝配式建筑相較于現(xiàn)澆建筑可減少碳排放2663萬(wàn)噸。

表3? 裝配式建筑發(fā)展支持政策

資料來(lái)源：住建部，中國(guó)政府網(wǎng)，中國(guó)裝配式建筑網(wǎng)；中大咨詢分析

圖10? 2014-2020年全國(guó)裝配式新開工建筑面積（百萬(wàn)㎡）。數(shù)據(jù)來(lái)源：東北證券，公開資料整理；中大咨詢分析

裝配式鋼結(jié)構(gòu)是可循環(huán)使用的綠色建筑，未來(lái)將逐漸提高鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑比例。由于混凝土裝配式的建造成本略低于鋼結(jié)構(gòu)裝配式，目前我國(guó)裝配式建筑中混凝土建筑仍占比較大（圖 11）。然而，混凝土裝配式建筑的建造還存在關(guān)鍵技術(shù)不完備等問(wèn)題，且混凝土結(jié)構(gòu)資源消耗較多，在拆卸后會(huì)變成建筑垃圾，有違綠色低碳發(fā)展理念。

圖11? 2020年我國(guó)各類型裝配式建筑結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理；中大咨詢分析

鋼結(jié)構(gòu)作為延性材料，抗震性能更佳，重量?jī)H為混凝土的50-60%，基礎(chǔ)造價(jià)更低，具有更好的經(jīng)濟(jì)性；鋼結(jié)構(gòu)也是可回收材料，在拆卸后可循環(huán)利用，更加綠色環(huán)保。以住宅領(lǐng)域?yàn)槔?，較發(fā)達(dá)國(guó)家而言，目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的滲透率很低（圖 12），未來(lái)具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

圖12? 主要國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)住宅滲透率。數(shù)據(jù)來(lái)源：東北證券；中大咨詢分析

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●? 推進(jìn)光伏建筑一體化，提升建筑整體利用率

BIPV（光伏建筑一體化）在“雙碳”要求下極具市場(chǎng)潛力，應(yīng)用前景十分廣闊。BIPV與建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和安裝，形成太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，既具有發(fā)電功能，又具有建筑構(gòu)件和建筑材料的功能，可與建筑物形成完美的統(tǒng)一體。

BIPV目前仍處于起步階段，總裝機(jī)量?jī)H為全球光伏市場(chǎng)的1%左右。2019、2020年全球BIPV總裝機(jī)量分別達(dá)到1.15GW和2.3GW，每年總裝機(jī)量約占全球光伏市場(chǎng)的1%。歐洲市場(chǎng)方面，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年BIPV將快速增長(zhǎng)，2023年新增量將達(dá)0.5GW左右，而國(guó)內(nèi)2020年裝機(jī)容量已超過(guò)該水平。

圖13? 歐洲BIPV市場(chǎng)預(yù)測(cè)：光伏發(fā)電（MV）。數(shù)據(jù)來(lái)源：光電建筑專委會(huì)，中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院；中大咨詢分析

截至2021年底，我國(guó)既有建筑面積可安裝光伏400GW，每年竣工建筑面積可安裝40GW，潛在市場(chǎng)空間達(dá)千億元。BIPV是我國(guó)“雙碳”目標(biāo)之下的大勢(shì)所趨。

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●? 應(yīng)用“光儲(chǔ)直柔”建筑新型供配電，有效緩解“雙高”難題

對(duì)于供給端而言，運(yùn)用“光儲(chǔ)直柔”建筑新型供配電技術(shù)，提高建筑終端電氣化水平，幫助解決建筑領(lǐng)域資源消耗大、排放高的問(wèn)題。“光儲(chǔ)直柔”指在建筑領(lǐng)域應(yīng)用太陽(yáng)能光伏、分布式儲(chǔ)能、直流配電和柔性交互四項(xiàng)技術(shù)（圖 14）。

圖14? 光儲(chǔ)直柔”建筑新型供配電技術(shù)。資料來(lái)源：《建筑電氣化及其驅(qū)動(dòng)的城市能源轉(zhuǎn)型路徑報(bào)告摘要》，公開資料整理；中大咨詢分析

建筑新型供配電技術(shù)與建筑傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)突出，一方面是源、儲(chǔ)、荷的布局從分離到融合，另一方面是終端建筑的用電需求也將從原來(lái)的剛性需求轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝孕枨?。與常規(guī)光伏建筑相比，光伏直流建筑具備電能利用率高、節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯、設(shè)備投資少，投資回收期短等優(yōu)勢(shì)。

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03 運(yùn)營(yíng)管理：推動(dòng)建筑運(yùn)行電氣化、智能化，打造超低能耗建筑

●? 實(shí)行用能全面電氣化，降低建筑運(yùn)行碳排放

建筑全面電氣化是“雙碳”進(jìn)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)革新節(jié)能技術(shù)和使用節(jié)能電器，在熱水、供暖、炊事等方面全面實(shí)行電力替代。

從終端能源消費(fèi)來(lái)看，“十三五”以來(lái)，我國(guó)建筑部門電氣化發(fā)展水平迅速提升，截至2019年，建筑電氣化率（電力消費(fèi)占一次能源需求的比例）達(dá)到44.1%（圖 15），電氣化發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

圖15? 2016-2019年建筑部門電氣化率。數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，公開資料整理；中大咨詢分析

生活熱水電能替代：目前全國(guó)制備生活熱水大約造成全年二氧化碳排放0.8億噸，用電熱水器替代燃?xì)鉄崴?，是未?lái)低碳發(fā)展的必然趨勢(shì)；供暖電能替代：供暖方面趨向于推廣空氣能熱泵、構(gòu)建新型低碳供熱體系，利用高效電熱泵作為替代熱源，采用空氣能熱水器實(shí)現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益；炊事電能替代：實(shí)現(xiàn)炊事電氣化是炊事實(shí)現(xiàn)零碳的可行途徑，如推進(jìn)智能變頻電氣灶等全電氣化爐灶技術(shù)的創(chuàng)新以實(shí)現(xiàn)電能替代和減少碳排放。

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●? 發(fā)展被動(dòng)式超低能耗建筑，采用高性能材料提高節(jié)能水平

鼓勵(lì)被動(dòng)式超低能耗建筑發(fā)展，通過(guò)優(yōu)化建筑整體布局、采用高性能外窗和墻體以及提升建筑的整體氣密性等性能化設(shè)計(jì)幫助建筑降低運(yùn)行能耗（圖 16）。

被動(dòng)式超低能耗建筑能大幅度降低對(duì)外界能源的需求，有明顯的節(jié)能減排效益，各級(jí)政府對(duì)被動(dòng)式低能耗建筑的認(rèn)可度越來(lái)越高，截止到2020年8月已經(jīng)頒布115項(xiàng)被動(dòng)式建筑鼓勵(lì)政策。被動(dòng)式超低能耗建筑能夠有效促進(jìn)中國(guó)加速完成“雙碳”目標(biāo)，同時(shí)也帶動(dòng)了建材產(chǎn)業(yè)低碳升級(jí)。

圖16? 被動(dòng)式超低能耗建筑的主要技術(shù)。資料來(lái)源：億歐智庫(kù)；中大咨詢分析

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●? 推動(dòng)建筑向智能化轉(zhuǎn)型，以高效節(jié)能形式降碳

建筑的運(yùn)營(yíng)管理層面，建筑樓宇智能化轉(zhuǎn)型是節(jié)能提效的重要手段，通過(guò)打造自動(dòng)化的節(jié)能系統(tǒng)達(dá)到降碳效果。

目前，美國(guó)與日本建筑智能化占新建建筑的比例已經(jīng)分別超過(guò)70%和60%，而中國(guó)建筑智能化市場(chǎng)起步較晚，現(xiàn)仍處于快速發(fā)展階段。我國(guó)樓宇智能化行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模幾年來(lái)保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)智能樓宇市場(chǎng)容量將突破萬(wàn)億規(guī)模（圖17）。建筑智能化是建筑節(jié)能改造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，據(jù)測(cè)算，2020年建筑智能化在新建樓宇中的比例超過(guò)45%，有望在2030年達(dá)到70%。

圖17? 2015-2019年我國(guó)樓宇智能化行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模（億元）。數(shù)據(jù)來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，公開資料整理；中大咨詢分析

建立樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS），打造智能型建筑樓宇。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)分為五大系統(tǒng)（圖 18），現(xiàn)已涵蓋建筑中的所有可控的機(jī)電設(shè)備，能夠達(dá)到節(jié)能、舒適和高效的目標(biāo)。

圖18? 建筑樓宇自動(dòng)化五大系統(tǒng)。資料來(lái)源：億歐智庫(kù)，公開資料整理；中大咨詢分析

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04 廢舊拆除：采取資源化處理手段實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用

建筑全生命周期的末端，需要對(duì)建筑廢棄物進(jìn)行資源化處理，力爭(zhēng)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的雙贏。

日本、美國(guó)和歐盟國(guó)家從上世紀(jì)九十年代開始推動(dòng)建筑垃圾回收利用的資源化處理，時(shí)至今日平均資源轉(zhuǎn)化率已經(jīng)高達(dá)90%（圖 19）。中國(guó)每年產(chǎn)生的建筑垃圾規(guī)模巨大，約為20億噸，每年建筑垃圾約占城市固廢總量的40%，但目前仍以相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低廉的填埋處理為主，資源化回收處理轉(zhuǎn)化率較低。

圖19? 世界各國(guó)垃圾資源轉(zhuǎn)化率。數(shù)據(jù)來(lái)源：《2021中國(guó)商業(yè)建筑碳中和實(shí)施路徑研究報(bào)告》；中大咨詢分析

中國(guó)建筑垃圾資源回收利用流程主要分為垃圾分類、回收處理、再生處理等五個(gè)主要步驟（圖 20），再生處理階段將混凝土、磚和石等按照不同配比尺寸等做成再生骨料，后可制成再生磚、無(wú)機(jī)料等進(jìn)行二次利用。

圖20? 建筑垃圾資源化回收處理流程。資料來(lái)源：億歐智庫(kù)，公開資料整理；中大咨詢分析

另外，對(duì)于上述措施未能完全消除的碳排放，需要通過(guò)碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)和生態(tài)固碳等方式形成碳匯，推動(dòng)建筑領(lǐng)域降碳。發(fā)展CCUS技術(shù)是未來(lái)建筑碳中和的重要選擇，如利用二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土，縮短混凝土初凝時(shí)間、提高抗壓強(qiáng)度以及減少水泥用量；同時(shí)，加快提升綠化率，增加建筑群綠化碳匯，達(dá)到改善空氣質(zhì)量、美化環(huán)境的效果。

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四、結(jié)語(yǔ)

建筑行業(yè)能耗和碳排放量較高，是“雙碳”目標(biāo)之下需要重點(diǎn)關(guān)注的一大領(lǐng)域，建筑全過(guò)程的節(jié)能降碳行動(dòng)對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有深遠(yuǎn)意義。中大咨詢將持續(xù)關(guān)注“雙碳”目標(biāo)下重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和具體減碳路徑，并在后續(xù)推出研究成果。

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參考文獻(xiàn)

[1]《2021中國(guó)商業(yè)建筑碳中和實(shí)施路徑研究報(bào)告》，億歐智庫(kù)

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