建筑行業(yè)是全球能源消耗和碳排放的主要領(lǐng)域之一。目前，全球建筑業(yè)排放了三分之一的溫室氣體，這些溫室氣體來自為供暖、制冷、烹飪、照明、為電器供電以及建造住宅和商業(yè)建筑所使用的化石燃料。
建筑行業(yè)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)在于降低因能源消耗和材料使用而產(chǎn)生的碳排放，主要通過使用變革性技術(shù)提高能源利用效率，并以零碳能源替代品取代化石能源，實(shí)現(xiàn)從源頭上減少碳排放。
根據(jù)全球主要經(jīng)濟(jì)體的技術(shù)部署，建筑行業(yè)脫碳技術(shù)路徑主要包括能效提升、電氣化和清潔供暖、現(xiàn)場能源生產(chǎn)和靈活利用、綠色建筑材料和工藝以及運(yùn)營和維護(hù)的智能化管理等五種方式。
建筑行業(yè)作為全球碳排放的“大戶”，正經(jīng)歷一場前所未有的綠色革命。從智能調(diào)光玻璃到低碳水泥，從熱泵技術(shù)到AI能效管理，見證了建筑脫碳技術(shù)的飛速發(fā)展。本文將帶您了解全球建筑行業(yè)最新的脫碳戰(zhàn)略、關(guān)鍵技術(shù)突破和示范項(xiàng)目進(jìn)展，揭示這場靜悄悄的“建筑革命”如何重塑我們的城市未來。
一場迫在眉睫的全球行動
建筑行業(yè)是全球能源消耗和碳排放的主要領(lǐng)域之一。國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，建筑運(yùn)營能耗占全球最終能源消耗總量的30%，碳排放量占全球能源相關(guān)排放的26%。這一龐大的碳足跡使建筑行業(yè)成為全球氣候行動的關(guān)鍵戰(zhàn)場。
2024年，建筑脫碳迎來轉(zhuǎn)折點(diǎn)。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）與全球建筑建設(shè)聯(lián)盟（GlobalABC）發(fā)布的《2024—2025年全球建筑與施工狀況報(bào)告》顯示，建筑行業(yè)的二氧化碳排放量自2020年以來首次下降。
能效革命
從“智能皮膚”到“會呼吸”的建筑
“建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)”的創(chuàng)新是提升能效的第一道防線。2024年，能效技術(shù)領(lǐng)域取得多項(xiàng)突破性進(jìn)展。東南大學(xué)研究人員在2024年3月提出將發(fā)光太陽能聚光器與電致變色超級電容器集成的新型智能窗設(shè)計(jì)，避免了笨重儲能模塊的安裝。這種“二合一”設(shè)計(jì)大幅提升了實(shí)用性和能效，使窗戶不僅能調(diào)節(jié)光線，還能儲存能量。美國勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室通過分析100多種材料樣品和全球2000多個地點(diǎn)的280萬次模擬，優(yōu)化了熱響應(yīng)窗的性能參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，這類窗戶在需要同時(shí)加熱和冷卻的氣候區(qū)表現(xiàn)尤為出色。
這些能效技術(shù)的共同特點(diǎn)是動態(tài)響應(yīng)環(huán)境變化，使建筑像擁有“智能皮膚”一樣，能夠根據(jù)外部條件自動調(diào)節(jié)性能，實(shí)現(xiàn)真正的“會呼吸的建筑”。
用于自供電智能窗戶和顯示器的發(fā)光太陽能聚光器
和電致變色超級電容器的集成裝置
電氣化轉(zhuǎn)型
熱泵技術(shù)引領(lǐng)清潔供暖革命
在建筑脫碳的多種路徑中，電氣化被普遍認(rèn)為是最具潛力的方向之一。國際能源署（IEA）將可再生能源驅(qū)動的熱泵列為新建筑和供暖改造的首選技術(shù)，熱泵技術(shù)也被《麻省理工科技評論》更是將其評為“2024年十大突破技術(shù)”之一。熱泵技術(shù)的全球部署和電氣化的協(xié)同效益尤為突顯。
歐洲將熱泵作為電氣化的重要途徑。2024年5月生效的歐盟《凈零工業(yè)法案》提出，到2050年熱泵部署量將增加6倍。英國也在同月宣布向公共部門提供11.7億英鎊資金，用于安裝熱泵等低碳供暖系統(tǒng)。
與此同時(shí)，研究表明，電氣化不僅能直接減少建筑碳排放，還能帶來多重協(xié)同效益。2024年8月，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)建筑技術(shù)的協(xié)同作用可顯著推動電氣化和能源系統(tǒng)脫碳。
電氣化轉(zhuǎn)型不僅改變了建筑的能源供給方式，更重塑了整個能源系統(tǒng)的運(yùn)行模式。隨著可再生能源比例的提高，建筑將從單純的能源消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)消一體化的能源節(jié)點(diǎn)。
空氣源熱泵的工作原理
示范項(xiàng)目
CCUS與低碳水泥加速落地
截至2024年10月，全球建筑行業(yè)脫碳示范項(xiàng)目達(dá)30個，其中60%為耦合CCUS技術(shù)的水泥項(xiàng)目。代表性進(jìn)展包括：美國Sublime Systems實(shí)現(xiàn)電化學(xué)水泥千噸級生產(chǎn)；墨西哥Cemex通過熟料微粉化降低碳排放；美國Brimstone利用無碳原料生產(chǎn)低碳水泥；加州Lebec凈零項(xiàng)目計(jì)劃年封存95萬噸CO?，結(jié)合替代燃料與碳捕集技術(shù)。
2024年3 月，美國 Brimstone 公司宣布建設(shè)一座年產(chǎn) 14 萬噸普通波特蘭 水泥及補(bǔ)充膠凝材料的創(chuàng)新工廠，預(yù)計(jì)每年減少 12 萬噸二氧化碳排放。該工藝采用無碳硅酸鈣巖石作為原料，避免了石灰石分解產(chǎn)生的 高碳排放，并能生成可永久吸收二氧化碳的鎂化合物，從而實(shí)現(xiàn)深度脫碳。Brimstone 的工藝可低成本大規(guī)模生產(chǎn)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的水泥， 被 IEA 列為塑造現(xiàn)代能源系統(tǒng)的 50 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。
CCUS流程圖
建筑行業(yè)脫碳是實(shí)現(xiàn)全球碳減排目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域，其重點(diǎn)在于降低因能源消耗和材料使用而產(chǎn)生的碳排放，主要通過使用變革性技術(shù)提高能源利用效率，并以零碳能源替代品取代化石能源，實(shí)現(xiàn)從源頭上減少碳排放。盡管相關(guān)技術(shù)已 取得顯著進(jìn)展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。當(dāng)前示范多聚焦CCUS水泥領(lǐng)域，未來應(yīng)加速技術(shù)迭代與商業(yè)化，推動規(guī)?；吞紤?yīng)用以實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。
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