建筑全面电气化是降低直接碳排放的关键

  建筑在近150年前就已经首次电气化。那么，为什么最近"建筑电气化"成为建筑行业最受欢迎的流行语之一呢？

  根据《中国建筑节能年度发展研究报告2020》，我国建筑运行阶段碳排放总量2019年达到21.1亿吨，占总碳排放的21.9%。

  报告以碳中和为目标对全国建筑碳排放进行了情景分析，发现：在基准情景下，全国建筑运行碳排放约15亿吨CO2。在碳中和情景下，基准情景的15亿吨CO2排放将通过以下四个基本途径进行中和：

1.建筑能效提升，减排3.3亿吨；

2.建筑“产能”，即建筑可再生能源应用，减排3亿吨；

3.建筑电气化与电力部门脱碳，减排4.5亿吨；

4.碳汇/固碳/CCUS等技术，吸收4.2亿吨。

  由以上数据可以看出，建筑电气化对建筑业实现碳中和贡献占比达到30%，将是建筑业实现碳中和必不可少的路径之一。

  过去，大多数建筑物都使用多种燃料。它们用电（不是可再生能源生产的零碳电力）为灯、冰箱和众多电子设备供电。它们消耗化石燃料，如天然气或丙烷，为炉子、锅炉和热水器供电。这种对化石燃料的持续依赖使建筑物成为全球变暖的最大污染源之一。

  清华大学林波荣教授表示，建筑行业用能全面电气化是降低直接碳排放的关键。这里面主要处理好非集中采暖地区建筑供暖、炊事、生活热水和特殊建筑蒸汽用能的全电气化问题。

  建筑供暖导致的直接碳排放部分主要是指长江中下游地区的城镇居民供暖或者是部分公共建筑的供暖。公共建筑的供暖，基本上可以通过采用高效空气源热泵或地源水源热泵解决。关键在于长江流域（夏热冬冷地区）住宅和小型办公室、学校建筑的供暖。未来的碳排放增长趋势，取决于这一地区选用什么途径解决供暖：如果以家用热泵空调为主，那么直接碳排放量不会持续增长；如果改用燃气锅炉或者照搬北方地区的采暖方式，则会带来化石燃料需求的大幅度上升。

  我国城镇炊事的发展需求已基本稳定，随着炊事电气化率的提升，炊事领域的化石燃料需求已经呈现下降趋势，这与欧洲趋势基本一致。炊事领域要实现碳中和，主要考虑如何改变居民长期以来“无火不成灶，无灶不成厨，无厨不成家”的明火烹饪习惯，推进全电气化炉灶技术创新，实现零排放。目前市场上已经出现一些智能变频电气灶，做菜效率高、速度快、方便快捷，完全可以担当起厨房主流灶具的大任，关键是以后要依靠政策标准加以推进。

  城镇生活热水方面，总体来看需求还在增长，但是燃气热水器的占比已呈现下降趋势，越来越多的家庭倾向选用电热水器和电动热泵热水器。热泵热水器具有高效节能的特点，制造的热水量是一般电热水器的4-6倍，其年平均热效比是电加热的4倍，能源利用效率高。

建筑电气化还有其他好处吗？

  是的，包括公共卫生和安全。越来越多的研究正在记录燃气灶家庭室内空气污染带来的危险。在我国，因为煤气中毒、煤气罐失火而造成的伤亡时有发生。而RMI（Rocky Mountain Institute，落基山研究所）和几个环境和公共利益倡导组织最近发表了一份报告，调查了20年来对室内燃烧用于烹饪的气体与对人类健康的负面影响之间联系的研究。研究人员发现，用气体烹饪会导致家中二氧化氮和一氧化碳含量偏高，有煤气烹饪的家庭中的儿童患哮喘的风险增加42%。

用 100% 的电运行建筑物花费会更高吗？

  视情况而定。全电气化通常是新建筑中更便宜的选择。建筑商避免了安装天然气管道和燃气表表的成本，提高能源效率可以控制不断上涨的电费。另一份RMI报告发现，即使在美国明尼苏达州德卢斯等寒冷气候地区，配备电热泵、良好围护结构和屋顶太阳能电池板的新住宅也非常经济。

  对于既有建筑来说，这要复杂一些。

  研究发现，在许多情况下，建筑业主在用电热泵更换油炉和丙烷炉、锅炉和热水器时，可以减少整体能耗、降低能源成本、减少排放。但消费者可能会支付更高的前期成本来安装气源热泵或热泵热水器，而不是燃气。

建筑电气化是大势所趋

  清华大学江亿院士认为，对于建筑相关的直接碳排放，目前的各种措施都会使其不断下降，即使房屋总量仍不断增加，但由于人口已接近饱和，这些直接碳排放更多的是随人口总量或户总量变化，而与建筑面积弱相关。因此可以认为，对直接碳排放来说，建筑领域目前已经达峰，现在逐渐进入逐年下降阶段。

  唯一存在疑惑的是长江中下游地区采暖问题。按照目前已结题的国家十三五重点项目“长江流域建筑供暖空调解决方案和相应系统”给出的成果，采用分散的电动热泵可以很好地满足居住建筑的空调和采暖需求，电力消耗小于20 kWh/m²年，那么走这条技术路线就可以在改善这一带居民对美好生活要求的基础上，实现直接碳排放逐年下降；只是如果选择燃气壁挂炉或大型燃气锅炉采暖方式，就会使直接碳排放增加。

  只要我们积极行动，不再盲目鼓励建筑使用天然气，那么这部分的排放在2025年以前就有可能达峰。要实现碳中和目标，主要的瓶颈在于炊事如何实现零碳，这需要技术的持续发展以及生活方式的引导。

  "建筑电气化"、"建筑脱碳"等术语都指向应当使用电力而不是化石燃料取暖和做饭，由太阳能、风能和其他零碳电力来源供电的全电气化建筑将成为一种趋势，也许有一天家用天然气将成为历史。