張立鵬:全球建筑能耗發(fā)展趨勢及丹麥低碳建筑經(jīng)驗
2020國際人居環(huán)境與未來城市大會暨第十屆園冶高峰論壇于7月4-11日在云端舉行。在7月6日的建筑設(shè)計與城市風(fēng)貌學(xué)術(shù)研討會上,丹麥技術(shù)大學(xué)博士、區(qū)域能源國際專家張立鵬發(fā)表題為《全球建筑能耗發(fā)展趨勢及丹麥低碳建筑經(jīng)驗》的演講,用一系列數(shù)據(jù)展現(xiàn)了全球建筑能耗的發(fā)展趨勢,介紹了北歐代表國家丹麥在提升建筑能效方面的一些經(jīng)驗,并提出以中俄為代表的非經(jīng)合組織國家發(fā)展節(jié)能建筑潛力巨大。
全球建筑能耗的趨勢及走向
1.全球建筑能耗現(xiàn)狀與趨勢
在探究全球建筑能耗發(fā)展趨勢時,如果把世界分為經(jīng)合組織國家和非經(jīng)合組織國家,并以此角度進行對比觀察,能夠清晰地看到目前世界建筑能耗的趨勢及走向。
1961年,經(jīng)濟合作與發(fā)展組織簡稱經(jīng)合組織(OECD)在巴黎成立,初期有20個創(chuàng)始成員國,后來又陸續(xù)有18個成員國加入,這些國家統(tǒng)稱為經(jīng)合組織國家,他們主要由發(fā)達國家構(gòu)成,如美國、英國、法國、德國、意大利等。而沒有加入其中的國家則統(tǒng)稱為非經(jīng)合組織國家。
2019年,非經(jīng)合組織國家整體建筑能耗水平低于經(jīng)合組織國家,2020年到2050年,非經(jīng)合組織國家建筑能耗的趨勢呈現(xiàn)陡峭上升態(tài)勢,到2025年,所有非經(jīng)合組織國家的建筑能耗將超過經(jīng)合組織國家,并且增長速率大。與非經(jīng)合組織國家的快速增長相反,經(jīng)合組織國家在2025年后建筑能耗增長開始放緩。
造成這種現(xiàn)象的原因有很多,對經(jīng)合組織國家來說,主要是個人收入到達一定水平,以及節(jié)能領(lǐng)域發(fā)展到比較成熟的階段,例如建筑外圍護結(jié)構(gòu)及設(shè)備的改進而帶來的能源效率的提高,使建筑能耗增速放緩;而對非經(jīng)合組織組織國家來說:個人收入增加,快速的城市化進程以及電力供應(yīng)增長導(dǎo)致對能源的需求增加,這些都使得非經(jīng)合組織國家在建筑上能源消耗呈現(xiàn)增長態(tài)勢,且增長幅度高于經(jīng)合組織國家。
對于以中國和俄羅斯為代表的非經(jīng)合組織國家來說,隨著未來國家人口和人均收入繼續(xù)增長,其建筑能源消耗量在2025年將超過經(jīng)合組織國家,不過,這也表明了非經(jīng)合組織國家在建筑節(jié)能方面潛力很大。
如果將建筑能耗進行細致劃分,住宅建筑能耗占有相當?shù)谋壤?。就人均住宅能耗而言?050年經(jīng)合組織國家整體的人均住宅能耗水平將低于2018年,從單個國家的能耗降低幅度上看,美國的人均住宅建筑能耗下降較為顯著。而對非經(jīng)合組織國家整體而言,在2050年人均住宅建筑能耗則普遍高于2018年。
2.全球建筑能耗增長預(yù)測
在未來的三十年,全球建筑能耗按每年平均1.3% 的速度增加,高于全球人口增速1%。其中,建筑業(yè)在全球已交付能源消耗中的份額從 2018 年的約 20% 增加到 2050 年的 22%,增勢比較平緩,但實際上的數(shù)據(jù)增漲會更大。
經(jīng)合組織國家的建筑能耗預(yù)計從2018年到2050年,建筑能耗將以平均每年0.4%的速度增長。以中國和俄羅斯為代表的非經(jīng)合組織國家的建筑能耗將每年以約2%的速度增長,是經(jīng)合組織國家的約5倍。
在未來,中國尤其是一些非洲國家的建筑能耗領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮臐摿赏凇?/p>
丹麥建筑能耗發(fā)展情況
1.成果引人注目
丹麥是北歐五國之一,是一個高度發(fā)達的資本主義國家,也是北約創(chuàng)始國和歐盟成員國之一。該國擁有完善的社會福利制度,經(jīng)濟高度發(fā)達,貧富差距小,國土面積為43096平方公里。
根據(jù)2016 年的北歐五國能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計,丹麥的內(nèi)陸總能源消耗在北歐五國中位列第四,但每單位GDP的能源消耗最小,可以說,在節(jié)能方面,丹麥取得的成果引人注目。
觀察丹麥的國家整體能耗分布以及其中的建筑能耗,可以看出整體建筑能耗在國家能耗中占比較大,為40%左右,其中住宅建筑能耗占比22%,商業(yè)建筑占比18%。在住宅建筑能耗中,供熱、供冷及生活熱水方面的耗能占比超過50%,因此區(qū)域供熱(District heating,簡稱DH)在丹麥的能源系統(tǒng)中扮演非常重要的角色,而丹麥一直致力于在區(qū)域供熱方面減少能耗和提升能效,以提高國家的節(jié)能水平。另外,與中國北方,大多僅單獨提供供熱的集中供熱系統(tǒng)相比,丹麥的市政管網(wǎng)集中同時提供供熱和生活熱水,個別項目也通過市政管網(wǎng)提供集中供冷,這種冷、熱、熱水聯(lián)供的方式,也被稱之為區(qū)域能源(District Energy)。
在丹麥的商業(yè)建筑能耗中,主要消耗在照明、供熱供冷、生活熱水和通風(fēng)方面。
梳理丹麥本國1990年到2011年的經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)和能耗排放數(shù)據(jù),可以看到,20年間,丹麥GDP增長了39%,但國家整體能源消耗卻降低了1.5%,二氧化碳排放水平降低了25%,那么,到底是什么造成了這一切轉(zhuǎn)變?就建筑而言,這就不能不提到丹麥在這段時間不斷出臺的建筑法規(guī)。
1995年,新建筑法規(guī)規(guī)定新建建筑必須減少 25 %的能源消耗。2006年,丹麥對新建筑物和現(xiàn)有的能源標簽采用更嚴格的規(guī)范,為激勵業(yè)主改善能源利用,還引入了針對國有物業(yè)的節(jié)能法規(guī),以及新的建筑法規(guī)和最低能效標準。到2010年,有關(guān)提高建筑物能源效率的許多新法律生效。
可以說,相比于中國的三步節(jié)能,丹麥在能源法規(guī)方面做得更加嚴格。值得一提的是,在2012年,丹麥頒布了新的國家能源法政策,提到,在2035年,整個國家的電氣和熱力系統(tǒng)要全部實現(xiàn)可再生能源供能, 在2050年國家整體供能實現(xiàn)100%可再生能源,這一政策體現(xiàn)了丹麥對于能源建設(shè)的決心。
總的來說,丹麥的建筑法規(guī)對建筑用能起到了重要的引領(lǐng)作用,丹麥出色的能源政策也對歐洲產(chǎn)生了深遠影響。
2.未來野心勃勃
丹麥現(xiàn)行能效標準中規(guī)定,住宅建筑能源需求(供熱、通風(fēng)、制冷和生活熱水)每平方米不超過20千瓦時,商業(yè)建筑能源需求每平方米不超過25千瓦時,嚴格的標準規(guī)定似乎也顯示著丹麥對于能源建設(shè)的雄心與自信。
3.小結(jié)
丹麥建設(shè)低碳社會的經(jīng)驗,可以總結(jié)為以下幾點:一,在規(guī)模經(jīng)濟方面,丹麥的集中供能方式減少了單個消費者的花費,并使某種對個體消費者的資源更經(jīng)濟,同時一網(wǎng)多供,如區(qū)域能源管網(wǎng)同時提供多種市政服務(wù),如供熱,供冷和生活熱水。二,在循環(huán)經(jīng)濟方面,丹麥積極回收再利用來自本地各部門的余熱、廢熱,如市政垃圾及污水,數(shù)據(jù)中心回收,地鐵,化工部門,熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)等,在能源消耗的源頭處盡可能發(fā)揮本地資源稟賦的優(yōu)勢。三,在環(huán)保方面,丹麥在過去的40年間,一直強調(diào)增加了“熱電聯(lián)產(chǎn)和“區(qū)域供熱”,使供暖部門的二氧化碳排放量減少了 60 %, 從1980年的 25千克每平方米到2010年10千克每平方米,并為根據(jù)本地情況使用多種清潔能源互補的方式構(gòu)建了強大的基礎(chǔ)。四,在數(shù)字化智能方面,丹麥采用自控手段精確匹配源頭的能源供給和末端的能源需求,減少過量供能造成的浪費。五,在節(jié)能方面,一切措施力求落地,號召全民節(jié)能,不斷更新節(jié)能建筑升級標準,且消費行為與消費者利益掛鉤。
編輯:張倓思
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