什么行业排放了最多的温室气体?
答案可能让很多人出乎意料:建筑行业。
根据联合国环境署 2023 年的一份报告,建筑业排放量占全球温室气体排放量的 37%,是碳排放量最大的行业 [ 1 ] 。《中国城乡建设领域碳排放研究报告》也显示了惊人的数字:2022 年,全国建筑业相关碳排放总量高达51.3 亿吨 CO2,占全国能源相关碳排放的 48.3% [ 2 ] 。
建筑业的碳排放都从哪儿来?在屋顶多种树,能降低建筑的碳排放吗?
建筑碳排放从哪来:全周期的 " 碳索 "
根据报告,我国建筑业碳排放中,建造阶段的排放量为 28.2 亿吨 CO2,建筑运行阶段的碳排放为 23.1 亿吨。具体各项组成如下图:
2022 年全国建筑业碳排放总量及占比情况|中国建筑节能协会
在建筑过程中,建材的生产和运输所产生的碳排放高达 27.2 亿吨,占了绝大部分。钢铁、水泥、玻璃等建筑材料的生产过程,均需消耗大量能源。例如,生产水泥时,需要将石灰石等原料置于高温下煅烧,不仅消耗大量煤炭、天然气等化石能源,还会因碳酸钙分解而直接释放 CO2。水泥生产过程的碳排放占我国碳排放总量的 9%。 钢铁生产的碳排放量则占 15%,是我国碳排放量最高的制造行业 [ 3 ] 。
建筑施工阶段也有 1.0 亿吨 CO2 的排放 。各种大型机械设备如挖掘机、起重机、混凝土搅拌车等,都需要消耗大量燃油;施工现场临时设施(如活动板房)的照明、空调等也在消耗电能。另外,施工过程中可能出现土方开挖等操作,导致土壤中碳的释放,也会增加碳排放。
施工阶段也会产生碳排放|Pixabay
建筑运行阶段的碳排放量同样不容小觑,其中超过一半来自电力能耗。在建筑漫长的使用过程中,维持室内舒适的温度、湿度,照明、家电设备的运转等,都需要消耗大量能源。冬季供暖、夏季制冷,这两项是建筑运行能耗的大头——如果采用的是传统的燃煤、燃气锅炉供暖,或者依靠火力发电为空调提供电力,就会排放大量的温室气体。
减碳思路:给建筑 " 强身 " 与 " 健脑 "
明白了各阶段建筑碳排放的原因,接下来就可以对症下药:一方面 " 强身 ",用更好的材料打造建筑;另一方面 " 健脑 ",提升碳排放检测与管理效率。目前,国家针对 "2030 碳达峰 " 和 "2060 碳中和 " 目标,制定了建筑业减少碳排放的路线图,并通过鼓励扩大绿色建材应用比例、强制性的专项装配式建筑标准和每个项目的绿化率等指标逐步落实。
既然建材的生产过程碳排放高,那就寻找 " 绿色替身 ",研发和使用低碳甚至负碳建材。比如,近年来兴起的木建材就是一种可再生资源,相比钢材和水泥,木材在生产加工过程中的能耗和碳排放低得多。一些新型的再生混凝土则利用建筑垃圾等废弃物作为原料,既减少了对天然骨料的需求,又降低了水泥用量,减少碳排放。另外,用秸秆等农业废弃物制成的建筑板材也逐渐进入市场,这些都是很好的低碳建材选择。
施工阶段主要通过三大途径降低碳排放:
施工减碳三大途径|作者绘制
一是推广装配式建筑。这类建筑将大量构件在工厂预制,减少施工现场湿作业与现浇混凝土使用,构件运至现场后,用电动起重机等节能设备快速安装——工厂加工精度更高,浪费少,还能降低施工现场的吊装能耗,因而能减少碳排放。
其次是推广节能型施工设备。相比燃油设备,电动挖掘机、电动起重机等的碳排放显著减少,与装配式建筑安装需求适配,强化降碳效果。
最后是优化施工组织设计。合理规划施工工序,精准衔接装配式构件吊装与其他工序,优化车辆到场时间,避免机械设备空转与能源浪费;运用信息化技术搭建智慧工地管理平台,实时监测电动设备电量、构件运输能耗等情况,及时发现和处理能源浪费问题,并依数据优化施工方案,实现施工全流程低碳管控。
优化施工工序,避免能源浪费|Pixabay
在建筑运行阶段,提高建筑的能源利用效率是核心。在建筑设计时可以采用高性能的围护结构,比如双层玻璃幕墙、高效保温材料等,减少室内外热量的传递,降低供暖和制冷的能耗。节能电器和智能控制系统也有助于减碳,例如智能照明系统可以根据室内光线和人员活动情况自动调节亮度,智能空调系统能根据室内外温度、湿度自动调整运行模式。另外,利用地源热泵、空气源热泵等技术,从土壤、空气中提取热量或冷量来为建筑供暖或制冷,这也比传统的锅炉和空调更节约能耗。
国内外低碳建筑案例:先行者的探索
德国 - 被动房
创始人菲斯特(Fiest ) 与家人在第一个建成的被动房项目前合影|国际被动房协会网站
德国在低碳建筑领域一直走在前列,被动房(Passivhaus)是典型代表。被动房通过超高的保温性能、良好的气密性以及高效的新风系统,最大限度地降低建筑对主动供暖和制冷系统的依赖。其外墙保温层厚度可达几十厘米,窗户采用三层甚至四层玻璃,有效减少热量散失。新风系统带有热回收功能,在引入新鲜空气的同时,能回收排出空气中的热量,不仅保证室内舒适度,还能降低建筑能耗,几乎可以实现零碳排放运行。
从 1992 年第一栋被动房在德国达姆斯塔德建立以来,截至 2024 年,全世界共有 1.5 万~2 万栋被动式节能屋。2012 年起,被动式房屋技术陆续在亚洲区落地。
芬兰埃斯波 - 塞罗购物中心
Sello 购物中心内景|GRESB
坐落于芬兰的塞罗购物中心(Sellos),不仅是北欧规模最大的商场之一,更是芬兰首个零碳建筑。购物中心内有繁茂的绿植,透明顶棚则在拓宽视觉空间的同时,减少了对照明灯的依赖。
购物中心通过数字技术实现可持续发展。2003 年,塞罗与西门子公司合作,搭建了首个建筑自动化系统,将照明、通风、供热等系统与店铺出租率、天气数据等结合,精准定位能源消耗与空气质量的优化方向,既减少电力消耗,又提升顾客出行体验。从 2010 年至 2021 年,购物中心能源消耗降低 40%,CO2 排放量减少 4157 吨。
澳大利亚墨尔本 - 像素大楼
像素大楼外观|参考资料 [ 6 ]
像素大楼(Pixel Building)坐落于澳大利亚墨尔本,不仅外观抢眼,更是当地绿色建筑的杰出代表。超过 75% 面积的屋顶都种植了当地植物,如同天然的雨水过滤器和隔热层。建筑的水循环利用系统则实现了水资源的自给自足,减少对市政供水的依赖。
雨水收集系统|参考资料 [ 6 ]
建筑外观由植被、遮阳百叶、双层玻璃幕墙及太阳能装置共同构成,充分引入自然采光的同时也能避免室内过热,彩色翼片则兼具遮阳与照明调节功能。在能源系统上,像素大楼主要依靠建筑内的冷水管为室内制冷,并通过 100%自然采光减少人工照明,高效的太阳能装置则为建筑提供电能。
南京 - 江北新区人才公寓社区服务中心
南京江北新区人才公寓社区服务中心外观概念图|参考资料 [ 7 ]
南京江北新区人才公寓社区服务中心内景|摄影:顾锡
这是我国首个获得零能耗建筑认证的项目。木结构犹如城市中的 " 人工树林 ",不仅造型独特,而且生产加工过程的碳排放更低。巨大的光伏屋顶随着建筑流线起伏,源源不断为建筑提供清洁电能。再结合高性能围护结构、直流微电网、智能照明、智能天窗系统等前沿技术,据测算,建筑在全生命周期内为零碳排。
成都 - 中建西南院滨湖设计总部
中建滨湖设计总部项目|参考资料 [ 8 ]
中国建筑西南设计研究院的办公新址,坐落于四川成都的兴隆湖畔,总建筑面积达 7.8 万平方米,是成都首个 " 近零碳建筑 "。
建筑外部设置模块化绿墙单元,与约 8000 平方米的屋顶花园协同合作,有效缓解大楼的城市热岛效应。大楼外墙选用三银双中空玻璃,热反射与保温性能比普通中空玻璃更优,夏日室内玻璃一侧的温度可比室外低 9 ℃,能节省约 35% 的空调能耗。
外墙绿植|参考资料 [ 8 ]
大楼通过堆叠错落的布局和 "H 构型 ",优化空气流通路径,改善室外风场环境;并通过气象跟踪技术自控天窗,促进室内外空气交换。楼顶铺设的 800 多平方米光伏板,实现零碳发电;地下配备大型储能设施则在光伏发电过剩时储存电能,在光伏不足或用电高峰时释放电力。这一系列技术使大楼每年节省用电约 186 万千瓦时,减少碳排放约 1027 吨。
建筑减碳的未来:更多可能在路上
绿色建筑正在不断发展,还有更多可能性等待被发掘、被应用。
除了之前提到的木材、以建筑垃圾为原料的再生混凝土之外,竹子、植物性混凝土等绿色建材也值得关注。我们都很熟悉的竹子就是一种不错的可持续建材,其强度重量比高,适当处理后能搭建起坚固耐用的建筑结构。一些东南亚国家如越南、印尼等,已经有很多竹结构的民居和公共建筑。未来随着技术的进步,竹建筑可能会在更多地区得到推广。
清迈一所学校中的竹结构体育馆|Alberto Cosi
未来的建筑也将更加智能,通过大数据分析和人工智能技术,实时监测和优化建筑的能源消耗。比如,根据建筑内人员的活动规律、天气变化等因素,自动调整照明、空调、通风等系统的运行参数,实现精准节能。智能化的能源管理系统还能预测能源需求,提前做好能源调配,进一步提高能源利用效率,降低碳排放。
碳捕获设备则可以将建筑运行过程中产生的 CO2 收集起来,通过运输封存到地下深处,实现 CO2 的 " 零排放 "。虽然这一技术目前在建筑领域的应用还比较有限,但随着技术的成熟和成本的降低,这有望成为大型建筑减碳的重要手段。
建筑的碳排放问题虽然严峻,但通过从建材生产、现场施工到运行维护各个环节的努力,探索未来新技术,就能让建筑这个 " 碳排放大户 " 华丽转身,成为节能减排的 " 绿色卫士 "。期待未来,建筑与自然和谐共生,共同守护我们美丽的地球家园!
本文作者刘锴是一位建筑师,他正在 "玲珑计划" 的支持下,推广原竹材料在建筑业中的应用,尤其是针对中国农村地区的小规模空间搭建, 提供经济、 环保、可持续的系统解决方案。
刘锴计划建造一个竹结构的公交站亭,上方搭设光伏板提供照明|作者提供
" 玲珑计划 " 是由自然之友联合多家机构发起的公民气候行动计划,为气候行动者提供行动资金和课程学习、导师辅导、社群讨论等支持。无论你是怀揣气候解决方案的实践者,还是致力于环保创新的开拓者,这里都将为你提供支持,助力梦想成为现实。
参考文献
[ 1 ] Building Materials And The Climate: Constructing A New Future https://www.unep.org/resources/report/building-materials-and-climate-constructing-new-future
[ 2 ] 中国建筑节能协会 . 中国城乡建设领域碳排放研究报告(2024 年版). https://www.cabee.org/site/content/25289.html
[ 3 ] 全国碳市场首次扩围,钢铁水泥铝 30 亿吨碳排放量如何控制? [ EB/OL ] . ( 2025-04-01 ) [ 2025-07-01 ] .https://acef-cagt.rockontrol.com/news/view/8663
[ 4 ] The first Passive House: Interview with Dr. Wolfgang Feist [ EB/OL ] . ( 2016-10-19 ) [ 2025-07-01 ] . https://blog.passivehouse-international.org/first-passive-house-wolfgang-feist
[ 5 ] Case Study: Sello – a perfect place to come together https://www.gresb.com/nl-en/case-study-sello-a-perfect-place-to-come-together/
[ 6 ] 设计案例 | 像素大楼——澳洲绿色之星建筑 http://greencampus.org.cn/Data/View/340
[ 7 ] 南京江北新区人才公寓(1 号块地)项目社区服务中心|2020 Active House Award 最佳可持续奖 https://www.velux.com.cn/content/details108_30898.html
[ 8 ] 【" 中国建筑大奖 " 卓越奖⑨】人工与自然的平衡——中建滨湖设计总部项目 https://www.cscec.com/xwzx_new/zqydt_new/202407/3804101.html
作者:刘锴
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