［摘要］：本文介绍了在碳达峰和碳中和背景下，为响应国家节能减排的政策，建筑机电行业在建筑全生命周期的多个阶段实施降低建筑能耗和碳排放的措施。

　　［摘要］：本文介绍了在碳达峰和碳中和背景下，为响应国家节能减排的政策，建筑机电行业在建筑全生命周期的多个阶段实施降低建筑能耗和碳排放的措施。

　　2020年9月22日习在第七十五届联合国大会一般性辩论上讲话时郑重承诺，中国将提高国家自主贡献力度，采取更有力的政策和措施，CO2的排放量力争于2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和。在2020年12月16日的中央经济工作会议和2021年3月5日的第十三届全国人大四次会议均对碳达峰和碳中和工作作出了部署，碳达峰和碳中和问题已经上升到国家政策层面。根据2020年中国建筑能耗研究报告，2018年全国建筑全过程能耗总量为21.47亿tce，占全国能源消费总量的比例为46.5%，其中建筑材料生产阶段能耗为11亿tce，建筑施工阶段能耗为0.47亿tce，建筑运行阶段能耗10亿tce。2018年全国建筑全过程碳排放总量为49亿吨CO2，占全国碳排放总量的51.3%，其中建筑材料生产阶段碳排放量为27.2亿吨CO2，建筑施工阶段碳排放量为1亿吨CO2，建筑运行阶段碳排放量为21.1亿吨CO2。

　　建筑物在建材开发、生产、运输、施工及拆除、运行及维护等各阶段均会产生碳排放，对环境造成影响。面对如此大体量的建筑能耗和建筑碳排放，建筑行业是实现碳达峰和碳中和的关键领域，必须从规划、设计、施工、运维等方面对建筑生命全周期的各个阶段均采取有效的节能减排措施，从而实现建筑行业的节能减排目标。

　　国家相关碳排放技术标准将建筑生命周期碳排放主要划分为建筑材料生产及运输、建造和拆除、建筑运行三个阶段。对于机电专业而言，建筑生命全周期碳排放的特征如下：

　　1）建筑材料生产及运输阶段：机电设备和材料从原材料开采、加工制造直至产品出厂并运输到施工现场，各个环节都会产生碳排放，此阶段碳排放量约占建筑碳排放总量的55%，是建筑碳减排的最主要部分。那么在规划和设计阶段需要尽可能降低建筑物体量和建材需求，以便能够有效减少建筑机电设备和材料用量，另外在施工阶段也需要尽可能寻求采用建筑机电低碳新材料代替传统高碳钢制材料。

　　2）建造和拆除阶段：建筑在建造和拆除阶段会使用各种施工机具，这些施工机具消耗电、汽油、柴油等能源均会产生碳排放，此阶段碳排放量约占建筑碳排放总量的2%，相对而言对建筑碳减排影响较小。在建造和拆除阶段需要通过加强施工组织策划和施工机具的管理，有效降低各类施工机具的能源消耗量。

　　3）建筑运行阶段：建筑运行阶段的碳排放量主要涉及暖通空调、生活热水、照明等系统能源消耗产生的碳排放量，此阶段碳排放量约占建筑碳排放总量的43%，是建筑碳减排的重要部分。在规划、设计、施工、运维等各阶段需要通过采取加强围护结构热工性能、选用高效机电设备、利用可再生能源、建筑机电智能化等各方面节能技术措施，切实有效降低机电系统的运行能耗。

　　建筑行业实现碳中和的一个重要途径是能源方式的调整，大力推广建筑用电电气化，逐步减少直至停止使用煤炭、石油、天然气等矿物质燃料能源，从而实现建筑运行无直接碳排放目标。目前建筑能够产生直接碳排放的是燃气锅炉、燃气热水器、燃气灶具等设备，特别是我国北方地区长期以来大多采用区域锅炉房的集中供暖和燃气壁挂炉供暖方式，碳排放量是非常大的。在新建建筑或节能改造中将采用热泵技术代替燃气锅炉作为供暖和生活热水的主要热源方式，当然由于热泵存在供热水温度低的问题，在末端供暖方式选择时需要考虑能够适应热泵热源的特性。另外燃气灶具改为电灶具也是必然的选择。

　　建筑中可再生能源和余热废热的综合利用也是能源结构调整的一项重要内容，可再生能源利用包括可再生能源发电（光伏发电、小型风力发电、生物质发电）、供冷和供热（太阳能、土壤源热泵、空气源热泵、水源热泵等）、太阳能生活热水。目前由于受到初投资等方面的原因，可再生能源的利用率很低，大部分建筑仅满足国家和地方节能设计标准的基本要求。那么在低碳背景下，国家和地方的节能设计标准和绿色建筑评价标准将会进一步提高建筑可再生能源的利用率，对建筑的节能减排起到积极的作用。此外还需要发掘并利用各种余热废热，比如热电厂和工厂的余热用于供暖系统，冷水机组的冷凝水用于生活热水预热等等，也可以起到有效的节能减排的效果。

　　在低碳背景下实现建筑用电的电气化，必然要求电力系统的脱碳，需要通过减少煤电，大力发展光伏发电、风力发电等可再生能源发电方式实现。另外国家大力发展电动汽车，将会配置大量的充电桩，对用电量需求也非常大，建筑行业电气化也将带动电力行业的快速发展。

　　据统计2018年全国建筑运行能耗为10亿tce，占全国能源消费总量的21.7%，能耗总量还是比较大的，是建筑碳达峰和碳中和进程中需要解决的最大问题。我国建筑节能工火狐电竞作从1985年开始，经过30多年的不断努力，建筑能耗水平持续下降。但是近年来随着我国经济的发展和城镇化的进程，建筑规模不断扩大，造成建筑运行能耗总量增长较快。对于建筑能耗现状，我们必须从建筑生命全周期的各个阶段采取有效措施和技术手段，不断降低建筑能耗水平。建筑规划设计阶段所采取的节能措施是最有效的，而且国家和地方相关部门也制定多项节能设计标准和绿色建筑评价标准。对于建筑机电行业而言，从设计角度出发能够采取的主要节能措施有以下几方面的内容：

　　1）目前国家和各地方现行的节能设计标准对于建筑围护结构热工性能仍有提高的空间，可以进一步优化建筑围护结构的热工性能，降低供暖和空调负荷。

　　2）采用高性能的冷热源设备，进一步提高冷水机组、锅炉、多联机、分体空调、燃气壁挂炉等冷热源的性能系数。

　　3)供暖空调水系统采用大温差供冷（供热）、水泵和风机采用变频技术等技术措施降低供暖空调系统的输配能耗。

　　4）充分利用自然条件，降低过渡季节和冬季暖通系统能耗，比如全空气空调系统能够实现全新风运行或可调新风比运行方式，充分利用过渡季节室外空气冷量，减少了冷水机组的运行能耗。

　　5）充分利用光伏发电、太阳能热水系统、热泵空调系统等可再生能源，减少建筑对传统能源的消耗。

　　7）建立建筑楼宇自控与能源管理系统，实现机电系统的检测和监控，有利于合理利用能量，实现系统的节能运行。

　　从建筑材料的碳排放看来，钢铁、水泥、玻璃是建筑材料中碳排放最重要的来源，对于机电行业而言，目前建筑中机电管线大量使用钢制管材，降低钢制管材的需求并寻求采用新型管材来替代钢制管材是低碳背景下建筑机电行业发展的一个重要方向。对于新型管材，一方面要考虑选择在前期制造过程中碳排放量少的材料，另外一方面也要考虑其在建筑生命周期内终身的碳排放量，选择耐腐蚀、抗老化、耐久性好、节能环保的管材和管件。

　　目前供暖和空调水系统的管材主要采用镀锌钢管、无缝钢管、螺旋焊接钢管等，由于钢管的耐腐蚀性较差，正常使用寿命约为15-20年，而建筑设计年限通常为50年，那么在建筑生命全周期内供暖和空调用钢管要至少要更换一次。随着塑料管材的发展，国内外一些专业厂商对塑料管材进行了不断地研究和创新，已研发出能够普遍适用于供暖和空调水系统的复合塑料管，在满足一定温度和压力的条件下，管材使用寿命可长达50年。这类复合塑料管材具有使用寿命长，导热系数低，耐腐蚀性好，水阻小、重量轻等优势，具有明显的节能环保特点，目前这类管材已经逐步推广使用，是钢质管材的替代产品。

　　在国家加快发展装配式建筑、推进建筑业转型升级的政策下，近年来我国建筑机电行业的装配式技术也得到了很大程度的发展，已经从劳动密集型的传统行业向智能建造的工业化方向发展。机电装配式技术具有提高施工质量、提高施工效率、减少资源能耗、降低施工成本、优化施工管理等方面优势，在我国建筑机电工业化的进程中起到非常重要的作用，而且也是建造阶段实现节能减排和绿色建造的重要技术手段。

　　集成化设计、标准化预制、装配式施工、信息化管理、智能化应用是当前建筑机电行业发展的主要方向和目标。从目前我国大型建筑项目机电施工情况来看，装配式技术已经得到广泛的应用，特别是装配式机房、装配式泵组、预制管组等技术已经非常成熟；智能化风管生产线、智能化管道生产线、智慧仓库等硬件设施也已经得到推广应用；BIM技术作为装配式技术的重要工具和技术手段，在管线综合、碰撞检查、施工模拟、预制加工、三维交底、运行维护等方面提供技术保障。

　　我国建筑机电行业工业化刚起步，虽然装配式技术以及配套的软硬件条件取得了一定的进展，但是建筑机电行业整体装配率还是比较低的，需要推动全行业的装配式技术应用和创新，不断推动建筑机电工业化的发展。

　　据统计国内大部分建筑的运行并不节能，即使一些采用了高效机电设备和大量节能措施的新建建筑，其运行能耗也并未能达到比较理想的状态，甚至处于高能耗的运行状态。造成建筑运行能耗高的原因是多方面的，比如设备选型普遍偏大，系统调试不到位，自控系统不完善，运行管理水平低等各方面的原因；但是对于一个既有的建筑，如何将运行能耗降低到合理的水平范围内，需要不断完善机电系统的智慧运维体系和自控程度，建立运行能耗平台，通过节能监测和检测发现存在的问题，并通过节能调适和改造等一系列技术手段持续改善运行状态，将建筑运行能耗控制在合理水平范围内。例如我司承建的广西南宁吴圩机场竣工后两年期间，空调系统整体运行能耗偏高，高于行业平均水平。为此业主期望在不影响机场空调系统正常运行和室内舒适度的情况下，通过采取节能调适和改造等手段，降低空调系统运行能耗。项目团队通过查看现场空调系统实际运行状态和分析历史运行数据，发现空调系统主要存在自控不完善、水力平衡度差、空调末端控制精度低、冷水机组能效低等对节能运行有较大影响的问题。并有针对性地采取以下节能调适措施：1）基于机房群控系统中冷水机组的历史运行数据和趋势线，分析设计工况和实际运行工况的差异，结合冷水机组性能曲线，优化冷源群控策略和控制参数，确保了冷水机组持续处于高效运行状态。2）基于空调机组、新风机组等末端空调设备的历史运行数据，分析设计负荷和实际负荷的差异，并计算空调水系统实际需求流量，结合平衡阀和调节阀的特性曲线，对空调水系统进行二次调试，确保空调水系统水力平衡及末端空调设备处于最小资用压差运行状态。3）空调循环水泵频率由空调水系统供回水总管压差控制改为最不利环路压差控制，进一步降低空调水泵的运行能耗。本项目节能调适历时约12个月，对比前两年的同期空调能耗在客流量提高了9.77%，而空调系统能耗却降低了19%，可见机电系统在运行期间需要不断进行节能诊断、调适、改造，从而使得机电系统处于持续高效和节能运行状态。

　　对于高耗能的建筑行业，节能减排势在必行，建筑机电行业首当其冲。国家和地方将会陆续出台一系列的能源政策和更为严格的节能减排措施来限制和降低建筑能耗，建筑机电行业在高速发展的同时，将会更注重高质量的发展，这将对建筑机电行业带来巨大的挑战，建筑机电新技术、新材料、新设备、新工艺、节能等方面将会迎来重要的发展机遇，同时也将促进建筑机电相关产业的技术升级。

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