零碳共创 | 奥雅纳发布《中国建筑与环境净零技术发展前瞻》

关注我们，塑造更美好的世界

©  Arup

▲ 奥雅纳日前于上海国际碳中和博览会发布《中国建筑与环境净零技术发展前瞻》报告

奥雅纳提出遏制和扭转大气碳排放量上升的三种互补策略：Reduce——减少排放、Restore——修复生态、Remove——工程除碳，即3Rs，为实现净零排放必须采取的行动提供明确路径。

日前，奥雅纳创研院发布《中国建筑与环境净零技术发展前瞻》报告。基于3Rs策略，报告深入洞察中国建筑环境实现碳中和目标所需关键措施和技术的发展前景。研究报告强调基于建筑环境全系统和全生命周期的减碳行动，为低碳技术的发展应用提供更广泛的视角，借助理念和技术创新，促进中国建筑行业的低碳转型。

扫描二维码，关注奥雅纳官方微信

回复“ 3Rs ”下载前瞻报告

3Rs

实现净零目标的路径

建筑环境与全球每年至少40%的碳排放量有关。为实现将全球气温升幅控制在比工业化前水平高1.5°C以内的目标，深度、长期的系统性行业变革已刻不容缓：我们需要在未来十年内从根本上改变我们规划、设计、建造和使用建筑物和基础设施的方式；同时，我们必须遏制生物多样性的丧失，修复已经对生态系统和大气造成的损害。

由此，所需的转型规模是前所未有的——从我们的生活方式、我们的建筑环境，到我们如何保护和使用自然资源。

©  Arup

▲ 遏制和扭转大气碳排放量上升的三种互补策略——3Rs

首先，必须“关掉水龙头”——当务之急是通过大幅和快速减少碳排放，来减缓并最终阻止大气中碳的积累。

但我们不可能完全不排放二氧化碳，且已经排放的碳将继续推动全球变暖。在减少排放的同时，我们必须“扩大排水口”，考虑如何把这些不得不排放的二氧化碳固定下来——修复生态系统，增强森林、湖泊、海洋等自然生态系统的固碳能力。

然而，仅靠深度和快速的减排和生态修复，不太可能在2050年实现大气碳浓度的下降。因此，我们还需要利用技术和工程开发等创新方法，从大气中移除碳，并将其永久封存。

©  Arup

▲ 实现净零排放的3Rs路线图

正如上图所示，我们必须在全生命周期和全系统基础上开展行动，尤其需要尽一切努力减少运营碳排放和隐含碳排放，避免过度依赖碳汇和碳捕集。只有这样，才能利用修复自然环境和人为工程技术从大气中去除碳，以抵消残余排放。

©  Arup

▲ 建筑单体或系统的整个生命周期内，各阶段减少隐含碳和运营碳的潜力

研究和实证表明，在建筑生命周期的早期存在更多的减排机会，应结合多方面考虑，从而形成有效的脱碳方案。例如通过被动式设计、提高系统运行效率来减少运营碳排放；结合优化设计、使用低碳材料、采用循环经济理念、促进模块化组件化建设等方式，最大限度减少隐含碳排放。

3Rs

低碳技术发展趋势调研

在“双碳”目标背景下，未来10年是我国低碳技术发展的重要机遇期。根据中国建筑节能协会发布的报告，2020年中国建筑全过程碳排放为50.8亿吨，占全国碳排放总量的50.9%。

©  中国建筑节能年度发展研究报告2021

▲ 2020年中国建筑与建造碳排放

中国建筑业要实现碳中和，需要转变“大量建设、大量消耗、大量排放”的发展方式，向绿色低碳可持续发展全面转型。实现这样的转变，需要创造性的调整和技术创新。

但目前，中国建筑业实现碳中和的技术路径尚未得到充分研究，业界对于建筑低碳技术的发展状况还不够了解。因此，奥雅纳创研院与北京交通大学碳中和科技与战略研究中心合作开展了“中国建筑环境脱碳路线图和技术准备评估”专题研究，运用3Rs策略构建低碳技术评估体系，进行综合、多维度量化评估。

该研究邀请了近百位业界专家参与建筑与环境减碳技术成熟度评价问卷调研。

©  Arup

▲ 调研结果 - 减排影响力及技术成熟度

调研结果显示，Reduce及Restore的相关技术渐趋成熟，有望加强应用推广的力度，而Remove相关技术较多处于研究试验阶段，仍需更多应用实证。

©  Arup

▲ 调研结果 - 3Rs技术矩阵，减碳贡献度及技术成熟度分析

上图展示了32项3Rs技术的影响力分布，矩阵凸显出不同的技术需要相应的策略支持，为其发展应用做好准备，以便在迅速变化的技术环境中抓住机会。“工程除碳”的技术手段需要与“减少排放”和“修复生态”同步开发，部署最合适的措施，才能有望在十年内取得收效。

3Rs

协同发展未来情景

在可见的未来，3Rs技术将融入各类已建及新建的项目，亦将触及生活的各个层面，牵动整个城市：为包括能源结构、交通出行、及居住模式等带来影响。

减碳措施将打破城市建筑环境与温室气体排放的必然关联。若把Restore（修复生态）及Remove（工程除碳）策略和措施纳入城市规划及设计中，可以在不同建筑环境尺度上探索并实践可能的创新解决方案。根据当地情况、价值观和优先事项进行技术的试验和调整。

可能的未来情景

建筑用能淘汰煤炭、天然气等化石能源，更广泛地应用洁净和可再生能源。实现全面电气化，汇入智慧管理，可最大限度减少运营能耗。采用光储直柔技术的建筑，可以实现24小时按照可再生能源发电规律或电网调节指令进行连续调节。充分利用核电、工业和火电余热，建立余热共享系统，经过热泵变换，满足中国北方建筑供热需求，从而实现零碳供热。减碳力度更多集中在建材的生产过程中，转向再生利用，进行更新设计而不是重建。将更多在地资源及可再生的生物质材料用于建筑，建造过程亦形成标准化及工业化。

自然生态融入城市及建筑设计，蓝绿建设普遍化，生态海岸比例增加，旧有建筑及材料被活化成生态建设的一环，如人工珊瑚礁鱼礁等。在城市中建设有生态走廊，连接生活环境与自然保护地，亦有持续发展的物料供应规划，如为植林作木构建筑的修缮准备。

碳捕集技术开始在固定的点源排放上应用，包括电力及钢材等相关重工业，海边出现微藻固碳及封存的实验设施。再利用技术在更多场景进行试验应用，尤其是结合在建材之中，包括如矿化，及通过电化学转化生产甲烷、甲醇和一氧化碳等化学原材料。碳捕捉技术也试验应用于都市中，走向小型化。

向下滑动查看所有内容

报告中提出了一系列未来研究领域和应用场景，包括：与当地气候相适应、形式和品种多样的持续吸收碳的材料及建筑，以及再生建筑、基于自然的解决方案、无废循环性、经济可负担性、集群脱碳性等。

滑动查看更多

©  Arup

持续吸收碳的材料和建筑

碳捕集及储存的建筑

©  Arup

再生建筑

模仿自然的生物技术，可净化空气的建筑表层，水净化的结构

©  Arup

基于自然的解决方案（NbS）

依靠自然的力量和基于生态系统的设计

目前，尚未成熟的双碳关键技术贯穿建筑环境全生命周期，凸显了各领域共同努力，以实现技术突破和应用的必要性和紧迫性。

使用3Rs路线图可帮助建筑与环境各领域机构发展和加速有效的脱碳行动，形成科学的、可执行的策略和行动方案。未来，我们将继续与优秀的合作伙伴携手践行创新理念，将奥雅纳深厚的工程技术、专业经验与趋势研究相结合，促进中国建筑行业的低碳转型。

关于奥雅纳创研院

奥雅纳创研院通过前瞻洞察、研究开发、创新以及知识和信息管理，推动公司的卓越发展。奥雅纳创研院的前瞻和研究团队助力各类企业理解趋势，探索新想法并从根本上重新思考各个产业的未来，并反馈到我们对建筑环境的设计之中，与客户共同塑造更成功、更可持续的未来。

了解更多关于研究报告及合作信息

欢迎垂询：

谢丹 （Eva Xie）

奥雅纳高级前瞻咨询顾问

Eva-d.xie@arup.com

贺雪梅

奥雅纳创研院中国区经理

Xue-mei.he@arup.com

相关阅读