第二章 中国建筑能耗形势与节能策略研究

第一节 中国建筑能耗总体形势(1)

一、中国建筑领域基本现状

我国建筑业的规模随着快速城镇化的进程而不断增长。2001—2015年,我国每年的建筑竣工面积增长近一倍,2015年的新建建筑竣工面积达27.9亿m2,其中住宅建筑约占64%,公共建筑约占36%(见图2-1)。截至2015年,我国建筑面积总量约为573亿m2

图2-1 中国各类民用建筑竣工面积(2001—2015年)[1]

随着建筑规模的增长,建筑能耗也有了大幅攀升。一方面,大量新建建筑在建造阶段需要消耗大量的建材和能源;另一方面,更多的建筑意味着在运行阶段需要消耗更多能源来满足空调、通风、采暖、照明、炊事和生活热水等各项服务功能。

建筑业建造能耗包括建材生产能耗和施工阶段能耗两部分。根据清华大学建筑节能研究中心的估算(方法参见文献[2]),2014年我国建筑业建造能耗达到11.7亿tce,与10年前相比翻了一番多(见图2-2),约占全社会一次能源消耗的27.5%。建造能耗中93%为建材的生产能耗,在建材的生产过程中同时产生大量的二氧化碳排放。据估算,2014年我国建筑业建造相关的碳排放总量达38亿t CO2,超过我国碳排放总量的1/3。

图2-2 建筑业建造能耗(2004—2013年)[1]

建筑业包括建筑和基础设施建设,其中建筑的建造能耗是主要部分,占建筑业建造能耗总量的65%以上(见图2-3)。2014年新建建筑的建造能耗为6.7亿tce,约占全社会总一次能源消耗的16%,产生的碳排放约为22亿t CO2

图2-3 建筑建造能耗和基础设施建造能耗(2004—2013年)[1]

二、中国建筑运行能耗现状

在各类民用建筑中,为居住者或使用者提供采暖、通风、空调、照明、炊事和生活热水,以及其他为了实现建筑的服务功能所消耗的能源,称为建筑的运行能耗。考虑到我国南北地区冬季采暖方式的差别、城乡建筑形式和生活方式的差别,以及居住建筑和公共建筑人员活动及用能设备的差别,在建筑节能研究领域一般将我国的建筑用能分为四大类,分别为北方城镇供暖用能、城镇住宅用能(不包括北方地区供暖)、公共建筑用能(不包括北方地区供暖)、农村住宅用能。

1. 北方城镇供暖用能

北方城镇供暖用能是指采取集中供暖方式的北方地区的冬季供暖能耗,包括各种形式的集中供暖和分散采暖。地域涵盖北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆的全部城镇地区,以及四川的一部分。西藏、川西、贵州部分地区等,冬季寒冷,也需要供暖,但由于当地的能源状况与北方地区完全不同,其问题和特点也很不相同,需另外讨论。将北方城镇供暖部分用能归为单独一类的原因,是由于北方城镇地区的供暖多为集中供暖,包括大量的城市级别热网与小区级别热网。与其他建筑用能以楼栋或以户为单位不同,这部分供暖用能在很大程度上与供暖系统的结构形式和运行方式有关,并且其实际用能数值也是按照供暖系统统一统计核算,所以把这部分建筑用能作为单独一类,与其他建筑用能区别对待。

2. 城镇住宅用能(不包括北方地区供暖)

城镇住宅用能是指除了北方地区的供暖能耗外,城镇住宅在其他方面所消耗的能源,包括家用电器、空调、照明、炊事和生活热水,以及南方地区的冬季供暖能耗。城镇住宅使用的主要商品能源种类是电力、燃煤、天然气、液化石油气和城市煤气等。南方地区,特别是夏热冬冷地区的冬季供暖绝大部分为分散形式,热源方式包括空气源热泵、直接电加热等针对建筑空间的供暖方式,以及炭火盆、电热毯、电手炉等各种形式的局部加热方式。

3. 公共建筑用能(不包括北方地区供暖)

这里的公共建筑包含办公、商业、旅游、科教文卫、通信及交通运输等多种类型的建筑。农村公共建筑在用能特点、节能理念和技术途径等方面与城镇公共建筑并无太大差异,所以此类中涵盖了城镇地区和农村地区的公共建筑。除了北方地区的供暖能耗外,公共建筑内产生的各类能耗,如空调、采暖(南方地区)、通风、照明、插座、电梯、炊事、各种服务设施等都归于此类。公共建筑使用的商品能源种类是电力、燃气、燃油和燃煤等。

4. 农村住宅用能

农村住宅用能是指农村家庭生活所消耗的能源,包括炊事、供暖、降温、照明、热水和家电等。农村住宅使用的主要能源种类是电力、燃煤和生物质能(秸秆、薪柴),其中的生物质能部分能耗不纳入国家能源宏观统计。

本节的建筑能耗数据来源于清华大学建筑节能研究中心建立的中国建筑能耗模型(China Building Energy Model, CBEM)的研究结果。2001—2015年,我国建筑能耗总量及电力消耗量均大幅增长(见图2-4)。

图2-4 中国建筑运行消耗的一次能耗和总用电量(2001—2015年)[3]

如表2-1所示,2015年,我国建筑运行总商品能耗为8.58亿tce(2),约占全国能源消费总量的20%,建筑运行的总碳排放为22.2亿t CO2

表2-1 中国建筑能耗(2015年)[1]

我们将四部分建筑能耗的规模、强度和总量表示在图2-5中,横向表示建筑面积,纵向表示建筑能耗强度(单位面积能耗),每个方块的面积即是该部分的建筑能耗总量。城镇住宅和农村住宅的面积最大,公共建筑和北方城镇供暖的能耗强度则较高,因此从用能总量来看,四部分能耗的体量接近,各占建筑能耗的1/4左右。

图2-5 中国建筑能耗(2015年)[1]

2001—2015年,除农村生物质能持续降低外,四个用能大类的能耗总量都有明显增长(见图2-6、图2-7和图2-8),且存在以下特点。

图2-6 2001—2015年各用能分类的能耗总量逐年变化[1]

图2-7 2001—2015年北方供暖和公共建筑单位平方米能耗强度逐年变化[3]

图2-8 2001—2015年住宅单位户能耗强度逐年变化[3]

• 北方城镇供暖能耗强度较大,近年来持续下降,显示了节能工作的成效。

• 公共建筑单位面积能耗强度持续增长,各类公共建筑终端用能需求(如空调、设备和照明等)的增长,是建筑能耗强度增长的主要原因,尤其是近年来许多城市新建的一些大体量且应用大规模集中系统的建筑,能耗强度大大高出同类建筑。

• 城镇住宅户均能耗强度增长,这是由于生活热水、空调、家电等用能需求增加,夏热冬冷地区冬季供暖问题也引起了广泛的讨论;由于节能灯具的推广,住宅中照明能耗没有明显增长,炊事能耗强度也基本维持不变。

• 农村住宅商品能耗增加的同时,生物质能使用量持续快速减少,在农村人口减少的情况下,农村住宅商品能耗总量大幅增加,全国平均的农村户均商品能耗已经与城镇住宅户均商品能耗水平一致,甚至有超过城镇的趋势。