“雙碳”背景下建筑施工節(jié)能減排策略

摘要：隨著城市日益發(fā)達和工業(yè)化不斷推進，由人類活動所排放的大量溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應已被證實是全球變暖的重要原因，建筑領(lǐng)域是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要一環(huán)。通過文獻分析法、案例分析法總結(jié)項目全生命周期降碳、減碳措施，以建筑業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標引領(lǐng)和問題導向，探索建筑企業(yè)實施綠色建造的主要路徑，同時結(jié)合某大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園項目提出建筑施工環(huán)節(jié)具體的節(jié)能降碳措施，為企業(yè)實行低碳建造工作提供參考。

關(guān)鍵詞：雙碳；低碳施工；低碳建筑；大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園；綠色施工；碳匯

引言

20世紀90年代至今，全球范圍內(nèi)的能源消耗年增長率已超30%，其中建筑領(lǐng)域的能耗占比在持續(xù)急劇上升。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《2022年全球建筑建造業(yè)現(xiàn)狀報告》，建筑行業(yè)消耗大量能源，約占全球能源消耗總量的30%以上，碳排放量約占全球總量的40%?！?022年中國建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，“2020年中國建筑全過程碳排放總量為50.8億t，占全國總碳排放量比例為50.9%”[1]。因此，碳排放研究已成為當下研究重點，從國家到區(qū)域再到城市和農(nóng)村都開始了低碳發(fā)展模式的探索[2]。

建筑施工期間由于會使用多種施工機械、設(shè)備、能源、材料，因而會造成大量溫室氣體的排放。目前，建筑業(yè)的“雙碳”目標能否達成決定著全社會的“雙碳”目標達成效率和質(zhì)量，因此控制建筑工程碳排放至關(guān)重要[3]。建材工業(yè)的高碳排放特性導致無法實現(xiàn)徹底的碳減排，使得難以僅靠控制自身碳排放實現(xiàn)建材行業(yè)“雙碳”目標，因此對建材生產(chǎn)行業(yè)如何實現(xiàn)“雙碳”目標還需要開展持續(xù)、深入、系統(tǒng)的研究[4]。據(jù)統(tǒng)計，至2021年末，我國建筑面積已超過700億m2，每年新增建筑面積超過40億m2 [5]。因此，在建筑施工環(huán)節(jié)開展有效的節(jié)能降碳減排措施，對建筑企業(yè)實施綠色建造的主要路徑探索具有重要意義。

1建筑施工現(xiàn)狀問題

一是，目前建筑行業(yè)發(fā)展較粗放，雖然市場主體較大，但生產(chǎn)方式未形成規(guī)?；蜆藴驶?，導致在建筑生產(chǎn)過程中效率不高、管理不到位、產(chǎn)品質(zhì)量合格率低、資源浪費、環(huán)境污染等一系列問題[6]。二是，材料的生產(chǎn)、運輸，建筑設(shè)計、施工、運營、維護的各個環(huán)節(jié)未形成有機統(tǒng)一的協(xié)作體系[7]。三是，土建施工領(lǐng)域目前普遍還依靠傳統(tǒng)施工工藝和管理組織，項目各參與方對綠色施工、低碳建造等理念尚未重視，對低碳技術(shù)的探究和應用缺乏主觀能動性[8]。

2建筑節(jié)能減排應對策略

對于建筑工程企業(yè)而言，低碳的關(guān)鍵節(jié)點就是節(jié)能減排與碳中和。結(jié)合項目全生命周期的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營和維護拆除等階段，歸納如圖1所示的項目全生命周期減碳路徑。

2.1規(guī)劃決策階段

2.1.1明確低碳建設(shè)目標

建設(shè)單位在策劃階段應為項目整體目標設(shè)定基調(diào)，將低碳建設(shè)理念融入到規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營的項目全生命周期中，確立項目管理模式和管理組織構(gòu)架，選擇兼顧經(jīng)濟效益和技術(shù)水平的技術(shù)措施，制定建造過程關(guān)鍵節(jié)點和指標等，并編制低碳建造實施路徑，起到頂層規(guī)劃引領(lǐng)作用。

2.1.2提高建筑使用壽命

規(guī)劃延長建筑的使用壽命，在一定程度上減少工程重復建設(shè)，同時避免因拆除而產(chǎn)生大量的建筑垃圾，從而最大限度地減少碳排放。

2.2 建筑設(shè)計階段

2.2.1整體規(guī)劃與可持續(xù)性考慮

選擇可最大限度利用風光等自然資源的地理位置，減少照明和通風采暖的電氣設(shè)備使用。在總體規(guī)劃布局中，考慮后期使用便利性，減少無必要的交通運輸耗損。

2.2.2制定低碳路線

各參與專業(yè)應以建筑師為主導，開展各自專業(yè)的規(guī)劃策劃工作，圍繞低碳發(fā)展關(guān)鍵因素，制定低碳設(shè)計策略，最終以技術(shù)措施形式形成低碳路線指導文件。各專業(yè)在設(shè)計過程中應統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，在各設(shè)計環(huán)節(jié)實現(xiàn)高度統(tǒng)一。

2.2.3選用低碳材料及設(shè)備

建筑工程企業(yè)應充分使用綠色建材，管控建筑材料質(zhì)量，讓綠色建材在建筑建設(shè)全過程中持續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用。如，根據(jù)空間大小和使用人數(shù)挑選空調(diào)設(shè)備，選用可根據(jù)建筑室內(nèi)溫度自行調(diào)節(jié)運行狀態(tài)的智能化空調(diào)，在滿足功能需求的同時節(jié)省能耗[9]。

2.2.4提升新能源使用比例

發(fā)展清潔能源是助力實現(xiàn)“雙碳”目標的有效途徑，設(shè)計中應提高太陽能、風能等清潔能源的使用比例。

2.2.5融入建筑碳匯

著重在建筑項目范圍內(nèi)，利用植物光合作用固碳。場地綠化設(shè)計中應推行生態(tài)優(yōu)先、復層結(jié)構(gòu)的理念，模擬自然群落，豐富生物多樣性，提高場地植物密度。同時，應保護項目中場地內(nèi)原有林地、草坪，提高觀賞性同時增強生態(tài)穩(wěn)定性和固碳能力。

2.3 建筑施工階段

施工階段的碳排放措施主要應結(jié)合項目各參與方，如勘察和設(shè)計單位、建設(shè)單位、企業(yè)自身管理、四類供商管理，大體上可以歸納為“3+1+4”[10]。

2.3.1搭建協(xié)同平臺

以各參建方為主體，建立綠色建造管理體系，制定評價體系和考核機制，依托智慧管理平臺和系統(tǒng)，發(fā)揮信息化、自動化技術(shù)手段，實現(xiàn)精準高效、綠色安全的運營管理。密切關(guān)注碳排放水平較高的合作企業(yè)，如鋼筋、水泥、玻璃等。

2.3.2碳足跡監(jiān)測

使用數(shù)字化設(shè)備及軟件對施工過程中的材料生產(chǎn)、運輸及機械的使用所產(chǎn)生的碳排放進行跟蹤監(jiān)測，并對結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析和研判以及糾正偏差，最大限度節(jié)材、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)省人力和設(shè)備資源。選擇環(huán)保節(jié)能綠色建材，不僅可降低施工階段能耗，還能保護環(huán)境，有助于社會健康穩(wěn)定發(fā)展[11]。

2.3.3減少廢棄物

施工中應對不同建筑垃圾分類存放、分類管理，實現(xiàn)垃圾資源化處理，盡可能減少碳排放及廢棄物排放，增加廢物回收循環(huán)利用率，最大限度降低建筑垃圾對環(huán)境的影響。

2.3.4施工場地能源管理

可通過使用太陽能、風能等可再生能源來滿足施工現(xiàn)場所需的能源，降低對傳統(tǒng)能源的使用。同時，在施工過程中及時關(guān)停不必要的耗能設(shè)備，盡可能節(jié)約能源。

2.4 運營階段的可持續(xù)性

依托智慧管理平臺和系統(tǒng)，發(fā)揮信息化、自動化技術(shù)手段，建立起低碳建造管理體系，進行能源效率評估和監(jiān)測，確保建筑物的能源消耗符合低碳目標值。同時，對建筑進行適當節(jié)能改造并盡可能延長使用壽命，從而最大限度降低能源消耗和減少污染。

3工程案例分析

3.1 案例背景介紹

某大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園項目位于甘肅省，園區(qū)總用地面積約110畝，建筑總面積約9萬㎡，建設(shè)內(nèi)容包括4棟數(shù)據(jù)中心和1棟辦公大樓。

3.2 案例中低碳施工策略

項目主要通過規(guī)劃、設(shè)計、施工3個環(huán)節(jié)展開低碳建造。施工過程中產(chǎn)生碳排放主要來自于建材的生產(chǎn)、運輸、施工設(shè)備的運行等方面。項目施工現(xiàn)場減少碳排放應對策略與措施，如表1所示。

3.2.1合理布局

項目選址在甘肅省，可再生能源豐富，廠址所在地常年平均氣溫約為10℃，利于運營期間機房散熱，降低能源消耗；場地平坦，高差較小，工程開挖土石方經(jīng)均衡調(diào)配后無廢棄土方產(chǎn)生，有效減少施工環(huán)節(jié)的碳排放；建設(shè)過程中動態(tài)優(yōu)化平面布置，提高場地利用率。項目遵從施工規(guī)模和實際施工狀況，合理謀劃大型施工機械設(shè)備的數(shù)量和運輸路徑，將施工過程中的碳排放和能耗降至較低水平。

3.2.2運用數(shù)字化技術(shù)

采取BIM技術(shù)，對各專業(yè)管線進行綜合深化設(shè)計及對設(shè)備和管路進行設(shè)計復核等工作，以“全員、全過程、全專業(yè)、全范圍”的總體原則，構(gòu)建智慧運維模型等有效指導現(xiàn)場施工，提升工作效率。運用軟件制定項目施工進度路線，結(jié)合進度路線合理配置人工、材料和機械等資源。統(tǒng)籌資金、施工場地及各相關(guān)方關(guān)系，保證施工的連續(xù)性和均衡性。在施工現(xiàn)場裝備智能監(jiān)測設(shè)備，結(jié)合計算機軟件技術(shù)，建立以數(shù)字化的方式對施工現(xiàn)場能耗、水耗等各項關(guān)鍵指標數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測、記錄、統(tǒng)計、分析、評價和預警的監(jiān)測系統(tǒng)和評價體系。

3.2.3精準施工節(jié)省資源

對鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)、機電、幕墻等專業(yè)應用建立加工模型，并導出下料數(shù)據(jù)，達到省人工、省原材、保質(zhì)量、優(yōu)管理等成效。建立低碳建造標準化管理實施細則，將標準化實施流程落實到項目管理的各個環(huán)節(jié)，應用建筑業(yè)新技術(shù)，高效有序推進過程低碳建造，積極推廣應用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝的“四新”計劃；在滿足周轉(zhuǎn)材料性能要求的情況下提高周轉(zhuǎn)材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)，強化工作人員的節(jié)能環(huán)保理念，優(yōu)化下料尺寸，減少材料損耗，盡可能利用邊角廢料。

3.2.4節(jié)能設(shè)備和技術(shù)的應用

項目采用綠色建筑本體設(shè)計、區(qū)域集中供冷技術(shù)、光儲直柔配電技術(shù)、智慧能源系統(tǒng)等技術(shù)手段，使建筑節(jié)能率遠高于傳統(tǒng)建筑。除此之外，項目中還充分應用太陽能路燈、聲控感應節(jié)能燈、智能定時插座、太陽能熱水器等一系列低碳建造措施，實現(xiàn)節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地，充分契合“四節(jié)一環(huán)?！钡牡吞祭砟?。

3.2.5建筑垃圾的回收與利用

在分部分項工程結(jié)束后，及時回收利用剩余的建筑材料，避免浪費及造成額外的生產(chǎn)、運輸碳排放。施工現(xiàn)場及時回收和妥善保存腳手架和梁柱模板，以備后續(xù)周轉(zhuǎn)使用，減少浪費和成本投入。

3.2.6充分利用建筑碳匯

項目選用鄉(xiāng)土植物，根據(jù)場地布置，結(jié)合園林功能需求，盡可能擴大園區(qū)綠化面積，選用耐寒、耐旱、碳匯能力強的植物品種。如，本項目共采用元寶楓、旱柳、國槐等23個植物品種，布置多層次立體綠化景觀，在提升園區(qū)整體景觀效果的同時，貢獻了良好碳匯效果。

3.3 施工節(jié)能減排結(jié)果

經(jīng)過一系列低碳措施的實施，某大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園項目在建造過程中取得了較好的節(jié)能減排效果。據(jù)初步測算，項目滿足近零能耗建筑節(jié)能標準，有效降低了碳排放水平。

結(jié)語

“雙碳”目標的提出對社會各行業(yè)帶來了顯著影響，特別是建筑業(yè)，因此建筑企業(yè)可從建設(shè)項目的規(guī)劃決策、設(shè)計、施工、運營等階段入手，通過合理規(guī)劃、有效組織、采用數(shù)字化技術(shù)、提高新能源配比、應用建筑碳匯、實施綠色建筑標準等一系列措施，多方位、全要素、全過程協(xié)調(diào)統(tǒng)一推進低碳建造工作，為建筑“雙碳”目標的早日實現(xiàn)作出最大貢獻。

參考文獻

[1]國家統(tǒng)計局能源統(tǒng)計司.中國能源統(tǒng)計年鑒 2021[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2022.

[2]曲辰，牛萌，孔柏涵.園林工程項目碳排放測算研究與進展[J].市政技術(shù)，2023，41（12）：179-187.

[3]馬瑩.建筑工程施工階段碳排放研究進展[J].山西建筑，2023，49（23）：23-28.

[4]毛志兵.“雙碳”目標下的中國建造[J].施工企業(yè)管理，2021（10）：54-56.

[5]楊斌，楊海軍，喬振勇，等.“雙碳”目標下國有大型建筑企業(yè)應對策略研究[J].四川建筑科學研究，2022，48（04）：72-80.

[6]李叢笑，張愛民，薛艷青，等.“雙碳”戰(zhàn)略下綠色建造發(fā)展路徑研究[J].施工技術(shù)（中英文），2022，51（01）：4-7.

[7]劉妍妍，武艷麗.“雙碳”戰(zhàn)略下建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同實施綠色建造的關(guān)鍵路徑研究[J].建設(shè)科技，2022（16）：26-31.

[8]陳緒德.落實“雙碳”目標，推進低碳技術(shù)在電網(wǎng)建設(shè)項目中的應用[J].項目管理評論，2022（42）：18-20.

[9]張希何.建筑工程綠色施工技術(shù)創(chuàng)新與節(jié)能環(huán)保措施分析[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?021，2（21）：150-151.

[10]李宮覓.建筑施工碳排放計算與管理策略研究[D].成都：電子科技大學，2023.

[11]余成江.“雙碳”目標下的綠色建筑材料在土木工程中的應用研究[J].建設(shè)科技，2023（04）：98-100.

作者簡介

朱真勇（1991—），男，漢族，安徽六安人，工程師，碩士，研究方向為綠色低碳施工管理。