合肥中海尚錦花園綠色住宅減碳措施及分析

魏緯，張瑞華 ，張云廣，卞維鋒，許浩天

（1.中國海外宏洋集團有限公司，廣東 深圳 518000；2.南京長江都市建筑設計股份有限公司，江蘇 南京 210001；3.安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

0 背景

2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上的講話中鄭重承諾，中國將加強國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭于2030年前達到碳排放量峰值，于2060年前實現碳中和。

面對全球氣候變化的挑戰，減少溫室氣體排放和化石能源消耗成為當務之急，而建筑行業一直以來都是能源消耗和碳排放的主要行業，節能減排任務當為重中之重[1]。據中國建筑節能協會發布的《2020年中國建筑能耗研究報告》數據，2018年全國建筑全過程碳排放總量為49.3億噸，占全國碳排放比重約51.3%，其中建材生產階段及建筑運行階段碳排放強度最高，分別占建筑全過程排放總量的55.2%及42.9%[2]。

圖1 2018年我國建筑全過程碳排放數據分析[2]

以改善人居環境品質以及人民群眾的幸福感和獲得感為前提，建筑行業如何快速實現碳排放達標并進行深度減排，是我國應對氣候變化目標中的重要議題[3]。因此，在建筑行業中如何采取有效的減碳措施，形成一種可復制、可推廣的減碳優化解決方案是我們目前面臨的一個重大課題與挑戰。

合肥中海尚錦花園項目位于安徽省合肥市經開區，是總用地面積約9.6萬㎡，總建筑面積約26.8萬㎡的中大型住宅項目，項目正處于施工階段。項目響應國家節能減碳的號召，應用國家先進施工建造技術（裝配式技術），落實國家綠色節能相關要求，并形成了一套有效、可復制、可推廣的節能減碳措施。具體分析及措施如下。

1 碳排放量的計算方法

建筑行業的全生命周期包括建材的生產運輸、建筑的施工建造、建筑的拆除廢棄、建筑的運營使用，上述各階段均會產生資源和能源的消耗，從而直接或間接造成CO2排放。參照《建筑碳排放計算標準》（GB/T 51366-2019）中有關碳排放總量計算公式中得知：建筑全壽命周期單位面積CO2總排放量（C）為建材生產及運輸階段（CJC）、建造階段（CJZ）、建筑的廢棄及拆除階段（Ccc）、建筑的運營階段（CM）[4]四個階段的總和。計算公式如下：

其中建材生產運輸階段、施工建造階段和建筑運營階段的碳排放量一般占總排放量的95%以上。因此，控制這三個階段的碳排放量成為控制碳排放總量的關鍵[5]。

2 裝配式技術減碳分析

裝配式技術是指把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用構件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成，從而大大減少材料浪費及能源消耗。

本文以該項目中G06#樓棟作為樣本，并采用裝配式建造技術探討如何在設計、生產運輸及施工建造中進行節能減排。主要措施如下。

圖2 某樓棟平面

2.1 項目裝配式方案設計階段

依據合肥市裝配式建筑技術綠色節能設計規則要求，合肥中海尚錦花園項目保溫設計采取夾心保溫做法。其做法較傳統做法具有工業化程度高、保溫集成性好、保溫性能優異、施工工期縮短、能源消耗降低，材料浪費減少等多處優勢，從而達到建筑生產及施工過程中的節能減碳的目標。

2.2 項目施工圖拆分設計階段

裝配式拆分設計是一種對原有土建結構進行拆分再重新組裝的設計技術。在本項目中，基于裝配式少規格、多組合的原則，通過優化豎向構件種類及尺寸、歸并同類型構件等措施，從而達到節約能源，控制碳排放的目標。具體措施如下。

2.2.1 預制剪力墻優化

本項目在滿足裝配率（裝配率50%）的前提下，豎向主體構件的拆分通過優化調整剪力墻墻支長度為一種規格，減少工廠模具成本，提高共模率，減少構件數量。如圖4所示。

圖3 預制構件示意圖

圖4 預制剪力墻優化設計

在運輸車輛類型不變和運輸距離不變的情況下，參照《建筑碳排放計算標準》（GB/T 51366-2019）中建材運輸過程的碳排放計算公式，即

式中：Cys——建材運輸過程碳排放（kgCO2e）；

Mi——第i種主要建材的消耗量（t）；

Di——第i種建材平均運輸距離（km）；

Ti——第i種建材的運輸方式下，單位重量運輸距離的碳排放因子[kg CO2e（/t·km）]。

可知：對預制剪力墻的模數優化設計可以提高構件共模率，減少模具總數，節約模具材料成本，同時模數優化設計可以減少構件生產的數量，在運輸車輛類型（載重等）及運輸距離不變的情況下，減少車輛運送趟數（即總運輸距離減少），從而在建筑生產和運輸階段中減少碳排放，在本項目中此階段碳排放量減少0.25kgCO2/m2。

2.2.2 預制凸窗優化

本項目凸窗構件立面造型較為復雜，其生產便捷性、施工可操作性兩方面因素互相制約，通過對多種構件設計組合和每塊構件成本單價綜合分析后，最終優選出整體預制凸窗做法方案，具體如圖5所示。

預制剪力墻優化減排量計算 表1

圖5 預制凸窗優化設計

相比分開預制，凸窗整體預制具有節省現場吊裝次序、節約安裝時間、窗框可以整體集成等優點，一塊構件可節省三次吊裝時間（節約3/4的吊裝時間），在標準層施工過程中可減少75%的吊裝費用和吊裝所需的人工費用和機械使用費。

在運輸車輛類型不變的情況下，采用與預制剪力墻相同的計算方式，見表2。

預制凸窗優化減排量計算 表2

可知：通過預制凸窗優化設計，采用凸窗整體預制方案可以減少凸窗構件數量及車輛運送趟數，從而減少在建筑生產和運輸階段中的碳排放。本項目中減少碳排放量0.13kgCO2/m2。

2.3 項目深化設計階段

在完成拆分設計的基礎上，深化設計將構件分為七大類：疊合板、空調板、樓梯板、凸窗板、豎向墻板、PCF板、異型構件，每一種類型構件采用國內先進設計理念，并結合遠大住工生產工藝，細致打磨出一套符合工廠生產的構件深化圖紙，并在圖紙繪制過程中保持鋁膜廠家、外掛架單位、總包單位、設計單位之間的緊密溝通。避免施工與設計不交圈所帶來的生產過程中材料資源的浪費等問題。

2.4 項目施工階段

本項目裝配式樓棟較普通現澆住宅整棟搭建懸挑式鋼管腳手架相比，其活動式鋼材外掛架可以隨著樓棟施工進度重復使用。以本項目G06#樓棟（27F）住宅為例，合計可節約20層鋼材腳手架（每層1000m），合計減少鋼材使用量約266.4t，相應二氧化碳減排量368.1t（折合 9.1kgCO2/m2）。

另，裝配式住宅能夠加快施工周期（僅外墻裝飾工程的工期進度就能加快約2/3），顯著減少現場人工工時。同一樓棟（27F住宅）采用裝配式結構共節約鋼筋工432人/天、瓦工1368人/天，能夠有效減少施工過程中的其余碳排放量。

3 綠色節能技術減碳分析

綠色節能技術要求在建筑的全壽命周期內節約資源、保護環境、減少污染，為人員提供健康、適用、高效的使用空間，從而最大限度地實現人與自然的和諧共生。綠色建筑的高質量發展在創造宜居環境的同時，助力實現“雙碳目標”。項目定位為《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2019）三星級標準設計，本項目綜合采用以下綠色技術，并根據《建筑碳排放計算標準》（GB/T 51366-2019）中規定：運行階段的碳排放計算中采用的建筑設計使用壽命按50年計算，具體分析及措施如下。

3.1 高效空調系統

空調機組效率的高低直接影響到空調設備單位時間內的制冷量和制熱量，進而影響到空調能耗的高低。另外，在空調設計過程中，合理的設計室內參數，在很好地滿足人員舒適度的條件下也能達到節能環保的目的，且避免出現“夏天過冷、冬天過熱”現象的出現。

本項目戶內采用多聯機空調系統，IPLV值達到6.6以上，國家規范節能要求為4。通過空調機組的能效提高，可節約采暖空調年耗電量，暖通空調系統節能減排分析如表3。

暖通空調系統減排計算 表3

可知：通過采用高效空調機組，單位面積可節約采暖空調年耗電量9.61kW·h/m2·a，建筑設計使用壽命內減碳量共計389kgCO2//m2。

3.2 空氣源熱泵熱水系統

空氣能熱泵熱水機組是在世界能源日益緊張的形勢下，繼燃氣熱水器、電熱水器、太陽能熱水器之后，誕生的新一代熱水制取裝置。本項目每戶均采用空氣源熱泵提供生活熱水，空氣源熱泵能效為4.4，與常規電熱水器（效率為96%）相比，生活熱水系統減排分析如表4。

可知：通過采用高效空氣源熱泵熱水系統，單位面積可節約生活熱水耗年電量13.91kW·h/m2a，建筑設計使用壽命內減碳量共計563.5kgCO2/m2。在建筑行業中如何采取有效的減碳措施，形成一種可復制、可推廣的減碳優化解決方案是我們目前面臨的一個重大課題與挑戰。

生活熱水系統減排量計算 表4

3.3 節能照明系統

照明系統消耗著大量的電力資源，對照明系統進行有效節約顯得尤其重要。照明設計中對于樓梯間、大廳等公共部位則經常出現照明燈具無人管理導致日夜長明的現象，造成了大量的能源浪費。

本項目照明光源采用LED，大面積照明配電線路采用分組控制方式，便于現場靈活控制，非工作時間時可關掉部分燈具，以便減少電能消耗。合理布置燈具，通過控制燈具開啟，充分利用自然光。主要功能房間的照明功率密度值均達到現行國家標準《建筑照明設計標準》（GB50034）規定的目標值要求。

本項目照明功率密度按相關標準的目標值設計，與按現行值設計相比，照明系統的節能減排分析如表5。

照明系統減排量計算 表5

可知：通過采用節能照明系統，單位面積可節約照明年耗電量2.31kW·h/m2·a，建筑設計使用壽命內減碳量共計93.5kgCO2//m2。

4 結語

本文結合項目實例，分別從裝配式技術及綠色節能技術兩個方面，分析了其減碳措施及相應成效，詳見表6。結果表明：項目通過裝配式技術優化設計，二氧化碳減排量為9.48kgCO2//m2；項目綜合采用高效空調、熱水及照明系統，在運行使用階段減排量為1046kgCO2//m2。本項目二氧化碳綜合減排量1055.48kgCO2//m2，減排率約 41.5%。具體數據如表6。

項目綜合減排量分析 表6

綜上，采取以上相關減碳技術手段及措施，本項目二氧化碳排量綜合減少1055.48kgCO2//m2，排放率綜合減少約41.5%。另，其技術手段及措施容易實現，可應用于大部分建筑項目。因此，本項目采取的裝配式技術優化設計及高效空調、熱水及照明系統等是一種可復制、可推廣且行之有效的減碳優化方案，助力我國實現“雙碳目標”。