裝配式建筑綠色低碳發展路徑探索

李春光

北京正德瑞祥房地產開發有限公司 北京 101300

氣候變化是人類面臨的最嚴峻挑戰之一。我國近年來大面積基建及房地產的快速發展，建筑材料生產與施工中直接或間接排放的大量二氧化碳、粉塵、污水也是造成氣候變化原因之一。為實現節能、減排、低碳的綠色發展目標，較多的歐美國家早已開始了裝配式建筑的發展，并早早實現碳達峰。而我國目前建筑業的碳排放雖然較2000—2010年的快速增長期有所放緩，但仍處于較高的碳排放水平，尚未解決碳達峰問題。2015年巴黎會議前夕及聯合國辯論會中，我國承諾2030年左右實現碳達峰，2060年前實現碳中和，使得我國的裝配式建筑快速發展。

1 裝配式建筑特點

裝配式建筑是為達到綠色、節能、減排、環保、低碳、快速施工的目的，結合技術創新方法，采用信息化和現代化的組織管理手段，來實現當代建筑業的工業化、模塊化建造，將建筑設計優化、建筑材料供應、工廠化生產、產業化運輸、裝配式組件安裝、裝配式裝修全過程形成一個完整的產業系統，實現傳統臟亂差的現場建造方式向現代工業化干凈整潔的裝配式建造方式轉變，從而全面提升建筑工程的環保、節能、減排、綠色、高效和良好的經濟效益。裝配式建筑與傳統現澆或砌體建筑相比較，在建筑材料的升級與節約、密集型勞動力的減少、施工偏差的降低、施工質量的提高、作業環境的改善和施工階段的碳排放減少等方面都具有明顯優勢與提高。根據相關資料統計，裝配式建筑在其全生命周期中碳排放量較傳統建筑減少約40%以上，是現代建筑行業實現“碳達峰”與“碳中和”的重要發展方向與發展目標。

2 我國裝配式建筑綠色低碳發展現狀

我國2021年，新開工裝配式建筑面積約7.4億平方米，比一年前增長了約18%，裝配式建筑的施工面積是全國建筑施工面積的24.5%；2020年，我國新開工裝配式建筑6.3億平方米；2019年裝配式建筑面積約3億平方米，不到4年時間裝配式建筑的增長率超過50%以上。可見我國的裝配式建筑發展之快，開工面積之大。雖然我國近幾年裝配式建筑起步較晚但發展的速度較快，與裝配式滲透率已達70%以上起步較早的，美國、日本、歐洲等發達國家相比，生產工藝、產業能力、技術水平、質量控制都有較大差距。針對我國裝配式建筑的初級發展階段現狀，呈現發展速度快，發展空間足，相應的綠色低碳產業鏈不夠完善，發展路徑不夠成熟的問題，下面將對裝配式建筑的綠色低碳發展路徑進行闡述。

2.1 完善裝配式全產業鏈綠色發展模式

加強完善“設計咨詢-原材生產-建材供應-裝配式構件預制-裝配式構件運輸-裝配式構件安裝-裝配式裝修”全產業鏈協同機制，在各環節各節點都全面系統地采用“四節一環保”原則進行發展擴大，積極采用舊料利用、設備升級、清潔能源利用、智能化管理、科技創新等方法，追求一體化的綜合效益最優和資源的節約循環利用。積極推進設計優化、材料加工生產環保、設備升級改造、物資供應區域優選、產品制造提質增效、運輸管理協同互聯、施工管理智慧升級，使各生產加工企業、運輸企業、施工企業資源互補、信息共享、科技同步、管理互通；同時推動裝配式建筑產業鏈上下游及產業鏈外延的相關企業協同共建、利益共享、發展共謀、同心協力攜手打造高科技創新型裝配式建筑業務平臺，實現聯合生產、多產業集合、多領域共享的發展模式，建立若干個基礎設施領域及房屋建筑領域的裝配式工程總承包企業。

2.2 提高低碳環保建筑材料對裝配式建筑供應

裝配式建筑結構及裝配式裝修的完成都是由不同的大宗材料組成，材料的生產加工與供應對裝配式建筑的節能減排、低碳發展起到關鍵作用。所以需要從建材的生產開始，控制開礦采集生產、建筑材料的采購二次加工、生產基地的設備采用、建筑材料的儲存運輸、廢品廢料及二次回收材料再利用、其他礦物建筑材料的高科技生產等產業上游企業開展綠色低碳發展管控與建立綠色低碳合作模式。制定綠色建材采購標準，加大節能低碳產品和服務的采購、推廣應用力度。在采購建筑材料時優先選用廢棄材料與再生材料，盡可能減少新礦區的開采、新林地的砍伐；推動采用尾礦、回收建筑材料、粉煤灰、電石渣、脫硫石膏、磷石膏等大宗工業固廢料和建筑垃圾再生材料的利用。在選用生產加工設備時，優先選用國家和行業推薦的低碳節能型機械設備，淘汰落后、高污染、高耗能生產設備，降低建筑材料生產加工中的碳排放。對建筑業采用的砂漿、水泥、石膏、石子、人工砂、鋼材、人造板材、烤漆、涂料等高耗能、高污染建材企業進行環保節能監督，將供應商的環保和減碳行動納入供應商準入評審和考核評價內容，倒逼優化管理處理措施、機械設備升級、環保能源利用等改進達到綠色生產，減少碳排放的目標[1]。

2.3 建立綠色低碳的裝配式設計體系

設計是實現建筑物、構筑物、基礎設施落地的基礎與前提，設計的理念與定位對于建筑業碳排放關系重大，直接決定了碳排放的高低、環保節能的占比。設計單位及人員應建立裝配式建筑全生命周期減少碳排放的觀念，建立環保、節能、低碳發展的裝配式結構與裝修體系。設計階段應通過新型綠色環保材料使用，再生材料的推廣，超低能耗建筑體系的應用、新技術研發，建立節能環保低耗能的建筑體系，運用設計標準化、專業同步化、系統排布演示化，建立戶型設計模型，統一模數尺寸、統一配件規格，實現模板高周轉可替換，配件可快速匹配，避免因較多型號的模板及配件的過度生產，造成資源的浪費，碳排放的增加。通過對國內學者研究成果的統計分析可以得出，若在建筑標準層使用裝配式建造工藝，可將標準層部分施工階段的碳排放減少30%以上。為減少因各專業間不協調造成的拆改，需在設計階段將BIM技術應用于裝配式建筑全生命周期，實現各專業協同施工，解決各專業間的沖突，并可將主體結構階段的管線預埋、設備安裝等與后期的裝配式裝修同步演示，找出圖紙中存在的缺陷，確保設計準確性和合理性；做到查漏補缺，將因設計失誤導致的返工和建筑垃圾降至最低。

2.4 建全創新、擴大產業化裝配式生產線

裝配式產業化生產主要為主體結構產業化生產、裝配式裝修產業化生產。相比于傳統現場建筑模式，裝配式建筑工廠化生產可以提高構配件的生產速度，可大幅提升構配件質量和施工技術水平，提高了機械利用率，減少了廢水、廢氣的排放，省去了傳統的施工過程的復雜工序，提高了建筑施工環境的改善，提高了工作效率，減少了現場施工錯誤的出現，避免了現場施工的天氣限制，同時解決了建筑市場勞動力短缺問題。建全創新、擴大產業化裝配式生產線可充分發揮原材料性能，使水泥、骨料等原材料實現精細化、集約化利用，減少模板、木材、砂石、水泥、鋼材以及水的消耗，減少施工偏差及現場施工的大量噪音與灰塵的產生。裝配式結構可與外墻保溫、外墻裝飾板、內墻裝配式一體板同步產業化生產，大大減少了現場材料的消耗與污染。但現階段，國內裝配式建筑構配件生產企業較少、生產效率不高、生產線布局不合理、生產能耗較高，導致在建筑高峰期出現構件供不應求的局面，嚴重影響了施工進度，導致了現場施工的能源浪費，碳排放的提高。針對以上問題，國家需擴大對裝配式構配件生產企業的政策支持，鼓勵更多企業投資建廠，擴大產業化裝配式生產線，建立統一標準體系，通過工廠自動化、信息化、智能化流水線生產，生產模具與機具互通互補，進一步提升效率，減少人工和能源的消耗，減少構件的生產周期，減少廢水、廢氣、粉塵、噪音的排放，降低制造過程能耗與污染。為減少裝配式構件生產線的碳排放，提高生產效率，可采用工廠化的智能管理，采用BIM的裝配式建筑設計軟件PKPM-PC的應用及智能化軟件管理系統，對生產線全流程賦能，將構配件模型數據直接導入自動化生產設備，實現設計與生產數據自動生成。構配件信息數據在生產線的各個環節中流動和傳遞，實現設計生產一體化，避免了人工查圖、算量、導入、標識等操作環節，構配件的規格型號、使用部位、操作人員、養護周期、完成時間等信息一目了然，大大減輕人員的工作量，避免人為輸入帶來的錯誤，為后期現場吊運組裝提供極大方便，對節能降碳提供了有力支持。

2.5 加強主體施工階段裝配式建筑的減排綠色發展

原始現場建筑施工階段是高污染、高耗能、高運轉的項目，需要大量的材料、物料、機械、人力，經過復雜漫長的施工過程才能呈現出現有的結構體系。因現場施工是由人工依據施工圖紙配合機械等進行露天操作，無法進行有效的污染控制，無法進行能源回收、加之施工人員技術及意識不高，很少能有節能、減排、減碳的思想及意識，施工單位對現場的管理也無法高效的落到實處。往往因施工人員素質偏低，經驗較少，對圖紙及技術要求不熟悉，造成較多的錯漏項及返工項，再次造成現場施工的高能耗及高碳量的排放。而裝配式現場施工通過構配件的工廠化生產，現場的構配件采用機械吊裝增加了施工速度，減少了現場施工人員的需求量，且保障了施工質量，同時通過前期BIM的優化減少了裝配構件現場組裝錯漏項的出現。裝配建筑的構配件在安裝過程中要充分調動吊裝機械的使用率，達到滿負荷運轉，吊裝班組要經過嚴格裝配式構件的安裝培訓，保障一次吊裝到位減少反復吊裝情況。現場施工通過裝配式建筑的應用，節省了材料、節省施工用水、節省了大部分機械使用，提高了機械效率，減小了粉塵污染、噪聲污染、廢水污染、大量的材料損耗等，大大減少了碳的排放，真正做到了綠色施工，低碳節能。在吊裝施工階段采用BIM技術結合構件的智能化管理系統組織施工，提高了構配件吊裝的精準性，避免了人為的失誤與返工。通過BIM主體施工階段的應用，提高了構配件堆放、吊運、安裝等各個工序效率，有效將預制構件二次吊運帶來的損耗減少到4%以內，提高了預制構件吊裝正確率達95%，使整體工期提高了10%，產生了較好的經濟效益及減排效益[2]。

2.6 加強建筑施工階段裝配式裝修的綠色環保占比

我國現階段的裝配式裝修還處于初級發展階段，市場占有率較低，裝配式裝修建材及技術的發展還未能滿足現階段大眾對裝飾裝修效果需求。在裝配式裝修中應積極推廣新科技材料、再生材料、可回收材料，可替代現有高污染材料的高科技材料的生產，提高技術創新，提高裝飾材料的耐久性及裝飾效果，達到工廠預制，現場組裝，減少現場裁割，減少現場濕作業的施工，從而減少材料的浪費、垃圾及粉塵的產生、噪聲及空氣的污染等。同時也節省了大量的人力物力，避免了大批材料的二次周轉；而實現這些還需要通過政府的扶持與推廣，不斷擴大裝配式裝修材料與裝配式裝修交付標準市場占有率。在對內裝進行綠色施工節能減排的同時，也應提高建筑外圍護結構的節能減排要求，例如采用高性能門窗、裝飾保溫隔熱一體化構件的應用，能有效的降低冬季取暖、夏季降溫的能源消耗，大大減少了電力煤炭的使用，為減少碳排放做出突出貢獻。

2.7 加強裝配式建筑運營階段的智能化管理平臺建設與管控

建造各階段在不斷的提高裝配標準，不斷的進行技術革新與探索，進行設備及產業升級，為此投入了大量的資金與精力進行產業轉型，為后續建筑業的發展開辟了道路，奠定了基礎，指明了方向。為了實現“碳達峰”，“碳中合”的目標對運營階段的裝配式建筑的設備設施還要不斷的升級，使其運營階段的碳排放管理，能與新發展的管理模式及技術相適應。例如：配電室的供電系統隨著我國電力交易市場的建立，可使項目更方便的采用綠色電力供應，采用風電、水電、光伏電、核電等；配電室、熱力站、制冷機房等采用無人值守，機器人運維監控，實現節約減排防控風險；生活熱水采用太陽能儲熱技術進行供應，減少二次冷水加熱能源的消耗；空調新風與照明系統采用智能系統控制，整個項目的能源運營采用可視智能化管理，實現根據不同區域的運營的需求進行智能化監控，使空調與照明可根據室內的溫濕度與人員數量指標進行調節，車庫的照明可根據人車的動線進行點亮與熄滅，對建筑運營階段采用智能運維系統管理可對全部能源數據進行時時監控、智能調節與控制，實現對建筑能源設備的精細化智能化管理，實現建筑運營期的自我調節，降低了建筑能耗，達到節能、減排、低碳、綠色運營的目的。

3 結語

我國的裝配式建筑正在蓬勃發展，技術與管理在不斷的完善與探索提高，要通過不斷進行相關產業鏈的組建、協調、磨合、試錯、總結、提高、完善來實現裝配式建筑的系統提高、全過程節能減排的實現，真正實現綠色施工、減少能耗、減少碳排放，實現建筑業的“碳達峰”與“碳中合”，從而真正實現綠色施工，綠色建筑。現階段積及推動傳統高耗能建筑體系向裝配式建筑體系轉化，同時推進施工期及運維期全過程的智能化管理，嚴格控制施工與運維期期揚塵、噪聲、污水、廢氣、固體廢棄物的排放，大力采用綠色環保材料、再生材料、綠色能源、智能監控、智能管理、實現能源回收再利用；加強各階段節能低碳技術的研發，構建自主創新的裝配式建筑技術研究平臺，采用BIM技術及智能化管理系統，整合社會資源，提高裝配式建筑全產業鏈協同發展，提高國家專項資金扶持與財政補貼，對節能、減排、綠色發展企業加大稅費減免力度，有效降低企業對綠色低碳裝配式建筑進行新技術、新工藝、新產品的研發成本。推動綠色施工新工藝，推動新型環保材料標準及低碳建筑標準體系的建立與完善，配合裝配式生產技術、建造技術、裝修技術、智能運維管理技術、高科技應用技術等應用，實現裝配式建筑部品部件標準化、裝修模塊化，理管智能化。真正實現裝配式建筑的綠色健康發展，達到節能、減排、環保、科技于一身的智能綠色低碳建筑。