淺論建筑業在雙碳背景下的機遇與挑戰

羅奧 陳有才 馮湛文

1.廣州市建筑集團有限公司 廣東 廣州 510000

2.廣州建筑集團混凝土有限公司 廣東 廣州 510000

“雙碳”是我國能源與氣候的重要宏觀戰略，建筑業作為碳排放大戶責任重大。隨著“雙碳”政策導向越來越明確，如對建筑業的碳排放披露要求、建筑低碳技術補貼、以及未來碳交易市場的建設等，部分建筑業務的投入產出將和以往大不相同。這就迫切要求建筑產業鏈相關的企業盡快地科學認識碳，合理運用碳。

1 建筑領域“雙碳”基本概念簡介

溫室氣體被認為是導致全球氣候變暖的主要原因，而碳排放是指人類生產經營活動過程中向外界排放溫室氣體的過程。在諸多溫室氣體中，CO2產生的溫室效應最大，因此在研究中通常將除了CO2以外的其他氣體進行綜合考慮，得到二氧化碳當量（Carbon dioxide equivalent），單位為CO2-e。

目前世界上通用的碳排放分類方法為三類：工業、交通、建筑。對于建筑領域的碳排放最常采用的為全生命周評估方法（LCA，Life Cycle Assessment）。生命周期是指某一產品（或服務）從取得原材料，經生產、使用直至廢棄的整個過程，即從搖籃到墳墓的過程。建筑全生命周期碳排放各階段劃分各有不同，根據國家標準《建筑碳排放計算標準》（GB/T51366-2019）劃分的階段是建材生產、建材運輸、建造、運行和拆除共計五個階段[1]。

在許多研究中，為了統計與核算的方便，提出了一些新的階段劃分定義，例如將建筑在投入使用前形成實體的全部過程統稱為建筑物化階段[2]。物化階段的提出相當于一個劃分節點，界定了建筑由開發商、承建商交接至業主的這一過程，這一過程之前的即為物化階段。此外，還有許多研究提出隱含碳（Embodied Carbon）這一概念，建筑的隱含碳是指建筑材料制造、運輸、安裝、維護和處置過程中產生的含碳的溫室氣體排放，與“運營碳” 對應。建筑的隱含碳約等同于物化階段的碳排放，由此在研究可將建筑碳分為“隱含碳”和“運營碳”兩大類。碳排放若不限于建筑領域，又可以分為直接碳排放和間接碳排放，關于這一概念不同機構有不同的核算邊界[3]。以IPCC基于生產者責任法的核算邊界為例，由于化石燃料直接燃燒造成的為直接碳排放，由于電力、熱力、建材等使用所造成為間接碳排放[4]。

2 建筑產業鏈各環節碳排放與技術現狀

2.1 建筑產業鏈碳排放現狀

從建筑產業鏈的碳排放來看，依據國內有關機構的統計數據，將其劃分為建材生產、施工、運行共三個階段，并未包含運輸、和拆除環節。2020年我國建筑業碳排放總量高達50.8億tCO2，按照建材生產、建筑施工、建筑運行三個環節來劃分，其中建材生產占了約5成，建筑運行環節約4成，建筑施工不足1成[5]。

圖1 2020年全國建筑與建造碳排放分類圖

2.2 建筑各環節減碳技術現狀

從統計的三個環節來看，建材生產最上游的水泥生產、鋼鐵屬于工業部門，低碳技術亦相對成熟，且標準化程度高；但是到建筑用的部品部件的生產就相對薄弱，處于標準不統一、技術不成熟的階段。目前，雖然涌現了許多種新型綠色建材，但占主導地位仍是鋼鐵和水泥，這兩項大宗建材仍沒有成熟的、可大規模應用的低碳替代品。

建筑施工環節碳排放占比低，主要排放形式為施工現場的材料損耗、設備能耗（電、油、氣水等）和施工人員消耗。隨著“四節一環保”的推廣及工地數字化系統的建設，目前傳統施工現場管理粗放的現狀將得到改觀，最終實現精細的計量與管理。

建筑運行環節通常由建筑交付后的業主或者物業承擔，主體單一便于管理。運行環節的減碳技術最成熟，標準體系也相對完善，這得益于有關部門長期以來對節能工作的重視和科研的進步，如上海市公共建筑能耗監測平臺2014年起就開始投入運行，實現公共建筑能耗數據采集與匯總[6]。運行包括能源系統的源、網、末端三個環節。現有建筑的圍護結構保溫性能（末端）已經得到大幅提升，分布式可再生能源系統、光伏建筑一體化、高能效熱泵（源）近年來也在飛速發展，性能指標達到國際領先水平。

圖2 上海市公共建筑能耗監測平臺

3 建筑業實現雙碳目標的技術路徑探究

3.1 充分挖掘裝配式建筑源頭減碳潛力

裝配式建筑是一種建造技術，直接對應的是施工環節，但同樣會輻射到設計、建材生產等環節。理論上，建筑裝配率越高，減碳效益越明顯。與傳統現澆體系相比較，建造從工地搬到工廠，在節能、節地、節水、節材和環境保護的“四節一環保”等方面優勢極為突出。

現有裝配式建筑仍有諸多不足。明確裝配式建造體系的減碳優勢，提高構件設計的標準化和模數化程度，是帶領建筑業由“勞動密集型的粗放式作業”升級為“精細化智能工業建造”的關鍵。實現建筑、結構、裝飾、機電的一體化裝配，構建建筑工業化和智能建造融為一體的技術體系和產業鏈。

液壓爬模技術在超高層建筑施工中的應用………………………………………… 譚俊楠，陳浪，賈鑫（6-157）

此外，還需要提高構件標準化和模數化程度，深度挖掘建筑工業化優勢。對預制構件從設計、制作、使用等方面的實施標準統一，將進一步提高裝配式建造效率，減少材料的損耗，提高構件回收價值和循環利用率。

3.2 數字化轉型協同減碳

目前開發的數字化系統中已有碳排放相關功能，可以根據建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）計算得到建筑全生命周期的碳排放。設計師可以依據BIM模型對碳排放總量進行預測，通過優化設計來降低各個環節的碳排放。

“雙碳”政策體系下，碳排放將成為建筑企業的經營考核指標，要求企業披露和控制，還會跟工業領域一樣逐步淘汰落后產能。數字化手段能夠幫助企業對建筑工程碳排放實現全過程的檢測，隨著建設進度比較實際碳排放指標與預測值。效率提升會反映在碳排放強度的降低，如工業上的kgCO2/單位產品，未來建筑工程可能會提出kgCO2/m2(建筑面積)或kgCO2/元（產值）等規范性指標，而數字化將是提高生產效率，降低強度指標的先決條件。

數字驅動的建筑機器人實現傳統人工的替代，高效高質完成工作實現節能減排。隨著數字化技術的成熟，建筑機器人在質量和效率上將有明顯提升，相比于傳統建造方式，將減少材料損耗、水、電（主要是人工生活用電）、油等能源消耗，減少碳排放和能耗。

完善綠色供應鏈的建設，推廣綠色低碳建材，碳排放作為指標完善信息庫的建立，隨著碳排放作為一項指標，同價格、數量等一同出現在建筑產業的供應鏈中，特別是未來綠色低碳建材信息庫的建立，將有效推動新型低碳材料（如固碳混凝土、再生混凝土等）的大規模應用。

相比于傳統的施工現場，裝配式工廠是數字化的最佳應用場景。數字化和工業化相輔相成，在信息系統的加持下，工業化建筑的節能、高效、低碳等優勢將愈加明顯，從而推動整個裝配式建筑產業的加速發展。

3.3 靈活運用滿足地域性氣候特點的“碳中和”技術

“碳中和”即全社會或區域內的CO2排放與移除抵消，“碳中和”技術大致包括供給側提高生產效率、需求側降低消費總量、碳匯與碳捕捉等三方面。

以地域為范圍，單單考慮建筑領域很難實現“碳中和”，因為無論是建造還是運營環節都是正碳過程，屬于需求側、消費端，需要與其他領域配合實現“碳中和”。與之相關的技術手段為盡可能消納可再生能源、發展近零能耗建筑、研發固碳建材及建筑與綠植的結合。

結合地域氣候特征，建筑從“正碳”走向“碳中和”的需靈活運用的技術路徑首先需要從設計階段提供建筑全生命周期的零碳方案，設計階段決定了建筑全生命周期70%以上的碳排放，建筑能否“零碳”，需要從設計階段就以全局考慮的系統化統籌管理。

其次，現有建筑的圍護結構保溫性能（末端）已經得到大幅提升，國家與各地陸續出臺了4步節能設計標準和近零能耗標準。新建建筑基本能滿足高能效的需求，但現在還有大量的既有老舊建筑需進行保溫改造。性能升級與成本緊密關聯，因此需結合地方氣候特點（如南方用冷多、北方用熱多，通風習慣、建筑業態等）判斷實際末端需求，實現節能減碳投資的正向收益。

再次，目前分布式可再生能源系統、光伏建筑一體化、高能效熱泵/中央空調機組近年來在飛速發展，性能指標達到國際領先水平。但不同技術實際效率均受地域資源稟賦的影響（如西北地區風光電資源豐富、沿海地帶海上風電資源豐富、水電主要分布在西南、華中沿江地帶、城市建筑的屋頂和表面安裝分布式光伏的空間大），所以需考慮技術的適用性，因地制宜。

最后，采用多空間景觀碳匯，提高建筑場景綠化率，加大對固碳混凝土等固碳建材的研發與應用。碳匯最常見的形式是綠植，因此園林景觀將承擔建筑“碳中和”的重要任務。此外，固碳建材的開發也是建筑零碳的重要探究方向，CCUS（碳捕集、利用與封存）在混凝土中的應用被認為是最具潛力的技術。

4 雙碳背景下建筑業的機遇與挑戰

4.1 建筑業面臨的挑戰

1.碳核算標準規范化。目前建筑業仍缺乏一套規范、統一、科學的核算標準，只有核算標準盡快制定和實施，才能為實現雙碳提供有效的基礎數據支撐。

2. 技術體系迭代。建筑業傳統的材料、生產和運營技術都將面臨越來越高的碳排放指標的要求。

3. 企業管理要求更嚴苛。“雙碳”政策體系下，碳也將成為建筑企業經營的考核工具，要求企業披露和控制，還會跟工業領域一樣逐步淘汰落后產能。

4.2 建筑業存在的機遇

1.新材料與技術的研發。新型低碳材料（如固碳混凝土、再生混凝土等）的研發成功與大規模應用將引發建材革命。

2.低碳工程市場潛力巨大。除了新建低碳工程外，存量建筑中低碳改造或者建筑延壽等工程有巨大的市場潛力可以挖掘。

3. 建筑業工業化升級加速。工業化建筑的節能、高效、低碳等優勢將愈加明顯，從而推動整個裝配式建筑產業的加速發展。

4. 雙碳相關政策支持。建筑低碳技術補貼、以及未來碳交易市場的建設等將刺激建筑低碳相關業務的開拓與發展。

4.3 未來建筑行業減碳的重點方向

未來建筑業減碳重點方向從行業和企業兩個角度來分析：

對建筑行業而言，共有一頭一尾兩個重點，分別是裝配式建筑和建筑廢棄物的回收利用。

建筑垃圾總體存在管理粗放、回收效率低、再生物價值低下等問題。我國建筑垃圾資源回收率不足20%，遠低于發達國家水平。若能夠將建筑垃圾處理、加工、利用、施工一體化利用并實現規模化運營，不僅能大幅降低建設過程中的相關成本，創造可觀的經濟效益，同樣也能顯著降低建筑業碳排放。這也是建設“無廢城市”的重要途徑，一舉多得。

對于建筑企業而言，重點突破方向只有一項，就是碳核查與管理。與工業、交通領域不同，建筑產業鏈復雜，涉及主體眾多，只有企業摸清自身的家底，清楚碳排放“在哪里？”“有多少？”，才能使得各項減碳技術有的放矢。現在，越來越多企業開始注重ESG管理，也有許多建筑企業在探索碳交易、碳金融等金融工具。

未來，碳將作為一項資產納入企業的管理范疇中。由于碳排放計算標準不統一、類同于運行階段的微觀尺度研究較少。所以，從企業角度來看，首要任務就是夯實碳排放核查這一基礎性工作，這是企業把握“雙碳”機遇的前提，也是建筑業助力“雙碳”目標實現的第一個步驟。

5 結論

建筑是國家“雙碳”十分重要的一個環節，而建筑領域自身碳排放又有著的獨有的特征。要實現建筑的“雙碳”目標，需要全產業鏈各個環節協同減碳，不僅是行業需要變化，每個相關聯的企業也需要變革。

以往的建筑業注重規模，在“雙碳”戰略背景下，建筑業更加注重質量和創新。碳將作為一項資產，納入企業日常經營管理中，成為降本增效的生產要素之一。其中蘊含的機遇是新材料、新技術的研發和推廣應用，如近零能耗建筑、裝配式建筑、建筑屋頂光伏。企業只有堅持創新、才能在“雙碳”這一新語境下站穩腳跟。