低碳時代下的建筑新貌

文｜本刊記者 趙 陽

建筑全過程碳排放總量占中國碳排放的比重過半。顯而易見，在完成“雙碳”目標(biāo)的過程中，建筑業(yè)舉足輕重。模塊化建筑、“光儲直柔”建筑等新興技術(shù)為中國建筑零碳轉(zhuǎn)型提供了有效實踐。

在北京亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓項目（以下簡稱“藍(lán)領(lǐng)公寓”）施工現(xiàn)場，一個個房間像積木一樣被塔吊拼接在一起，沒有普通工地的噪音和揚塵，甚至連工人都很少見。這座高9層、32米、建筑面積12萬平米，整體裝配率92%的項目，是北京市AAA級超高裝配率模塊化示范工程，建成后將為產(chǎn)業(yè)技術(shù)工人提供1810間住房。其中，1504間為模塊化箱式房屋，是目前中國最高最大的模塊化建筑群。

2022年服貿(mào)會期間，中建科技集團有限公司（以下簡稱“中建科技”）設(shè)立展臺，通過藍(lán)領(lǐng)公寓、裝配式建筑智能工廠等綠色創(chuàng)新服務(wù)案例，為觀眾帶來沉浸式體驗，展示出低碳時代未來城市建筑的新面貌。

模塊化建筑實現(xiàn)綠色低碳

2021年底，中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布《中國建筑能耗與碳排放研究報告（2021）》顯示，2019年中國建筑全過程碳排放總量占全國碳排放的比重過半。顯而易見，在完成“雙碳”目標(biāo)的過程中，建筑業(yè)舉足輕重。

北京亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓項目是中國最高最大的模塊化建筑群，在建筑減碳方面成效顯著

中建科技綠色發(fā)展研究中心總經(jīng)理齊賀介紹，建筑行業(yè)碳排放，一部分是生產(chǎn)運輸和建造過程所致，另一部分是運行階段的排放。而模塊化建筑的出現(xiàn)為減碳提供了一大有效路徑。

與傳統(tǒng)建造方式相比，模塊化建造更加綠色、低碳、環(huán)保。以藍(lán)領(lǐng)公寓為例，在施工建造時，每個房間作為一個模塊單元，房間的機電、管線、家具等90%在工廠完成預(yù)制生產(chǎn)。建造過程中可節(jié)水70%并實現(xiàn)零污水排放，減少80%的建筑垃圾，節(jié)電70%，可循環(huán)材料利用率達(dá)到90%。建筑運行期間主要通過采用高性能保溫隔熱屋面、節(jié)能門窗、太陽能電池板等被動式節(jié)能措施，疊加對可再生能源的利用，實現(xiàn)建筑“零能耗”。

中建科技是全國最大投資建設(shè)集團—中建集團開展科技創(chuàng)新與實踐的“技術(shù)平臺、投資平臺、產(chǎn)業(yè)平臺”，自2015年成立以來，把發(fā)展裝配式和綠色建筑作為主要目標(biāo)，形成了一系列材料、智能化、低碳等方面的獨有技術(shù)體系，是建筑工業(yè)化領(lǐng)域的“國家高新技術(shù)企業(yè)”“住建部裝配式建筑頭部企業(yè)”，連續(xù)兩年獲國務(wù)院國資委“科改示范企業(yè)”標(biāo)桿。

齊賀表示，早在2004年開始，住建部把發(fā)展綠色建筑列為主要目標(biāo)?！半m然當(dāng)時還沒有減碳的明確說法，但客觀上很多手段都促進(jìn)了碳減排。在‘雙碳’目標(biāo)提出后，許多技術(shù)都向減碳方向調(diào)整，評價標(biāo)準(zhǔn)也更加清晰。”

2022年8月18日，科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合九部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實施方案（2022-2030年）》?！斗桨浮芬?，推進(jìn)綠色低碳城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、社區(qū)建設(shè)、運行等環(huán)節(jié)綠色低碳技術(shù)體系研究，加快突破建筑高效節(jié)能技術(shù)，建立新型建筑用能體系。突破綠色低碳建材、建筑電氣化、智能建造等關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)建筑節(jié)能減碳標(biāo)準(zhǔn)提升和全過程減碳。

截至2022年上半年，中國新建綠色建筑面積占新建建筑的比例已經(jīng)超過90%，全國新建綠色建筑面積已經(jīng)由2012年的400萬平方米增長至2021年的20億平方米。目前，中國已全面實現(xiàn)新建建筑節(jié)能。

住房城鄉(xiāng)建設(shè)部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年上半年，中國新建綠色建筑面積占新建建筑的比例已經(jīng)超過90%，全國新建綠色建筑面積已經(jīng)由2012年的400萬平方米增長至2021年的20億平方米。目前，中國已全面實現(xiàn)新建建筑節(jié)能。此外，據(jù)央視網(wǎng)報道，截至2021年，全國累計實施公共建筑節(jié)能改造面積2.95億平方米，由此每年可節(jié)約標(biāo)煤115萬噸，實現(xiàn)碳減排230萬噸。

“光儲直柔”技術(shù)大有可為

2021年1月，中建科技與清華大學(xué)深圳國際研究生院合作，組成以中國工程院院士、清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主任江億為研發(fā)團隊帶頭人的“未來城市聯(lián)合實驗室（以下簡稱‘實驗室’）”，深耕“光儲直柔”技術(shù)，共建產(chǎn)學(xué)研科技創(chuàng)新平臺。“光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電”—齊賀解釋，“光儲直柔”概念是把現(xiàn)有的多項技術(shù)整合到一起，使能源更充分地利用起來，通過系統(tǒng)控制實現(xiàn)建筑用能零碳化。

江億認(rèn)為，中國建筑運行實現(xiàn)零碳目標(biāo)有三大任務(wù)：一是取消直接碳排放，全面推行電氣化；二是建成零碳新型電力系統(tǒng)；三是建立零碳熱源系統(tǒng)。要實現(xiàn)這三大任務(wù)，就需要能源結(jié)構(gòu)從以化石能源為主調(diào)整為以零碳能源為主。“光儲直柔”建筑正是發(fā)展零碳能源的重要支柱。目前，“光儲直柔”已經(jīng)被寫入國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》中，科技部也將其列入“十四五”重點科技專項來研究。

工人對亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓進(jìn)行幕墻鋁板拼裝

全球首個運行的“光儲直柔”建筑、位于深汕特別合作區(qū)的中建綠色產(chǎn)業(yè)園是實驗室實踐成果之一。辦公樓400多平方米的屋頂上，大量太陽能光伏發(fā)電裝置齊齊排列，其生產(chǎn)的能源存儲在鋰電池儲能設(shè)備中，并通過柔性用電管理系統(tǒng)向8個辦公區(qū)、2500平方米建筑面積內(nèi)的空調(diào)、照明、汽車充電樁和直流電器供電。辦公區(qū)內(nèi)，經(jīng)過改造的直流電熱水器、冰箱、咖啡機、手機充電器一應(yīng)俱全，與普通設(shè)備相比耗電量更低。據(jù)統(tǒng)計，中建綠色產(chǎn)業(yè)園運行一年，節(jié)電超10萬千瓦時、節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤超33噸、減少碳排放超47%。

建筑用能占全國能源的40%以上，體量巨大?！肮┬璨黄ヅ湟恢笔乔鍧嵞茉吹耐袋c，一旦沒光照或者風(fēng)等環(huán)境條件，就不發(fā)電了，不受人類控制?！饼R賀說，“光儲直柔”技術(shù)把大量城市建筑做成一個柔性荷載，充分利用分布式光伏產(chǎn)生的綠色電力，使建筑運行免受發(fā)電能力波動的影響。

迄今為止，實驗室已完成與“光儲直柔”技術(shù)體系有關(guān)的發(fā)明專利申報10項、實用新型專利1項、軟件著作權(quán)2項，產(chǎn)品注冊6項，獲得省市級科研課題支持5項。

齊賀透露，目前中建科技已得到深圳市批復(fù)，選取“光儲直柔”示范試點并建設(shè)運營。“我們計劃與南方電網(wǎng)、深圳碳排放交易所等機構(gòu)進(jìn)行合作，判斷‘光儲直柔’技術(shù)具體碳減排量?！绷硗?，在此示范點還將驗證，是否可將“光儲直柔”技術(shù)產(chǎn)生的電力切入電力行業(yè)，以此產(chǎn)生經(jīng)濟效益，推動低碳建筑產(chǎn)業(yè)的更大發(fā)展。

數(shù)智化成果描繪未來之城

上海璀璨城市綜合樓是上海市首個零能耗永久性模塊化建筑。集合模塊化、零能耗、光伏建筑一體化等多種綠色建筑技術(shù)為一體，并搭載了中建科技自主研發(fā)的能源環(huán)境和碳排放監(jiān)測平臺，對各個分項用電數(shù)據(jù)和關(guān)鍵室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，并對項目的碳排放情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測管理。

中建科技自主研發(fā)的能源環(huán)境和碳排放監(jiān)測平臺

與基于人類行為的傳統(tǒng)管理系統(tǒng)不同，建筑要根據(jù)發(fā)電情況進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，這就要求平臺精準(zhǔn)分析建筑內(nèi)所有用電設(shè)備特性，保障其正常運轉(zhuǎn)。

長遠(yuǎn)來看，此系統(tǒng)的意義不僅局限于部分建筑，對于整個行政區(qū)域的能源管理都大有裨益。齊賀設(shè)想：“如果一個城市所有建筑的BIM都收入數(shù)據(jù)庫，再與地圖信息進(jìn)行匹配，任一時間段內(nèi)所有建筑群的用電量一目了然。結(jié)合天氣預(yù)報，電力系統(tǒng)可以準(zhǔn)確預(yù)測光伏發(fā)電的情況，在區(qū)域內(nèi)平衡電力供應(yīng)?！?/p>

以應(yīng)屆生身份入行的齊賀，經(jīng)歷了建筑業(yè)從綠色到低碳的轉(zhuǎn)變?！斑@些年明顯感受到國家自主科創(chuàng)能力不斷增強”，他感嘆，“2015年的時候，我們整合的很多設(shè)備、材料都是歐美產(chǎn)，現(xiàn)在則大部分是中國制造，哪怕是最尖端的技術(shù)，國產(chǎn)產(chǎn)品占比也越來越大。”

與此同時，國家出臺的政策正在落地?！皣艺诓季滞ㄟ^金融工具支持建筑低碳化，建筑低碳從政策性行為轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌龌袨橹溉湛纱?。”齊賀對此抱有很大信心。他表示，在“雙碳”背景下，國家也為房地產(chǎn)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型提供方向。“在新建建筑越來越少的情況下，更多針對的是建筑的改造及功能性的提升。作為建筑企業(yè)，應(yīng)該在原有實力基礎(chǔ)上修煉內(nèi)功，向著國家指明的道路大步邁進(jìn)?！?/p>