低碳時(shí)代下的建筑新貌

文｜本刊記者 趙 陽(yáng)

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

在北京亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“藍(lán)領(lǐng)公寓”）施工現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)個(gè)房間像積木一樣被塔吊拼接在一起，沒(méi)有普通工地的噪音和揚(yáng)塵，甚至連工人都很少見(jiàn)。這座高9層、32米、建筑面積12萬(wàn)平米，整體裝配率92%的項(xiàng)目，是北京市AAA級(jí)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(guó)最高最大的模塊化建筑群。

2022年服貿(mào)會(huì)期間，中建科技集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中建科技”）設(shè)立展臺(tái)，通過(guò)藍(lán)領(lǐng)公寓、裝配式建筑智能工廠(chǎng)等綠色創(chuàng)新服務(wù)案例，為觀眾帶來(lái)沉浸式體驗(yàn)，展示出低碳時(shí)代未來(lái)城市建筑的新面貌。

模塊化建筑實(shí)現(xiàn)綠色低碳

2021年底，中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布《中國(guó)建筑能耗與碳排放研究報(bào)告（2021）》顯示，2019年中國(guó)建筑全過(guò)程碳排放總量占全國(guó)碳排放的比重過(guò)半。顯而易見(jiàn)，在完成“雙碳”目標(biāo)的過(guò)程中，建筑業(yè)舉足輕重。

北京亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓項(xiàng)目是中國(guó)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(yùn)輸和建造過(guò)程所致，另一部分是運(yùn)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(shí)，每個(gè)房間作為一個(gè)模塊單元，房間的機(jī)電、管線(xiàn)、家具等90%在工廠(chǎng)完成預(yù)制生產(chǎn)。建造過(guò)程中可節(jié)水70%并實(shí)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(yùn)行期間主要通過(guò)采用高性能保溫隔熱屋面、節(jié)能門(mén)窗、太陽(yáng)能電池板等被動(dòng)式節(jié)能措施，疊加對(duì)可再生能源的利用，實(shí)現(xiàn)建筑“零能耗”。

中建科技是全國(guó)最大投資建設(shè)集團(tuán)—中建集團(tuán)開(kāi)展科技創(chuàng)新與實(shí)踐的“技術(shù)平臺(tái)、投資平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)平臺(tái)”，自2015年成立以來(lái)，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(dú)有技術(shù)體系，是建筑工業(yè)化領(lǐng)域的“國(guó)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(guó)務(wù)院國(guó)資委“科改示范企業(yè)”標(biāo)桿。

齊賀表示，早在2004年開(kāi)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(shí)還沒(méi)有減碳的明確說(shuō)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也更加清晰?！?/p>

2022年8月18日，科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合九部門(mén)印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)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(yùn)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(guò)程減碳。

截至2022年上半年，中國(guó)新建綠色建筑面積占新建建筑的比例已經(jīng)超過(guò)90%，全國(guó)新建綠色建筑面積已經(jīng)由2012年的400萬(wàn)平方米增長(zhǎng)至2021年的20億平方米。目前，中國(guó)已全面實(shí)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(guó)新建綠色建筑面積占新建建筑的比例已經(jīng)超過(guò)90%，全國(guó)新建綠色建筑面積已經(jīng)由2012年的400萬(wàn)平方米增長(zhǎng)至2021年的20億平方米。目前，中國(guó)已全面實(shí)現(xiàn)新建建筑節(jié)能。此外，據(jù)央視網(wǎng)報(bào)道，截至2021年，全國(guó)累計(jì)實(shí)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(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)碳減排230萬(wàn)噸。

“光儲(chǔ)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(guó)際研究生院合作，組成以中國(guó)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(tuán)隊(duì)帶頭人的“未來(lái)城市聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)‘實(shí)驗(yàn)室’）”，深耕“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)，共建產(chǎn)學(xué)研科技創(chuàng)新平臺(tái)?！肮夥l(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電、柔性用電”—齊賀解釋?zhuān)肮鈨?chǔ)直柔”概念是把現(xiàn)有的多項(xiàng)技術(shù)整合到一起，使能源更充分地利用起來(lái)，通過(guò)系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)建筑用能零碳化。

江億認(rèn)為，中國(guó)建筑運(yùn)行實(shí)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(shí)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(chǔ)直柔”建筑正是發(fā)展零碳能源的重要支柱。目前，“光儲(chǔ)直柔”已經(jīng)被寫(xiě)入國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中，科技部也將其列入“十四五”重點(diǎn)科技專(zhuān)項(xiàng)來(lái)研究。

工人對(duì)亦莊藍(lán)領(lǐng)公寓進(jìn)行幕墻鋁板拼裝

全球首個(gè)運(yùn)行的“光儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)室實(shí)踐成果之一。辦公樓400多平方米的屋頂上，大量太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置齊齊排列，其生產(chǎn)的能源存儲(chǔ)在鋰電池儲(chǔ)能設(shè)備中，并通過(guò)柔性用電管理系統(tǒng)向8個(gè)辦公區(qū)、2500平方米建筑面積內(nèi)的空調(diào)、照明、汽車(chē)充電樁和直流電器供電。辦公區(qū)內(nèi)，經(jīng)過(guò)改造的直流電熱水器、冰箱、咖啡機(jī)、手機(jī)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(jì)，中建綠色產(chǎn)業(yè)園運(yùn)行一年，節(jié)電超10萬(wàn)千瓦時(shí)、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(guó)能源的40%以上，體量巨大。“供需不匹配一直是清潔能源的痛點(diǎn)，一旦沒(méi)光照或者風(fēng)等環(huán)境條件，就不發(fā)電了，不受人類(lèi)控制?！饼R賀說(shuō)，“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)把大量城市建筑做成一個(gè)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(yùn)行免受發(fā)電能力波動(dòng)的影響。

迄今為止，實(shí)驗(yàn)室已完成與“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)體系有關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利申報(bào)10項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)、軟件著作權(quán)2項(xiàng)，產(chǎn)品注冊(cè)6項(xiàng)，獲得省市級(jí)科研課題支持5項(xiàng)。

齊賀透露，目前中建科技已得到深圳市批復(fù)，選取“光儲(chǔ)直柔”示范試點(diǎn)并建設(shè)運(yùn)營(yíng)?！拔覀冇?jì)劃與南方電網(wǎng)、深圳碳排放交易所等機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，判斷‘光儲(chǔ)直柔’技術(shù)具體碳減排量?！绷硗?，在此示范點(diǎn)還將驗(yàn)證，是否可將“光儲(chǔ)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(jì)效益，推動(dòng)低碳建筑產(chǎn)業(yè)的更大發(fā)展。

數(shù)智化成果描繪未來(lái)之城

上海璀璨城市綜合樓是上海市首個(gè)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(cè)平臺(tái)，對(duì)各個(gè)分項(xiàng)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(cè)，并對(duì)項(xiàng)目的碳排放情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理。

中建科技自主研發(fā)的能源環(huán)境和碳排放監(jiān)測(cè)平臺(tái)

與基于人類(lèi)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(tái)精準(zhǔn)分析建筑內(nèi)所有用電設(shè)備特性，保障其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，此系統(tǒng)的意義不僅局限于部分建筑，對(duì)于整個(gè)行政區(qū)域的能源管理都大有裨益。齊賀設(shè)想：“如果一個(gè)城市所有建筑的BIM都收入數(shù)據(jù)庫(kù)，再與地圖信息進(jìn)行匹配，任一時(shí)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(bào)，電力系統(tǒng)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)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(guó)家自主科創(chuàng)能力不斷增強(qiáng)”，他感嘆，“2015年的時(shí)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(guó)制造，哪怕是最尖端的技術(shù)，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品占比也越來(lái)越大?！?/p>

與此同時(shí)，國(guó)家出臺(tái)的政策正在落地?！皣?guó)家正在布局通過(guò)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?chǎng)化行為指日可待?！饼R賀對(duì)此抱有很大信心。他表示，在“雙碳”背景下，國(guó)家也為房地產(chǎn)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型提供方向。“在新建建筑越來(lái)越少的情況下，更多針對(duì)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(shí)力基礎(chǔ)上修煉內(nèi)功，向著國(guó)家指明的道路大步邁進(jìn)。”