“排碳大戶”建筑業(yè)的三個碳中和標(biāo)桿項目

劉昕　鄭慧

上世紀(jì)60年代，美國城市規(guī)劃師凱文·林奇在《城市意象》一書中用“鋼筋水泥森林”一詞描述城市中高樓大廈和其他建筑物構(gòu)成的密集建筑群。如今，這一詞匯幾乎成為現(xiàn)代城市的代名詞。

以鋼筋和水泥為代表的現(xiàn)代建筑材料，在結(jié)構(gòu)支撐、防水隔音等實用性能上表現(xiàn)優(yōu)異，但其生產(chǎn)過程需要消耗大量能源，導(dǎo)致二氧化碳等溫室氣體排放，還會產(chǎn)生廢氣、廢水和固體廢棄物等污染物，給環(huán)境帶來的負(fù)擔(dān)不容小覷。

中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布的《2022中國建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，2020年，中國建筑全過程碳排放總量占全國碳排放的比重為50.9%。

基于此，建筑行業(yè)的碳中和越來越引起中央及地方政府重視。

2023年7月11日，廣東省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布了《廣東省農(nóng)房建設(shè)綠色技術(shù)導(dǎo)則》，宣布上線廣東省綠色建材采信應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。

2023年5月，北京市住房城鄉(xiāng)建設(shè)委會同相關(guān)部門研究起草了《北京市建筑綠色發(fā)展條例》（草案征求意見稿），向社會公開征求意見。此前一個月，山西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳也發(fā)布了關(guān)于全面推動綠色建筑發(fā)展的通知，要求嚴(yán)格執(zhí)行綠色建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，推動綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展，嚴(yán)格執(zhí)行勘察設(shè)計質(zhì)量管理制度。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部最新數(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超過90%。同時，《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》提出了新目標(biāo)——到2025年，城鎮(zhèn)新建建筑全面建成綠色建筑，另外要完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億平方米以上。

資料來源：《2022建筑能耗與碳排放研究報告》。制圖：顏斌

這意味著，兩年內(nèi)，實現(xiàn)綠色建筑、節(jié)能減排，已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展必備的能力。為了全面剖析行業(yè)發(fā)展綠色建筑的可行路徑，《財經(jīng)》雜志選取了中國建筑工程（香港）有限公司（下稱“中建香港”）承建的O·PARK2項目、美的樓宇科技的改造項目、萬科創(chuàng)始人王石創(chuàng)辦的“生物圈三號低碳解決方案平臺”做的深圳大梅沙碳中和社區(qū)三個項目，從建材、施工、建筑運行等環(huán)節(jié)深入探討綠色建筑的碳減排。

公開資料顯示，中建香港承建的O·PARK2項目建成后將是香港規(guī)模最大的廚余回收中心，每日廚余垃圾處理量將達(dá)300公噸。該中心可利用厭氧消化技術(shù)將廚余轉(zhuǎn)化為電能和肥料，把廚余循環(huán)再造成可再生能源。

不僅如此，O·PARK2項目從設(shè)計方案、材料選擇、施工建造等環(huán)節(jié)都落實了低碳目標(biāo)，并將結(jié)合碳信用抵消剩余碳排放，以實現(xiàn)施工期碳中和。

《2022中國建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，將建筑全過程繼續(xù)拆分，可以分為建材生產(chǎn)、建筑施工、建筑運行三階段。其中，碳排放較多的是建材生產(chǎn)和建筑運行兩個階段，占全國碳排放總量的比重分別為28.2%、21.7%。建筑施工階段占全國碳排放總量的比重較小，為1.0%。也就是說，選用低碳建材成為許多新建建筑項目實現(xiàn)碳中和的重要手段。

中建香港企業(yè)傳訊部總經(jīng)理陳誠告訴《財經(jīng)》記者，O·PARK2建設(shè)中將采購綠色建材制定為重點減碳措施之一。在實施過程中，團(tuán)隊選用了含60%高爐礦渣粉（GGBS）的低碳混凝土、含100%循環(huán)成分煉制的鋼筋、二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土預(yù)制磚（下稱“固碳磚”）等一系列低碳建材。

O·PARK2項目中，固碳磚用于行政大樓室內(nèi)磚墻的建造。經(jīng)中建香港內(nèi)部核算，每立方米固碳磚可封存61公斤二氧化碳，相當(dāng)于三棵樹一年吸收的二氧化碳量。

由于綠色建材在技術(shù)研發(fā)、認(rèn)證等環(huán)節(jié)會產(chǎn)生增量成本，其價格可能會略高于普通建材。據(jù)《中國政府采購報》報道，住建部曾委托相關(guān)專家做過評估測算，采用涉及《綠色建筑和綠色建材政府采購基本要求（試行）》的綠色建材產(chǎn)品，最初投資成本大概會增加5%。

但是，隨著綠色建材的推廣和規(guī)?；a(chǎn)，價格也會逐步向普通建材靠攏。

陳誠用高爐礦渣粉混凝土舉例。O·PARK2項目剛開始采購這款低碳混凝土?xí)r，價格比普通混凝土稍高。這是因為當(dāng)時項目合作的供應(yīng)商依舊主要生產(chǎn)傳統(tǒng)混凝土。要生產(chǎn)低碳混凝土，不僅需專門騰出一條生產(chǎn)線，還要將高爐礦渣粉專程從深圳運到香港?！斑@就相當(dāng)于特殊面料的定制西服，會比流水線生產(chǎn)的西服昂貴?！?/p>

陳誠介紹，為了讓供應(yīng)商放心接單，O·PARK2項目開始施工后，項目團(tuán)隊在公司內(nèi)部一直在推廣這款低碳混凝土。隨后，中建香港告訴主要的混凝土供應(yīng)商，香港大部分自有項目都將使用這款低碳混凝土，供應(yīng)商這才答應(yīng)穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。經(jīng)過規(guī)?；膽?yīng)用，目前這款低碳混凝土和傳統(tǒng)混凝土價格持平。如能不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍，其價格甚至將低于傳統(tǒng)混凝土。

O·PARK2項目采用的固碳磚，實踐過程亦是如此。陳誠提到，這款固碳磚由中建香港和內(nèi)地高校、科創(chuàng)公司共同研發(fā)。由于是初創(chuàng)產(chǎn)品，研發(fā)投入前期較高，目前價格略高于普通磚。但是，總體價格隨規(guī)?；手鸩较陆第厔荩磥韺⒑推胀ùu價格持平。

“量產(chǎn)的規(guī)模越大，成本的遞減速度越快。這就如同國家扶持電動車產(chǎn)業(yè)，一開始通過多項政策扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著產(chǎn)業(yè)生態(tài)的日趨成熟，技術(shù)進(jìn)步和成本效率提升就會非常顯著。綠色建材同樣如此。”陳誠表示。

100%循環(huán)再生成分鋼筋。

MiC項目辦公室建造現(xiàn)場。

建筑全過程中，建筑施工階段的碳排放最少，但仍然占全國碳排放總量的1%。

通過模塊化集成建筑、碳中和云平臺、智慧化工地和創(chuàng)新自愿減排項目等多重舉措，O·PARK2正在從施工期實現(xiàn)碳中和。

“模塊化集成建筑就是像造汽車一樣造房子。”陳誠這樣比喻。模塊化集成建筑，是裝配式建筑4.0時代的核心技術(shù)。“模塊化集成建筑不僅有助于建筑行業(yè)提質(zhì)增效，還十分符合綠色發(fā)展建造理念。該建筑方法可以在建設(shè)過程中大幅減少材料浪費、建筑垃圾和能源消耗，顯著降低現(xiàn)場噪音、粉塵等污染?！?/p>

具體來說，模塊化集成建筑將現(xiàn)場建造工序轉(zhuǎn)移至現(xiàn)代化的廠房。在廠房制造高集成度的建筑模塊單元，從而減省現(xiàn)場施工工序。以O(shè)·PARK2為例，它的建設(shè)在內(nèi)地工廠完成70%工序，20天安裝完成45個組合單元及底層框架。這既顯著提升建造效率，又減少了對毗鄰社區(qū)環(huán)境及居民的影響。

O·PARK2項目中連接兩座大樓的行人天橋也采用了裝配式建筑法。項目團(tuán)隊專門設(shè)計了易于制造以及適合現(xiàn)場安裝的四個裝配組件，組件由內(nèi)地工廠運至香港后，兩天就完成了整個天橋的組裝。如果所有工序在工地進(jìn)行，則需要三到四個月才能建成。

從低碳的角度講，模塊化集成建筑對設(shè)計的要求極高，設(shè)計不僅要減少建筑廢料，還要能降低物料運輸?shù)呐巍?/p>

當(dāng)設(shè)計、施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都做了碳中和后，企業(yè)還需要一個可以計算的云平臺?！绊椖颗帕硕嗌偬迹渴欠裥枰夹庞脕淼窒?，需要購買多少碳信用來抵消？怎么確定是否達(dá)到碳中和？這些都需要數(shù)據(jù)支撐。不量化碳數(shù)據(jù)，碳中和就是一紙空談?！标愓\認(rèn)為。

據(jù)了解，中建香港研發(fā)的碳中和云平臺根據(jù)ISO14064標(biāo)準(zhǔn)（溫室氣體排放和清除的量化和報告指南）搭建。通過應(yīng)用人工智能，團(tuán)隊成員可以從物資采購系統(tǒng)中自動獲取、溯源數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)錄入效率。憑借這些海量數(shù)據(jù)，項目組不但能有效管理施工期碳足跡，還能在未來用大數(shù)據(jù)分析建筑項目的碳排放，讓項目組可以在運營期對碳資產(chǎn)更絲滑地做開發(fā)。

碳中和云平臺的研發(fā)，關(guān)鍵在于建立專業(yè)、有效、實事求是的碳因子數(shù)據(jù)庫。

由于碳排放量難以直接測量，通常是采取間接辦法估算。排放因子法是IPCC（聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會）提出的一種碳排放估算方法，在知道碳排放因子（也稱碳排放系數(shù)，指每一種能源燃燒或使用過程中，單位能源產(chǎn)生的碳排放數(shù)量）的情況下，用公式便可計算得出碳排放量。

陳誠表示，中建香港建立的碳因子庫三分之一參考了香港建造業(yè)議會碳評估工具中的碳因子數(shù)據(jù)庫，并且與產(chǎn)業(yè)鏈上游供應(yīng)商深入溝通各環(huán)節(jié)的碳排放數(shù)據(jù)后，再精密測算出其余的碳因子。整個建立過程耗時、耗力、耗資?！皩τ跍p碳而言，建立具有實效的碳因子庫是極其重要的基礎(chǔ)工作?！?/p>

建筑運行階段的碳排放主要來自兩方面：使用煤炭、天然氣等化石燃料產(chǎn)生的直接碳排放；使用電力和熱力等二次能源產(chǎn)生的間接碳排放。

《2022建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，2020年建筑運行碳排放中，占比最高的為電力碳排放，占比53%；直接碳排放和熱力碳排放分別占比為25%和22%。

建筑運行期實現(xiàn)低碳主要有兩種途徑，一是增加可再生能源的使用，二是提高能源的使用效率。

可再生能源中，依賴于太陽能的光伏發(fā)電是主力軍。這方面，大梅沙萬科中心很有心得。大梅沙萬科中心是國內(nèi)第一個獲得LEED（國際性綠色建筑認(rèn)證體系）鉑金級認(rèn)證的辦公綠色建筑項目。

13年前，大梅沙萬科中心的屋頂已經(jīng)架上光伏發(fā)電板，產(chǎn)生的電能可以滿足萬科中心17%的用電需求。隨著光伏技術(shù)發(fā)展，屋頂上光伏發(fā)電板占據(jù)面積在減少，但發(fā)電效率卻提升為原先的3倍。如今，萬科中心屋頂?shù)墓夥迕磕觐A(yù)計可發(fā)電72萬度，能提供整個萬科中心約85%的電能需求。

深石零碳科技（深圳）有限公司（下稱“深石”）是王石創(chuàng)辦的另一家公司，其主要品牌為“生物圈三號”低碳解決方案平臺。深石CEO（首席執(zhí)行官）馮楠告訴《財經(jīng)》記者，大梅沙社區(qū)的低碳改造并非局限于萬科中心這一棟建筑內(nèi)進(jìn)行，而是以此為起點，向周圍3.2平方公里的社區(qū)延伸，最終將大梅沙生物圈三號從碳中和實驗園區(qū)打造成碳中和社區(qū)。

改造過程中，一個很重要的概念是“微電網(wǎng)”。微電網(wǎng)是一個微型電力系統(tǒng)，可以在本地區(qū)對電能進(jìn)行生產(chǎn)、傳輸、分配及存儲。

“新能源有一個‘先天不足’，就是發(fā)電不可控?！瘪T楠表示，季節(jié)、天氣等因素都會影響日照，進(jìn)而影響光伏發(fā)電量。產(chǎn)電多的時候社區(qū)消納不掉，產(chǎn)電少的時候不能滿足社區(qū)的能源需求。

項目團(tuán)隊利用儲能技術(shù)解決這一矛盾?！皟δ茉O(shè)備就像大電池一樣，用電量需求少的時候把能源儲藏起來，需要的時候再把電能釋放出來?！?/p>

馮楠表示，儲能系統(tǒng)充放電看似容易，但實際應(yīng)用中面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，如何將儲能調(diào)度與用戶的用電和光伏發(fā)電無縫銜接，讓系統(tǒng)精準(zhǔn)地知道什么時候該充電、什么時候該放電，完美匹配電力曲線，這背后需要一整套系統(tǒng)支持。

“大梅沙生物圈三號”利用園區(qū)內(nèi)400多個智能電表，對園區(qū)的不同板塊、不同樓層、不同區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)控。同時，背后的模型算法根據(jù)此前數(shù)據(jù)及用戶習(xí)慣對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，預(yù)測未來24小時內(nèi)的用電曲線和用電需求，并結(jié)合天氣、溫度等因素，分析計算出經(jīng)濟(jì)效益最大化的供電策略。這是微電網(wǎng)系統(tǒng)的核心。

除了太陽能光伏發(fā)電這類常見的可再生能源，“大梅沙生物圈三號”園區(qū)還對波浪能、氫能等相對前沿的能源進(jìn)行試驗和展示，促進(jìn)技術(shù)成熟。

增加可再生能源利用方面，廚余垃圾的資源化處理也是切實可行的發(fā)展方向之一。前文提到的O·PARK2項目是香港規(guī)模最大的廚余回收中心，這些廚余垃圾通過分選及破碎的預(yù)處理過程，被輸送至厭氧消化系統(tǒng)，在微生物作用下，廚余中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物氣，通過燃燒生物氣，結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能及熱能。由熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能不僅滿足廠區(qū)使用，每日富余的電量更可輸出至電網(wǎng)，可以滿足5000戶香港家庭的日用量。發(fā)電產(chǎn)生的熱能也將進(jìn)行回收，綜合利用于廠區(qū)內(nèi)各主要功能裝置。

降低建筑運行期碳排放的另一途徑是提高能源使用效率。

在建筑運行階段，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度是主要耗能環(huán)節(jié)，采暖和空調(diào)系統(tǒng)也由此成為建筑減排的重點。

碳中和背景下，很多存量建筑的暖通系統(tǒng)急需優(yōu)化升級。以上海黃浦江畔的花旗集團(tuán)大廈為例，這座42層、高180米的建筑是陸家嘴金融地標(biāo)建筑之一。運行18年后，大廈內(nèi)部的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)重老化，老舊的設(shè)備消耗大量能源和費用，制冷效果卻不佳。

美的樓宇科技采用施工總承包（EPC）模式，對花旗集團(tuán)大廈的暖通系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化升級改造。該項目的交付負(fù)責(zé)人張玉霜告訴《財經(jīng)》記者，與以往簡單的產(chǎn)品替換不同，花旗大廈項目是從仿真模擬設(shè)計、核心機(jī)組替換、裝配式高效建造再到智能運行控制系統(tǒng)的全生命周期改造。

為了把握花旗集團(tuán)大廈的實際負(fù)荷需求，美的樓宇科技通過數(shù)字化仿真模擬，測算出建筑全年冷負(fù)荷分布，并結(jié)合上海的氣候條件，模擬了大廈全年運營情況及冷負(fù)荷分布情況，最終確定3臺1200RT變頻直驅(qū)離心機(jī)組+1臺600RT磁懸浮變頻離心機(jī)組+免費供冷模塊的組合方案（RT即冷噸，用以表示空調(diào)機(jī)組的制冷能力）。

張玉霜介紹，該方案的總設(shè)計制冷量較原機(jī)組降低400RT，但已可以滿足大廈需求，還能更加靈活地應(yīng)對不同情況。組合方案中，大冷量直驅(qū)機(jī)組可滿足夏日供冷，小冷量磁懸浮機(jī)組或免費供冷模塊則滿足過渡季節(jié)低負(fù)荷運行以及冬季部分區(qū)域供冷的“特殊要求”。

設(shè)計方案中選用的設(shè)備，也是美的旗下的高效節(jié)能系列產(chǎn)品。以改造使用的鯤禹磁懸浮變頻離心機(jī)組為例，離心機(jī)被稱為暖通空調(diào)的“皇冠”，磁懸浮離心機(jī)則是暖通空調(diào)當(dāng)中最具節(jié)能效果的核心設(shè)備，相比傳統(tǒng)螺桿機(jī)組，具備無油高效、穩(wěn)定可靠、寬域運行、低噪環(huán)保、節(jié)省費用等特點。

行業(yè)常用綜合能效比（EER）來衡量機(jī)房能效水平。EER越高，系統(tǒng)制冷效果越好、性價比越高。改造前，花旗大廈制冷機(jī)房EER僅為1.6W/W（全年的總制冷量/所有設(shè)備的總電量），遠(yuǎn)低于行業(yè)均值3.5W/W，改造后提升至5.2W/W。在年總冷負(fù)荷不變的基礎(chǔ)上，花旗大廈年耗電量可降低250萬kWh，折算減碳量約2000噸，運行費用減少50%以上。

值得一提的是，該項目也采用了裝配式的建造方式?；ㄆ旒瘓F(tuán)大廈入駐率接近90%，工作日有數(shù)千人在大廈辦公，為了保障原有的工作秩序不受影響，整個改造窗口期僅兩個月。美的樓宇科技通過搭建高精度BIM模型，在工廠分模塊完成預(yù)制，再統(tǒng)一運輸?shù)浆F(xiàn)場完成組裝，僅用25天就完成項目制冷系統(tǒng)的裝配。

為提升后續(xù)運維的智能化程度，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能、降本、增效，該項目通過云端、軟件、硬件三個維度，實現(xiàn)數(shù)字化、高效化運維。張玉霜介紹稱，原先的控制系統(tǒng)比較依賴運維人員的經(jīng)驗判斷，現(xiàn)在則將設(shè)備、應(yīng)用、數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中管理，系統(tǒng)根據(jù)溫度、濕度等檢測數(shù)據(jù)，自動實時響應(yīng)并決策，從而實現(xiàn)全自動優(yōu)化運行。

建筑行業(yè)是由多維度產(chǎn)業(yè)鏈條構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，包括承建商、業(yè)主、投資方、規(guī)劃設(shè)計、施工方、供應(yīng)商、產(chǎn)業(yè)運維等多個主體。目前，建筑行業(yè)自身尚未建立完善、標(biāo)準(zhǔn)化的碳中和解決方案，上下游也未建立完整豐富的碳中和商品及服務(wù)供應(yīng)鏈，全球的碳交易市場和綠色可持續(xù)金融市場也仍在發(fā)展階段。

但我們?nèi)钥吹剑G色建筑已經(jīng)能在建材、建造、運行等這些環(huán)節(jié)實現(xiàn)低碳理念。未來，建筑業(yè)的碳中和值得期待。