裝配式建筑綠色低碳發(fā)展路徑探索

李春光

北京正德瑞祥房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 北京 101300

氣候變化是人類面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。我國近年來大面積基建及房地產(chǎn)的快速發(fā)展，建筑材料生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排、低碳的綠色發(fā)展目標(biāo)，較多的歐美國家早已開始了裝配式建筑的發(fā)展，并早早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。而我國目前建筑業(yè)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(dá)峰問題。2015年巴黎會議前夕及聯(lián)合國辯論會中，我國承諾2030年左右實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，使得我國的裝配式建筑快速發(fā)展。

1 裝配式建筑特點(diǎn)

裝配式建筑是為達(dá)到綠色、節(jié)能、減排、環(huán)保、低碳、快速施工的目的，結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新方法，采用信息化和現(xiàn)代化的組織管理手段，來實(shí)現(xiàn)當(dāng)代建筑業(yè)的工業(yè)化、模塊化建造，將建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化、建筑材料供應(yīng)、工廠化生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化運(yùn)輸、裝配式組件安裝、裝配式裝修全過程形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)臟亂差的現(xiàn)場建造方式向現(xiàn)代工業(yè)化干凈整潔的裝配式建造方式轉(zhuǎn)變，從而全面提升建筑工程的環(huán)保、節(jié)能、減排、綠色、高效和良好的經(jīng)濟(jì)效益。裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆或砌體建筑相比較，在建筑材料的升級與節(jié)約、密集型勞動力的減少、施工偏差的降低、施工質(zhì)量的提高、作業(yè)環(huán)境的改善和施工階段的碳排放減少等方面都具有明顯優(yōu)勢與提高。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，裝配式建筑在其全生命周期中碳排放量較傳統(tǒng)建筑減少約40%以上，是現(xiàn)代建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”與“碳中和”的重要發(fā)展方向與發(fā)展目標(biāo)。

2 我國裝配式建筑綠色低碳發(fā)展現(xiàn)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(shí)間裝配式建筑的增長率超過50%以上?？梢娢覈难b配式建筑發(fā)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(fā)展的速度較快，與裝配式滲透率已達(dá)70%以上起步較早的，美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家相比，生產(chǎn)工藝、產(chǎn)業(yè)能力、技術(shù)水平、質(zhì)量控制都有較大差距。針對我國裝配式建筑的初級發(fā)展階段現(xiàn)狀，呈現(xiàn)發(fā)展速度快，發(fā)展空間足，相應(yīng)的綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善，發(fā)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(fā)展路徑進(jìn)行闡述。

2.1 完善裝配式全產(chǎn)業(yè)鏈綠色發(fā)展模式

加強(qiáng)完善“設(shè)計(jì)咨詢-原材生產(chǎn)-建材供應(yīng)-裝配式構(gòu)件預(yù)制-裝配式構(gòu)件運(yùn)輸-裝配式構(gòu)件安裝-裝配式裝修”全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機(jī)制，在各環(huán)節(jié)各節(jié)點(diǎn)都全面系統(tǒng)地采用“四節(jié)一環(huán)保”原則進(jìn)行發(fā)展擴(kuò)大，積極采用舊料利用、設(shè)備升級、清潔能源利用、智能化管理、科技創(chuàng)新等方法，追求一體化的綜合效益最優(yōu)和資源的節(jié)約循環(huán)利用。積極推進(jìn)設(shè)計(jì)優(yōu)化、材料加工生產(chǎn)環(huán)保、設(shè)備升級改造、物資供應(yīng)區(qū)域優(yōu)選、產(chǎn)品制造提質(zhì)增效、運(yùn)輸管理協(xié)同互聯(lián)、施工管理智慧升級，使各生產(chǎn)加工企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、施工企業(yè)資源互補(bǔ)、信息共享、科技同步、管理互通；同時(shí)推動裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈上下游及產(chǎn)業(yè)鏈外延的相關(guān)企業(yè)協(xié)同共建、利益共享、發(fā)展共謀、同心協(xié)力攜手打造高科技創(chuàng)新型裝配式建筑業(yè)務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合生產(chǎn)、多產(chǎn)業(yè)集合、多領(lǐng)域共享的發(fā)展模式，建立若干個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域及房屋建筑領(lǐng)域的裝配式工程總承包企業(yè)。

2.2 提高低碳環(huán)保建筑材料對裝配式建筑供應(yīng)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)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(chǎn)加工與供應(yīng)對裝配式建筑的節(jié)能減排、低碳發(fā)展起到關(guān)鍵作用。所以需要從建材的生產(chǎn)開始，控制開礦采集生產(chǎn)、建筑材料的采購二次加工、生產(chǎn)基地的設(shè)備采用、建筑材料的儲存運(yùn)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(chǎn)等產(chǎn)業(yè)上游企業(yè)開展綠色低碳發(fā)展管控與建立綠色低碳合作模式。制定綠色建材采購標(biāo)準(zhǔn)，加大節(jié)能低碳產(chǎn)品和服務(wù)的采購、推廣應(yīng)用力度。在采購建筑材料時(shí)優(yōu)先選用廢棄材料與再生材料，盡可能減少新礦區(qū)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(yè)固廢料和建筑垃圾再生材料的利用。在選用生產(chǎn)加工設(shè)備時(shí)，優(yōu)先選用國家和行業(yè)推薦的低碳節(jié)能型機(jī)械設(shè)備，淘汰落后、高污染、高耗能生產(chǎn)設(shè)備，降低建筑材料生產(chǎn)加工中的碳排放。對建筑業(yè)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(yè)進(jìn)行環(huán)保節(jié)能監(jiān)督，將供應(yīng)商的環(huán)保和減碳行動納入供應(yīng)商準(zhǔn)入評審和考核評價(jià)內(nèi)容，倒逼優(yōu)化管理處理措施、機(jī)械設(shè)備升級、環(huán)保能源利用等改進(jìn)達(dá)到綠色生產(chǎn)，減少碳排放的目標(biāo)[1]。

2.3 建立綠色低碳的裝配式設(shè)計(jì)體系

設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)建筑物、構(gòu)筑物、基礎(chǔ)設(shè)施落地的基礎(chǔ)與前提，設(shè)計(jì)的理念與定位對于建筑業(yè)碳排放關(guān)系重大，直接決定了碳排放的高低、環(huán)保節(jié)能的占比。設(shè)計(jì)單位及人員應(yīng)建立裝配式建筑全生命周期減少碳排放的觀念，建立環(huán)保、節(jié)能、低碳發(fā)展的裝配式結(jié)構(gòu)與裝修體系。設(shè)計(jì)階段應(yīng)通過新型綠色環(huán)保材料使用，再生材料的推廣，超低能耗建筑體系的應(yīng)用、新技術(shù)研發(fā)，建立節(jié)能環(huán)保低耗能的建筑體系，運(yùn)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)同步化、系統(tǒng)排布演示化，建立戶型設(shè)計(jì)模型，統(tǒng)一模數(shù)尺寸、統(tǒng)一配件規(guī)格，實(shí)現(xiàn)模板高周轉(zhuǎn)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(chǎn)，造成資源的浪費(fèi)，碳排放的增加。通過對國內(nèi)學(xué)者研究成果的統(tǒng)計(jì)分析可以得出，若在建筑標(biāo)準(zhǔn)層使用裝配式建造工藝，可將標(biāo)準(zhǔn)層部分施工階段的碳排放減少30%以上。為減少因各專業(yè)間不協(xié)調(diào)造成的拆改，需在設(shè)計(jì)階段將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑全生命周期，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同施工，解決各專業(yè)間的沖突，并可將主體結(jié)構(gòu)階段的管線預(yù)埋、設(shè)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(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和合理性；做到查漏補(bǔ)缺，將因設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致的返工和建筑垃圾降至最低。

2.4 建全創(chuàng)新、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化裝配式生產(chǎn)線

裝配式產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)主要為主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、裝配式裝修產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。相比于傳統(tǒng)現(xiàn)場建筑模式，裝配式建筑工廠化生產(chǎn)可以提高構(gòu)配件的生產(chǎn)速度，可大幅提升構(gòu)配件質(zhì)量和施工技術(shù)水平，提高了機(jī)械利用率，減少了廢水、廢氣的排放，省去了傳統(tǒng)的施工過程的復(fù)雜工序，提高了建筑施工環(huán)境的改善，提高了工作效率，減少了現(xiàn)場施工錯(cuò)誤的出現(xiàn)，避免了現(xiàn)場施工的天氣限制，同時(shí)解決了建筑市場勞動力短缺問題。建全創(chuàng)新、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化裝配式生產(chǎn)線可充分發(fā)揮原材料性能，使水泥、骨料等原材料實(shí)現(xiàn)精細(xì)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(xiàn)場施工的大量噪音與灰塵的產(chǎn)生。裝配式結(jié)構(gòu)可與外墻保溫、外墻裝飾板、內(nèi)墻裝配式一體板同步產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，大大減少了現(xiàn)場材料的消耗與污染。但現(xiàn)階段，國內(nèi)裝配式建筑構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)較少、生產(chǎn)效率不高、生產(chǎn)線布局不合理、生產(chǎn)能耗較高，導(dǎo)致在建筑高峰期出現(xiàn)構(gòu)件供不應(yīng)求的局面，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度，導(dǎo)致了現(xiàn)場施工的能源浪費(fèi)，碳排放的提高。針對以上問題，國家需擴(kuò)大對裝配式構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)的政策支持，鼓勵(lì)更多企業(yè)投資建廠，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化裝配式生產(chǎn)線，建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系，通過工廠自動化、信息化、智能化流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)模具與機(jī)具互通互補(bǔ)，進(jìn)一步提升效率，減少人工和能源的消耗，減少構(gòu)件的生產(chǎn)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(gòu)件生產(chǎn)線的碳排放，提高生產(chǎn)效率，可采用工廠化的智能管理，采用BIM的裝配式建筑設(shè)計(jì)軟件PKPM-PC的應(yīng)用及智能化軟件管理系統(tǒng)，對生產(chǎn)線全流程賦能，將構(gòu)配件模型數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入自動化生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動生成。構(gòu)配件信息數(shù)據(jù)在生產(chǎn)線的各個(gè)環(huán)節(jié)中流動和傳遞，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化，避免了人工查圖、算量、導(dǎo)入、標(biāo)識等操作環(huán)節(jié)，構(gòu)配件的規(guī)格型號、使用部位、操作人員、養(yǎng)護(hù)周期、完成時(shí)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(cuò)誤，為后期現(xiàn)場吊運(yùn)組裝提供極大方便，對節(jié)能降碳提供了有力支持。

2.5 加強(qiáng)主體施工階段裝配式建筑的減排綠色發(fā)展

原始現(xiàn)場建筑施工階段是高污染、高耗能、高運(yùn)轉(zhuǎn)的項(xiàng)目，需要大量的材料、物料、機(jī)械、人力，經(jīng)過復(fù)雜漫長的施工過程才能呈現(xiàn)出現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體系。因現(xiàn)場施工是由人工依據(jù)施工圖紙配合機(jī)械等進(jìn)行露天操作，無法進(jìn)行有效的污染控制，無法進(jìn)行能源回收、加之施工人員技術(shù)及意識不高，很少能有節(jié)能、減排、減碳的思想及意識，施工單位對現(xiàn)場的管理也無法高效的落到實(shí)處。往往因施工人員素質(zhì)偏低，經(jīng)驗(yàn)較少，對圖紙及技術(shù)要求不熟悉，造成較多的錯(cuò)漏項(xiàng)及返工項(xiàng)，再次造成現(xiàn)場施工的高能耗及高碳量的排放。而裝配式現(xiàn)場施工通過構(gòu)配件的工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場的構(gòu)配件采用機(jī)械吊裝增加了施工速度，減少了現(xiàn)場施工人員的需求量，且保障了施工質(zhì)量，同時(shí)通過前期BIM的優(yōu)化減少了裝配構(gòu)件現(xiàn)場組裝錯(cuò)漏項(xiàng)的出現(xiàn)。裝配建筑的構(gòu)配件在安裝過程中要充分調(diào)動吊裝機(jī)械的使用率，達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，吊裝班組要經(jīng)過嚴(yán)格裝配式構(gòu)件的安裝培訓(xùn)，保障一次吊裝到位減少反復(fù)吊裝情況?，F(xiàn)場施工通過裝配式建筑的應(yīng)用，節(jié)省了材料、節(jié)省施工用水、節(jié)省了大部分機(jī)械使用，提高了機(jī)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(jié)能。在吊裝施工階段采用BIM技術(shù)結(jié)合構(gòu)件的智能化管理系統(tǒng)組織施工，提高了構(gòu)配件吊裝的精準(zhǔn)性，避免了人為的失誤與返工。通過BIM主體施工階段的應(yīng)用，提高了構(gòu)配件堆放、吊運(yùn)、安裝等各個(gè)工序效率，有效將預(yù)制構(gòu)件二次吊運(yùn)帶來的損耗減少到4%以內(nèi)，提高了預(yù)制構(gòu)件吊裝正確率達(dá)95%，使整體工期提高了10%，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益及減排效益[2]。

2.6 加強(qiáng)建筑施工階段裝配式裝修的綠色環(huán)保占比

我國現(xiàn)階段的裝配式裝修還處于初級發(fā)展階段，市場占有率較低，裝配式裝修建材及技術(shù)的發(fā)展還未能滿足現(xiàn)階段大眾對裝飾裝修效果需求。在裝配式裝修中應(yīng)積極推廣新科技材料、再生材料、可回收材料，可替代現(xiàn)有高污染材料的高科技材料的生產(chǎn)，提高技術(shù)創(chuàng)新，提高裝飾材料的耐久性及裝飾效果，達(dá)到工廠預(yù)制，現(xiàn)場組裝，減少現(xiàn)場裁割，減少現(xiàn)場濕作業(yè)的施工，從而減少材料的浪費(fèi)、垃圾及粉塵的產(chǎn)生、噪聲及空氣的污染等。同時(shí)也節(jié)省了大量的人力物力，避免了大批材料的二次周轉(zhuǎn)；而實(shí)現(xiàn)這些還需要通過政府的扶持與推廣，不斷擴(kuò)大裝配式裝修材料與裝配式裝修交付標(biāo)準(zhǔn)市場占有率。在對內(nèi)裝進(jìn)行綠色施工節(jié)能減排的同時(shí)，也應(yīng)提高建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能減排要求，例如采用高性能門窗、裝飾保溫隔熱一體化構(gòu)件的應(yīng)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(xiàn)。

2.7 加強(qiáng)裝配式建筑運(yùn)營階段的智能化管理平臺建設(shè)與管控

建造各階段在不斷的提高裝配標(biāo)準(zhǔn)，不斷的進(jìn)行技術(shù)革新與探索，進(jìn)行設(shè)備及產(chǎn)業(yè)升級，為此投入了大量的資金與精力進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，為后續(xù)建筑業(yè)的發(fā)展開辟了道路，奠定了基礎(chǔ)，指明了方向。為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，“碳中合”的目標(biāo)對運(yùn)營階段的裝配式建筑的設(shè)備設(shè)施還要不斷的升級，使其運(yùn)營階段的碳排放管理，能與新發(fā)展的管理模式及技術(shù)相適應(yīng)。例如：配電室的供電系統(tǒng)隨著我國電力交易市場的建立，可使項(xiàng)目更方便的采用綠色電力供應(yīng)，采用風(fēng)電、水電、光伏電、核電等；配電室、熱力站、制冷機(jī)房等采用無人值守，機(jī)器人運(yùn)維監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)節(jié)約減排防控風(fēng)險(xiǎn)；生活熱水采用太陽能儲熱技術(shù)進(jìn)行供應(yīng)，減少二次冷水加熱能源的消耗；空調(diào)新風(fēng)與照明系統(tǒng)采用智能系統(tǒng)控制，整個(gè)項(xiàng)目的能源運(yùn)營采用可視智能化管理，實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同區(qū)域的運(yùn)營的需求進(jìn)行智能化監(jiān)控，使空調(diào)與照明可根據(jù)室內(nèi)的溫濕度與人員數(shù)量指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，車庫的照明可根據(jù)人車的動線進(jìn)行點(diǎn)亮與熄滅，對建筑運(yùn)營階段采用智能運(yùn)維系統(tǒng)管理可對全部能源數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控、智能調(diào)節(jié)與控制，實(shí)現(xiàn)對建筑能源設(shè)備的精細(xì)化智能化管理，實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)營期的自我調(diào)節(jié)，降低了建筑能耗，達(dá)到節(jié)能、減排、低碳、綠色運(yùn)營的目的。

3 結(jié)語

我國的裝配式建筑正在蓬勃發(fā)展，技術(shù)與管理在不斷的完善與探索提高，要通過不斷進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的組建、協(xié)調(diào)、磨合、試錯(cuò)、總結(jié)、提高、完善來實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的系統(tǒng)提高、全過程節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)綠色施工、減少能耗、減少碳排放，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的“碳達(dá)峰”與“碳中合”，從而真正實(shí)現(xiàn)綠色施工，綠色建筑?，F(xiàn)階段積及推動傳統(tǒng)高耗能建筑體系向裝配式建筑體系轉(zhuǎn)化，同時(shí)推進(jìn)施工期及運(yùn)維期全過程的智能化管理，嚴(yán)格控制施工與運(yùn)維期期揚(yáng)塵、噪聲、污水、廢氣、固體廢棄物的排放，大力采用綠色環(huán)保材料、再生材料、綠色能源、智能監(jiān)控、智能管理、實(shí)現(xiàn)能源回收再利用；加強(qiáng)各階段節(jié)能低碳技術(shù)的研發(fā)，構(gòu)建自主創(chuàng)新的裝配式建筑技術(shù)研究平臺，采用BIM技術(shù)及智能化管理系統(tǒng)，整合社會資源，提高裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，提高國家專項(xiàng)資金扶持與財(cái)政補(bǔ)貼，對節(jié)能、減排、綠色發(fā)展企業(yè)加大稅費(fèi)減免力度，有效降低企業(yè)對綠色低碳裝配式建筑進(jìn)行新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的研發(fā)成本。推動綠色施工新工藝，推動新型環(huán)保材料標(biāo)準(zhǔn)及低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與完善，配合裝配式生產(chǎn)技術(shù)、建造技術(shù)、裝修技術(shù)、智能運(yùn)維管理技術(shù)、高科技應(yīng)用技術(shù)等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑部品部件標(biāo)準(zhǔn)化、裝修模塊化，理管智能化。真正實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的綠色健康發(fā)展，達(dá)到節(jié)能、減排、環(huán)保、科技于一身的智能綠色低碳建筑。