摘要:隨著全球?qū)μ寂欧诺膰?yán)格管控,建筑行業(yè)需采取切實(shí)措施減少碳排放。從全產(chǎn)業(yè)鏈的視角出發(fā),分析建筑企業(yè)在材料生產(chǎn)、施工操作、建筑運(yùn)營及拆除各階段的碳減排潛力,并針對建筑企業(yè)減碳存在的問題,分析建筑企業(yè)減碳的路徑。
關(guān)鍵詞:低碳發(fā)展;建筑企業(yè);全產(chǎn)業(yè)鏈;碳減排路徑
中圖分類號:F427 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1008-9500(2024)10-0-04
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Research on the Collaborative Carbon Reduction Path of the Whole Industry Chain of Construction Enterprises from the Perspective of Low Carbon Development
LIU Lin
(Belt and Road Environmental Technology Exchange and Transfer Center(Shenzhen), Shenzhen 518000, China)
Abstract: With strict global control over carbon emissions, the construction industry needs to take practical measures to reduce carbon emissions. From the perspective of the entire industry chain, analyze the carbon reduction potential of construction enterprises in material production, construction operation, building operation, and demolition stages, and analyze the path of carbon reduction for construction enterprises based on the existing problems in carbon reduction.
Keywords: low carbon development; construction enterprises; entire industry chain; carbon reduction pathway
在全球積極應(yīng)對氣候變化的背景下,建筑行業(yè)面臨著巨大的減碳壓力。實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型,不僅需要革新建筑材料和技術(shù),還需要全產(chǎn)業(yè)鏈加強(qiáng)協(xié)同合作[1]。從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營到拆除的全生命周期,探索建筑企業(yè)如何通過全產(chǎn)業(yè)鏈的合作,有效實(shí)施低碳策略,以實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
1 建筑企業(yè)各板塊減碳潛力分析
建筑行業(yè)的碳減排潛力依賴于全產(chǎn)業(yè)鏈多個環(huán)節(jié)的綜合效應(yīng),建筑全生命期碳排放環(huán)節(jié)如圖1所示。下面分析各關(guān)鍵板塊在減碳方面的潛力。
1.1 建材端減碳潛力分析
建材生產(chǎn)是建筑行業(yè)碳排放的主要源頭之一。在“雙碳”目標(biāo)背景下,鋼材、水泥、鋁材等建材的生產(chǎn)需消耗大量能源,且產(chǎn)生大量碳排放。建材生產(chǎn)中,鋼材生產(chǎn)、水泥生產(chǎn)、鋁材生產(chǎn)的碳排放占比分別為50.1%、38.9%、9.9%。因此,對鋼材、水泥、鋁材等可采取相應(yīng)的減碳措施,通過能源脫碳化降低建材消耗,實(shí)現(xiàn)減碳,具有較好的減碳潛力。
圖1 建筑全生命期碳排放環(huán)節(jié)
1.2 建筑施工減碳潛力分析
在建筑施工過程中,主要有電力消耗、柴油燃燒、煤炭燃燒3類碳排放,占建筑全過程的1.8%[2]。在建筑施工階段可通過應(yīng)用新技術(shù)、加強(qiáng)精細(xì)化管理等措施進(jìn)行減碳?,F(xiàn)代施工技術(shù)尤其是預(yù)制建筑技術(shù),不僅能夠縮短施工周期,還能大幅降低現(xiàn)場施工的能耗和碳排放。預(yù)制建筑部件的工廠化生產(chǎn)可以更嚴(yán)格地控制材料用量和優(yōu)化生產(chǎn)過程,從而減少浪費(fèi)和降低碳排放。同時(shí),施工過程中的能效管理,如使用電動施工設(shè)備和優(yōu)化物料運(yùn)輸策略,進(jìn)一步減少了施工現(xiàn)場的能源消耗和碳排放。
1.3 運(yùn)行端減碳潛力分析
建筑運(yùn)營階段的碳排放主要有電力消耗及供熱系統(tǒng)的能源消耗,占建筑全過程的35%。智能建筑系統(tǒng)通過集成先進(jìn)的監(jiān)控和控制技術(shù),可以有效管理和減少建筑的能源消耗。例如,智能溫控系統(tǒng)和照明系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)時(shí)的室內(nèi)外環(huán)境和人員使用情況進(jìn)行自動調(diào)整,以達(dá)到節(jié)能減排的效果[3]。對于建筑企業(yè),碳排放強(qiáng)度往往由前端的設(shè)計(jì)和施工決定,低碳設(shè)計(jì)可助力實(shí)現(xiàn)源頭減碳。
1.4 建筑拆除減碳潛力分析
建筑拆除和廢棄階段的碳排放主要來自廢棄物的處理和資源的再利用,通過采用系統(tǒng)的資源回收和再利用策略,不僅可以減少廢棄物填埋產(chǎn)生的碳排放,還可以將資源循環(huán)回建筑行業(yè)的其他環(huán)節(jié)。建筑拆除階段的碳排放較少,僅占建筑全過程的0.4%。例如,通過機(jī)械分揀和手工拆解相結(jié)合的方法,可以有效回收金屬、木材、混凝土等材料,為低碳經(jīng)濟(jì)循環(huán)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
2 建筑企業(yè)減碳存在的問題
2.1 鏈散問題
鏈散問題指在建筑全產(chǎn)業(yè)鏈中,各參與方的協(xié)同管理和組織分散,缺乏統(tǒng)一的減碳目標(biāo)和行動計(jì)劃。在實(shí)際操作中,建筑項(xiàng)目涉及多個獨(dú)立的利益相關(guān)者,包括設(shè)計(jì)師、承包商、供應(yīng)商及運(yùn)營商等,每個環(huán)節(jié)的參與者可能只關(guān)注自身的經(jīng)濟(jì)利益,忽視了整體的碳減排目標(biāo)。這種分散的組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)致碳減排措施難以在全產(chǎn)業(yè)鏈有效實(shí)施,影響減碳效果。
2.2 鏈阻問題
鏈阻問題指技術(shù)創(chuàng)新和信息流動在建筑產(chǎn)業(yè)鏈中的障礙。由于各企業(yè)之間是競爭關(guān)系,先進(jìn)的低碳技術(shù)和節(jié)能方法往往難以在行業(yè)內(nèi)廣泛傳播。此外,缺乏一個共享的信息平臺,使得從設(shè)計(jì)到施工,再到運(yùn)營的各階段不能有效地交換和利用關(guān)鍵的碳排放數(shù)據(jù)。技術(shù)和信息的流動障礙不僅延緩了新技術(shù)的應(yīng)用,也限制了建筑企業(yè)減碳潛力的發(fā)揮[4]。
2.3 鏈亂問題
鏈亂問題指建筑產(chǎn)業(yè)鏈缺乏有效的監(jiān)管和激勵機(jī)制。在當(dāng)前的建筑行業(yè)減碳實(shí)踐中,相關(guān)的政策和規(guī)范往往不夠完善或執(zhí)行不力,導(dǎo)致碳減排措施的實(shí)施缺少法律和政策上的支持。此外,缺少針對低碳建筑和綠色施工的激勵措施,如稅收優(yōu)惠、財(cái)政補(bǔ)貼或市場準(zhǔn)入優(yōu)先權(quán),使得企業(yè)缺乏足夠的動力去投資和實(shí)施減碳技術(shù)[5]。
3 建筑企業(yè)減碳的路徑研究
鏈散問題、鏈阻問題及鏈亂問題顯著影響了建筑企業(yè)在減碳進(jìn)程中的效率和效果。解決這些問題不僅需要政府積極介入,還需要行業(yè)內(nèi)部通過技術(shù)創(chuàng)新來共同推動。通過建立完善的信息共享平臺,可以有效提升建筑行業(yè)的整體減碳效果。
3.1 推進(jìn)源頭減碳
3.1.1 采用建筑師負(fù)責(zé)制和協(xié)同設(shè)計(jì)管理模式
為有效實(shí)現(xiàn)建筑生命周期各階段的減碳目標(biāo),采用建筑師負(fù)責(zé)制和協(xié)同設(shè)計(jì)管理模式是關(guān)鍵策略之一。這種模式可確保設(shè)計(jì)方案在源頭設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)階段的一致性,避免由于管理分離導(dǎo)致的碳排放不確定性。通過應(yīng)用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技術(shù),可以精細(xì)化管理建筑項(xiàng)目的各個環(huán)節(jié),實(shí)時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì),減少建材浪費(fèi)和施工過程中的碳排放。此外,推廣裝配式建筑技術(shù),能夠通過工廠化預(yù)制建筑部件,進(jìn)一步減少施工現(xiàn)場的能源消耗和碳排放。這種以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)模式,將有助于推動建筑行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型,并顯著提高資源利用效率。
3.1.2 采用節(jié)能與可再生能源策略
節(jié)能設(shè)計(jì)與可再生能源的集成應(yīng)用是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的核心策略。通過被動式設(shè)計(jì),提升建筑的隔熱性能,減少對供暖和制冷的依賴,能夠在設(shè)計(jì)階段就顯著降低建筑的能耗。此外,在主動式設(shè)計(jì)中,可利用高效能設(shè)備進(jìn)一步減少運(yùn)行過程中的能源消耗??稍偕茉聪到y(tǒng)的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能源自給自足,減少對外部能源的依賴,從而在整個建筑生命周期內(nèi)顯著降低碳排放。智能控制系統(tǒng)的集成則可以通過優(yōu)化能源使用策略,實(shí)現(xiàn)更高的能效,推動建筑行業(yè)向低碳甚至零碳的目標(biāo)邁進(jìn)。
3.1.3 合理選擇材料
在低碳設(shè)計(jì)中,材料選擇是至關(guān)重要的一環(huán)。通過選擇低碳材料和優(yōu)化材料生命周期碳排放,可以在建筑全生命周期內(nèi)減少隱含碳排放。特別是在設(shè)計(jì)階段,應(yīng)優(yōu)先選用可回收的建材,如低碳水泥和再生鋼材。這些材料不僅能夠在生產(chǎn)階段減少碳排放,在使用和回收階段也具有較高的資源利用率。此外,考慮到建筑物的耐久性和適應(yīng)性,設(shè)計(jì)應(yīng)確保建筑能夠適應(yīng)未來的功能變化,減少因拆除和重建帶來的碳排放。
3.1.4 推廣低碳節(jié)能建筑
推廣低碳節(jié)能建筑是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和碳減排的關(guān)鍵策略之一。通過實(shí)施嚴(yán)格的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、采用先進(jìn)建材技術(shù)以及推廣高效建筑設(shè)計(jì),可以顯著減少建筑的能源消耗和碳排放。尤其在綠色生態(tài)城區(qū)和低碳實(shí)踐區(qū),應(yīng)鼓勵采用超低能耗建筑設(shè)計(jì),以進(jìn)一步推動建筑行業(yè)的低碳發(fā)展。為確保節(jié)能措施能夠順利實(shí)施,政府應(yīng)加大監(jiān)督力度,同時(shí)推動低碳技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。這一策略不僅能夠促進(jìn)建筑行業(yè)向碳中和目標(biāo)邁進(jìn),還能夠?yàn)榻ㄖ髽I(yè)帶來長期的經(jīng)濟(jì)效益,提升市場競爭力。
3.2 推進(jìn)綠色低碳建造方式
3.2.1 推廣綠色建造
推廣綠色建造,整合策劃、設(shè)計(jì)、施工、交付全過程,實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化和信息化。應(yīng)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)優(yōu)化施工流程,提升效率;強(qiáng)調(diào)“永臨”結(jié)合,減少重復(fù)建設(shè);推廣電氣化施工設(shè)備,利用雨水和循環(huán)水,減少材料損耗及碳排放;實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì),促使建筑垃圾減量化和資源化;通過精細(xì)化管理和技術(shù)應(yīng)用,減少建筑生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的碳排放。
3.2.2 推廣智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同
為適應(yīng)行業(yè)轉(zhuǎn)型,我國建筑企業(yè)在“十三五”期間已啟動智能建造實(shí)踐,并在“十四五”期間深化了信息技術(shù)、數(shù)字化與智能技術(shù)的應(yīng)用。一方面,積極采用BIM、5G、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù),提升施工精度與管理效率。另一方面,推廣裝配式建筑和智能化施工技術(shù),強(qiáng)化從設(shè)計(jì)到維護(hù)的全生命周期管理,以實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的綠色低碳發(fā)展目標(biāo)。這些措施有助于優(yōu)化資源使用,減少碳排放,推動行業(yè)向高效率和低碳目標(biāo)發(fā)展。
3.2.3 推動建筑垃圾減量化排放和資源化利用
為降低建筑全壽命期的碳排放,應(yīng)推動建筑垃圾減量化排放和資源化利用。第一,在建造和拆除階段,實(shí)施現(xiàn)場建筑垃圾的精細(xì)分類、回收及再利用,減少垃圾外運(yùn)和填埋導(dǎo)致的碳排放。第二,使用低碳建材代替?zhèn)鹘y(tǒng)高碳材料,減少生產(chǎn)和使用階段的能耗及碳排放。第三,盡量采用本地材料,減少運(yùn)輸過程中的碳足跡。通過這些措施,能夠提升資源回收率,推動建筑行業(yè)的低碳發(fā)展。
3.3 加強(qiáng)碳排放全過程管控
3.3.1 加強(qiáng)全過程碳足跡管理
建筑企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)全過程碳足跡管理,建立完善的碳足跡管理體系。一方面,通過環(huán)境產(chǎn)品聲明(Environmental Product Declaration,EPD)披露材料的具體碳排放數(shù)據(jù),并根據(jù)這些數(shù)據(jù)優(yōu)化采購策略,優(yōu)先選擇碳排放強(qiáng)度低的材料。另一方面,建立低碳材料數(shù)據(jù)庫和采購系統(tǒng),確保在建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用盡可能少的碳足跡材料,從而降低整個建筑的碳排放量。
3.3.2 降低建材運(yùn)輸過程中的碳排放
為減少建材運(yùn)輸過程中的碳排放,應(yīng)優(yōu)化運(yùn)輸方式,盡可能使用低碳交通工具。與公路運(yùn)輸相比,鐵路和水運(yùn)的碳排放強(qiáng)度較小,僅為公路運(yùn)輸?shù)?%~10%。同時(shí),可以采用電動貨車替代傳統(tǒng)燃油車,以減少單位運(yùn)載量的碳排放。這些策略有助于降低運(yùn)輸過程中的碳足跡,推動建筑行業(yè)向低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型。
3.3.3 研發(fā)低碳建筑材料
建筑企業(yè)可通過自主研發(fā)低碳建材,如低碳水泥、再生鋼材等,減少材料隱含碳排放。在研發(fā)過程中,可推廣再生材料和廢料再利用技術(shù),盡可能減少生產(chǎn)、使用和回收階段的碳排放。
3.4 對新建建筑實(shí)施節(jié)能降耗
3.4.1 實(shí)現(xiàn)被動設(shè)計(jì)與智能控制的結(jié)合
在新建建筑中,采用被動設(shè)計(jì)策略可以顯著提升建筑的保溫隔熱性能,減少對供暖和制冷系統(tǒng)的依賴。被動設(shè)計(jì)通過優(yōu)化建筑的朝向、窗戶布局、外墻材料和隔熱層,最大限度地利用自然能源(如太陽光和自然通風(fēng)),從而減少能源消耗。此外,通過引入智能控制系統(tǒng),可以進(jìn)一步提升建筑能效。這類智能系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑內(nèi)外部環(huán)境參數(shù),動態(tài)調(diào)整供暖、空調(diào)和照明設(shè)備的運(yùn)行,以最小化能源浪費(fèi)。智能化的能效管理不僅能夠減少新建建筑的碳排放,還能節(jié)省能源成本。
3.4.2 推進(jìn)建筑全面電氣化
新建建筑的節(jié)能策略中,全面電氣化是一個關(guān)鍵方向。通過推進(jìn)建筑全面電氣化,建筑物可以更加高效地利用可再生能源系統(tǒng),如太陽能、風(fēng)能和地?zé)崮?,?shí)現(xiàn)建筑的能源自給。具體而言,屋頂太陽能電池板和建筑內(nèi)嵌的儲能設(shè)備可以有效儲存和使用可再生能源,減少對傳統(tǒng)能源的依賴。這種能源系統(tǒng)的整合不僅能夠幫助建筑實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo),還能減少對電網(wǎng)負(fù)荷的影響,進(jìn)一步推動建筑行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。此外,通過采用電動設(shè)備替代傳統(tǒng)的燃?xì)庠O(shè)備,可以顯著降低建筑的碳排放強(qiáng)度,減少環(huán)境負(fù)擔(dān)。
3.4.3 推廣模塊化建造和裝配式技術(shù)
與傳統(tǒng)建造方式相比,模塊化建造和裝配式技術(shù)能夠大幅提高建筑施工效率,減少現(xiàn)場施工的能耗和碳排放。通過在工廠內(nèi)預(yù)制建筑部件,并在施工現(xiàn)場進(jìn)行快速組裝,不僅能夠降低施工過程中的能源消耗,還能減少材料浪費(fèi)和運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的碳排放。尤其是通過結(jié)合BIM技術(shù),建筑企業(yè)可以更精確地規(guī)劃和管理建造過程,進(jìn)一步優(yōu)化資源的使用。模塊化建造還具有高度的靈活性,能夠根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行調(diào)整,從而為新建建筑提供高效的低碳建造路徑。
3.4.4 加強(qiáng)碳排放管理
新建建筑的節(jié)能降耗不僅體現(xiàn)在建造過程中,還需要貫穿其整個生命周期的管理。在設(shè)計(jì)階段,采用低碳材料和節(jié)能技術(shù)是減少建筑碳排放的基礎(chǔ);在運(yùn)行階段,通過持續(xù)優(yōu)化智能化系統(tǒng),可以確保建筑維持高能效水平。建筑企業(yè)應(yīng)建立完整的碳足跡評估體系,實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營各個環(huán)節(jié)的碳排放數(shù)據(jù),確保在生命周期內(nèi)不斷優(yōu)化能源使用和材料消耗,最大限度減少碳排放。通過這樣的全生命周期碳排放管理,新建建筑不僅能夠符合現(xiàn)有的碳排放標(biāo)準(zhǔn),還能在未來的低碳發(fā)展中占據(jù)主動。
3.5 對既有建筑進(jìn)行低碳改造
3.5.1 提升建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性和氣密性
對于既有建筑的低碳改造,首要策略是提升建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性和氣密性。這可以通過加裝外墻保溫層、更換高性能的門窗材料以及優(yōu)化屋頂隔熱材料等手段實(shí)現(xiàn)。這些措施將大幅減少建筑冬季供暖和夏季制冷的能耗,進(jìn)而降低整個運(yùn)營期的能源消耗和碳排放。在此過程中,建筑企業(yè)應(yīng)優(yōu)先選用低碳、環(huán)保的保溫材料,確保在提升建筑性能的同時(shí),不增加隱含碳排放。
3.5.2 升級暖通空調(diào)系統(tǒng)
暖通空調(diào)系統(tǒng)的升級改造是既有建筑低碳改造的另一個重點(diǎn)。通過使用高效節(jié)能設(shè)備,如變頻空調(diào)系統(tǒng)、高效鍋爐和熱泵技術(shù),可顯著提高建筑的能效。此外,智能化控制系統(tǒng)的引入能夠根據(jù)建筑內(nèi)部溫度、濕度和人員流動情況,自動調(diào)整供暖和制冷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),優(yōu)化能效管理。這種智能控制策略不僅減少了不必要的能源消耗,還能通過精確調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)建筑能源的有效利用。
3.5.3 引入可再生能源系統(tǒng)
在既有建筑的改造中,引入可再生能源系統(tǒng)也是實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)的關(guān)鍵策略。通過安裝太陽能光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或地?zé)岜孟到y(tǒng),既有建筑可以在部分或全部滿足其日常能源需求時(shí)減少對外部能源的依賴。結(jié)合儲能設(shè)備,建筑物可以存儲多余的可再生能源,并在能源需求高峰期使用,從而減少使用高碳能源的機(jī)會,進(jìn)一步降低碳排放。
3.5.4 加強(qiáng)全生命周期管理
既有建筑的低碳改造不僅是對建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備的升級,還應(yīng)加強(qiáng)全生命周期管理。建筑企業(yè)應(yīng)建立完善的碳足跡評估系統(tǒng),跟蹤從改造設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營到維護(hù)的碳排放情況,通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式優(yōu)化改造方案。此外,通過加強(qiáng)全生命周期管理,可以避免大規(guī)模拆除重建帶來的資源浪費(fèi)和額外碳排放,實(shí)現(xiàn)長期的碳減排目標(biāo)。
4 結(jié)論
通過系統(tǒng)分析建筑行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈中的減碳路徑,揭示了設(shè)計(jì)創(chuàng)新、技術(shù)應(yīng)用和政策支持在推動行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn),通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、使用高效能與低碳建材以及推廣綠色建造和智能化施工技術(shù),可以在建筑全生命周期中實(shí)現(xiàn)顯著的能耗和碳排放降低。此外,加強(qiáng)建筑運(yùn)營的能效管理和推動既有建筑的低碳改造,也是降低長期碳排放的有效策略。除了技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化建筑實(shí)踐外,建立完善的激勵機(jī)制對于實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)低碳發(fā)展至關(guān)
重要。
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