“双碳”目标下装配式建筑技术发展研究

“双碳”目标下装配式建筑技术发展研究

高永骞

身份证号码：610114197312060512   陕西省西安市   710068

摘要：近年来，随着城市建设的发展，建筑业能耗和碳排放量迅速增长，寻找降低碳排放的途径迫在眉睫。装配式建筑是实现建筑行业“碳达峰”和“碳中和”的重要载体，由于装配式建筑大量采用预制构件的建造方式，能够有效减少现场施工带来的噪声及粉尘污染。预制构件的模块化、工业化生产也能够最大限度减少建筑垃圾及废弃物的排放。文中首先分析了碳排放，其次探讨了“双碳”目标下装配式建筑的技术发展，以供参考。

关键词：碳达峰；碳中和；装配式建筑；粉尘污染

引言

装配式建筑是目前建筑工程中常用的结构方式，采用预制化与模数化进行设计，在工厂中将一些建筑模块进行整装，然后运输到工地中进行现场的安装。装配式在工程中具有简便安装的特点，同时也融入一些低碳节能化理念。在建筑的构造施工以及设计中实现低碳节能以及绿化生态的目的，这也是基于装配式建筑设计的出发点。

1认识碳排放

碳排放一般指温室气体排放，温室气体是全球变暖、极端气候变化的主要原因。二氧化碳是主要的温室气体，而二氧化碳排放与能源消耗息息相关。二氧化碳来源主要由燃烧煤炭、石油等化石能源产生。碳排放量指的是在生产、运输、使用及回收产品的过程中所产生的温室气体排放量的均值。而动态碳排放量，则是指每单位产品排放的温室气体累积总量。碳达峰是指在某一个时间点，二氧化碳的排放量达到峰值，之后逐步回落。碳达峰是碳排放由增转降的拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括达峰年份和峰值。碳中和是指通过植树造林、节能减排等方式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。简单来说，碳中和就是通过植树造林、节能减排的方式来降低温室效应。碳汇是指通过植树造林、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。碳捕捉就是捕捉释放到大气中的二氧化碳，经压缩后，压回到枯竭的油田及天然气领域或者其他安全的地下场所。碳交易是温室气体排放权交易的统称，即把温室气体排放权作为一种商品，通过碳交易平台买方向卖方支付一定的费用，从而获得卖方一定数量的温室气体排放权，从而形成了温室气体排放权的交易。碳配额是政府通过强制手段，划定某碳排放主体允许排放的二氧化碳总量。

2“双碳”目标下装配式建筑的技术发展

2.1设计减排

首先，设计人员应建立全生命周期减少碳排放的理念，积极采用有利于低碳发展的新型主体结构体系和装配式装修。从设计阶段开始，采用标准化设计、系统集成、各专业协同，制定合理的节能减排目标，明确新型绿色材料应用、新工艺的推广，材料可回收利用，超低能耗技术等新技术的应用，通过建筑楼栋、单元户型、厨卫模块、部品部件、外立面等开展标准化设计，降低项目的实施难度，提高模具的使用效率和施工效率。通过对国内学者研究成果的统计分析可以得出，若在结构重复率的标准层使用装配式建造工艺，可将标准层部分物化阶段的碳排放减少30%以上。其次，以绿色节能为导向，以BIM技术应用为抓手，将BIM技术贯穿于装配式建筑全生命周期，设计阶段通过BIM平台，实现多专业协同，找出图纸中存在的缺陷，确保设计准确性和合理性；加强碰撞检查，做到查缺补漏，将因设计失误导致的返工和建筑垃圾降至最低。例如，基于BIM的装配式建筑设计软件PKPM-PC的应用，对生产进行全流程赋能，将模型数据直接导入自动化生产设备，实现设计与生产数据自动对接。信息数据无需二次录入，在系统的各个环节中流动和传递，实现设计生产一体化，免除了图纸统计清单、清单汇总、清单分配等人工操作环节，减轻工作量，避免人为输入带来的错误，同时指导施工，为运维阶段的节能降碳服务。

2.2碳排放计算

建筑全生命周期碳排放计算，是建筑行业实现双碳目标的重要途径。2014年国家颁布了《建筑碳排放计量标准》CECS374：2014，这是国内首部介绍建筑从材料生产至最终拆解、回收的一系列前后衔接的阶段，包含了材料生产、施工建造、运行维护、拆解和回收阶段全过程碳排放计算的协会标准。2019年国家发布了《建筑碳排放计算标准》GB/T51366-2019，这是一本国家标准，从标准的级别上可以看出上升了一个层面。此标准要求建筑物碳排放计算应按阶段进行计算，并根据不同需求将分段计算结果整合为建筑全生命期的碳排放量。（1）计算建造阶段材料碳排放量（隐含碳排放）：根据材料清单明确计算内容及各材料碳排因子，对各材料具体碳排放量进行计算（2）计算运行阶段碳排放量（包括直接碳排放和间接碳排放）：包括暖通空调、生活及消防供水、压力排水、建筑照明、电梯运行等。（3）计算碳汇系统及可再生能源的减碳量：在项目用地红线范围内种植的绿化、植被等从大气中吸收的二氧化碳即为碳汇系统的减碳量；可再生能源包括太阳能热水系统、太阳能光伏系统、空气源热泵系统、水源热泵系统、地源热泵系统和风力发电系统等。建筑物碳排放的计算范围应为建设工程规划许可证范围内能源消耗产生的碳排放量和可再生能源及碳汇系统的减碳量。

2.3施工减排

相较传统现浇建筑建造过程，装配化施工可大幅减少用水量及污水排放，且可降低施工现场噪音、废水排放及粉尘污染，实现能源节约、人工节碳及用水节约。在施工过程中，如果应用BIM技术、大数据、智能化、云计算、物联网等智慧建造技术，将进一步提高部品部件安装精度，避免返工而造成的资源浪费。另外，生产现场采用智能机器人，使得人工大量减少。例如，某建设集团研发的基于BIM的智慧施工管理系统，将BIM技术应用到项目建设全过程，为项目决策、设计、施工、生产提供系统界面，各参建单位可在BIM技术应用板块、协同管理平台、预制构件全过程管理平台下协同作业。该系统在装配式建筑项目全过程管理的应用，精细到预制构件的生产、加工、堆放、安装等各个工序，有效降低了预制构件15%的生产偏差，避免了5%的预制构件二次转运带来的损耗，提升了预制构件破损后二次供应效率10%；通过项目协同管理平台有机的将各参建方统一在一起，确保沟通效率，降低了30%的沟通成本，同时缩短了5%的项目工期。

2.4装配式架空低碳节能设计

架空层设计在现代的装配式建筑技术中运用也比较常见，由于装配式建筑的便携性，可以较好的形成比较独立的架空体系。在架空层设计中采用绿化铺地进行设计，同时在其一侧采用景观水池的方式进行相互结合，景观水池的设计可以让水蒸气不断的渗透到建筑之中，在夏季时增加建筑中的湿度，减少对建筑自身能耗的需求，同时架空的设置可以有效的让气流进行循环，让灰空间成为装配式建筑的缓冲点，并且在节能低碳设计中也发挥重要的作用。

结语

综上所述，30~60碳减排目标是我国贯彻绿色发展理念，推动经济高质量发展所做出的重大战略决策，开启了我国以碳达峰和碳中和目标驱动整个能源系统、经济系统和科技创新系统全面向低碳转型的新时代。如何快速实现碳达峰和转型升级，且不影响人居环境品质的改善和人民群众的幸福感和获得感，建筑领域面临巨大机遇与挑战，产业结构、生产方式必将发生根本性变革。

参考文献

[1]房怡.绿色建筑背景下装配式建筑技术的应用价值分析[J].砖瓦,2021(2):46-47.

[2]刘学春,商子轩,张冬洁,等.装配式多高层钢结构研究要点与现状分析[J].工业建筑,2018,48(5):1-10.

[3]蒋勤俭.国内外装配式混凝土建筑发展综述[J].建筑技术,    2010,41(12):1074-1077.