合肥中海尚锦花园绿色住宅减碳措施及分析

魏纬，张瑞华 ，张云广，卞维锋，许浩天

（1.中国海外宏洋集团有限公司，广东 深圳 518000；2.南京长江都市建筑设计股份有限公司，江苏 南京 210001；3.安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

0 背景

2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会上的讲话中郑重承诺，中国将加强国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争于2030年前达到碳排放量峰值，于2060年前实现碳中和。

面对全球气候变化的挑战，减少温室气体排放和化石能源消耗成为当务之急，而建筑行业一直以来都是能源消耗和碳排放的主要行业，节能减排任务当为重中之重[1]。据中国建筑节能协会发布的《2020年中国建筑能耗研究报告》数据，2018年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿吨，占全国碳排放比重约51.3%，其中建材生产阶段及建筑运行阶段碳排放强度最高，分别占建筑全过程排放总量的55.2%及42.9%[2]。

图1 2018年我国建筑全过程碳排放数据分析[2]

以改善人居环境品质以及人民群众的幸福感和获得感为前提，建筑行业如何快速实现碳排放达标并进行深度减排，是我国应对气候变化目标中的重要议题[3]。因此，在建筑行业中如何采取有效的减碳措施，形成一种可复制、可推广的减碳优化解决方案是我们目前面临的一个重大课题与挑战。

合肥中海尚锦花园项目位于安徽省合肥市经开区，是总用地面积约9.6万㎡，总建筑面积约26.8万㎡的中大型住宅项目，项目正处于施工阶段。项目响应国家节能减碳的号召，应用国家先进施工建造技术（装配式技术），落实国家绿色节能相关要求，并形成了一套有效、可复制、可推广的节能减碳措施。具体分析及措施如下。

1 碳排放量的计算方法

建筑行业的全生命周期包括建材的生产运输、建筑的施工建造、建筑的拆除废弃、建筑的运营使用，上述各阶段均会产生资源和能源的消耗，从而直接或间接造成CO2排放。参照《建筑碳排放计算标准》（GB/T 51366-2019）中有关碳排放总量计算公式中得知：建筑全寿命周期单位面积CO2总排放量（C）为建材生产及运输阶段（CJC）、建造阶段（CJZ）、建筑的废弃及拆除阶段（Ccc）、建筑的运营阶段（CM）[4]四个阶段的总和。计算公式如下：

其中建材生产运输阶段、施工建造阶段和建筑运营阶段的碳排放量一般占总排放量的95%以上。因此，控制这三个阶段的碳排放量成为控制碳排放总量的关键[5]。

2 装配式技术减碳分析

装配式技术是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成，从而大大减少材料浪费及能源消耗。

本文以该项目中G06#楼栋作为样本，并采用装配式建造技术探讨如何在设计、生产运输及施工建造中进行节能减排。主要措施如下。

图2 某楼栋平面

2.1 项目装配式方案设计阶段

依据合肥市装配式建筑技术绿色节能设计规则要求，合肥中海尚锦花园项目保温设计采取夹心保温做法。其做法较传统做法具有工业化程度高、保温集成性好、保温性能优异、施工工期缩短、能源消耗降低，材料浪费减少等多处优势，从而达到建筑生产及施工过程中的节能减碳的目标。

2.2 项目施工图拆分设计阶段

装配式拆分设计是一种对原有土建结构进行拆分再重新组装的设计技术。在本项目中，基于装配式少规格、多组合的原则，通过优化竖向构件种类及尺寸、归并同类型构件等措施，从而达到节约能源，控制碳排放的目标。具体措施如下。

2.2.1 预制剪力墙优化

本项目在满足装配率（装配率50%）的前提下，竖向主体构件的拆分通过优化调整剪力墙墙支长度为一种规格，减少工厂模具成本，提高共模率，减少构件数量。如图4所示。

图3 预制构件示意图

图4 预制剪力墙优化设计

在运输车辆类型不变和运输距离不变的情况下，参照《建筑碳排放计算标准》（GB/T 51366-2019）中建材运输过程的碳排放计算公式，即

式中：Cys——建材运输过程碳排放（kgCO2e）；

Mi——第i种主要建材的消耗量（t）；

Di——第i种建材平均运输距离（km）；

Ti——第i种建材的运输方式下，单位重量运输距离的碳排放因子[kg CO2e（/t·km）]。

可知：对预制剪力墙的模数优化设计可以提高构件共模率，减少模具总数，节约模具材料成本，同时模数优化设计可以减少构件生产的数量，在运输车辆类型（载重等）及运输距离不变的情况下，减少车辆运送趟数（即总运输距离减少），从而在建筑生产和运输阶段中减少碳排放，在本项目中此阶段碳排放量减少0.25kgCO2/m²。

2.2.2 预制凸窗优化

本项目凸窗构件立面造型较为复杂，其生产便捷性、施工可操作性两方面因素互相制约，通过对多种构件设计组合和每块构件成本单价综合分析后，最终优选出整体预制凸窗做法方案，具体如图5所示。

预制剪力墙优化减排量计算 表1

图5 预制凸窗优化设计

相比分开预制，凸窗整体预制具有节省现场吊装次序、节约安装时间、窗框可以整体集成等优点，一块构件可节省三次吊装时间（节约3/4的吊装时间），在标准层施工过程中可减少75%的吊装费用和吊装所需的人工费用和机械使用费。

在运输车辆类型不变的情况下，采用与预制剪力墙相同的计算方式，见表2。

预制凸窗优化减排量计算 表2

可知：通过预制凸窗优化设计，采用凸窗整体预制方案可以减少凸窗构件数量及车辆运送趟数，从而减少在建筑生产和运输阶段中的碳排放。本项目中减少碳排放量0.13kgCO2/m²。

2.3 项目深化设计阶段

在完成拆分设计的基础上，深化设计将构件分为七大类：叠合板、空调板、楼梯板、凸窗板、竖向墙板、PCF板、异型构件，每一种类型构件采用国内先进设计理念，并结合远大住工生产工艺，细致打磨出一套符合工厂生产的构件深化图纸，并在图纸绘制过程中保持铝膜厂家、外挂架单位、总包单位、设计单位之间的紧密沟通。避免施工与设计不交圈所带来的生产过程中材料资源的浪费等问题。

2.4 项目施工阶段

本项目装配式楼栋较普通现浇住宅整栋搭建悬挑式钢管脚手架相比，其活动式钢材外挂架可以随着楼栋施工进度重复使用。以本项目G06#楼栋（27F）住宅为例，合计可节约20层钢材脚手架（每层1000m），合计减少钢材使用量约266.4t，相应二氧化碳减排量368.1t（折合 9.1kgCO2/m²）。

另，装配式住宅能够加快施工周期（仅外墙装饰工程的工期进度就能加快约2/3），显著减少现场人工工时。同一楼栋（27F住宅）采用装配式结构共节约钢筋工432人/天、瓦工1368人/天，能够有效减少施工过程中的其余碳排放量。

3 绿色节能技术减碳分析

绿色节能技术要求在建筑的全寿命周期内节约资源、保护环境、减少污染，为人员提供健康、适用、高效的使用空间，从而最大限度地实现人与自然的和谐共生。绿色建筑的高质量发展在创造宜居环境的同时，助力实现“双碳目标”。项目定位为《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2019）三星级标准设计，本项目综合采用以下绿色技术，并根据《建筑碳排放计算标准》（GB/T 51366-2019）中规定：运行阶段的碳排放计算中采用的建筑设计使用寿命按50年计算，具体分析及措施如下。

3.1 高效空调系统

空调机组效率的高低直接影响到空调设备单位时间内的制冷量和制热量，进而影响到空调能耗的高低。另外，在空调设计过程中，合理的设计室内参数，在很好地满足人员舒适度的条件下也能达到节能环保的目的，且避免出现“夏天过冷、冬天过热”现象的出现。

本项目户内采用多联机空调系统，IPLV值达到6.6以上，国家规范节能要求为4。通过空调机组的能效提高，可节约采暖空调年耗电量，暖通空调系统节能减排分析如表3。

暖通空调系统减排计算 表3

可知：通过采用高效空调机组，单位面积可节约采暖空调年耗电量9.61kW·h/m²·a，建筑设计使用寿命内减碳量共计389kgCO2//m²。

3.2 空气源热泵热水系统

空气能热泵热水机组是在世界能源日益紧张的形势下，继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器之后，诞生的新一代热水制取装置。本项目每户均采用空气源热泵提供生活热水，空气源热泵能效为4.4，与常规电热水器（效率为96%）相比，生活热水系统减排分析如表4。

可知：通过采用高效空气源热泵热水系统，单位面积可节约生活热水耗年电量13.91kW·h/m²a，建筑设计使用寿命内减碳量共计563.5kgCO2/m²。在建筑行业中如何采取有效的减碳措施，形成一种可复制、可推广的减碳优化解决方案是我们目前面临的一个重大课题与挑战。

生活热水系统减排量计算 表4

3.3 节能照明系统

照明系统消耗着大量的电力资源，对照明系统进行有效节约显得尤其重要。照明设计中对于楼梯间、大厅等公共部位则经常出现照明灯具无人管理导致日夜长明的现象，造成了大量的能源浪费。

本项目照明光源采用LED，大面积照明配电线路采用分组控制方式，便于现场灵活控制，非工作时间时可关掉部分灯具，以便减少电能消耗。合理布置灯具，通过控制灯具开启，充分利用自然光。主要功能房间的照明功率密度值均达到现行国家标准《建筑照明设计标准》（GB50034）规定的目标值要求。

本项目照明功率密度按相关标准的目标值设计，与按现行值设计相比，照明系统的节能减排分析如表5。

照明系统减排量计算 表5

可知：通过采用节能照明系统，单位面积可节约照明年耗电量2.31kW·h/m²·a，建筑设计使用寿命内减碳量共计93.5kgCO2//m²。

4 结语

本文结合项目实例，分别从装配式技术及绿色节能技术两个方面，分析了其减碳措施及相应成效，详见表6。结果表明：项目通过装配式技术优化设计，二氧化碳减排量为9.48kgCO2//m²；项目综合采用高效空调、热水及照明系统，在运行使用阶段减排量为1046kgCO2//m²。本项目二氧化碳综合减排量1055.48kgCO2//m²，减排率约 41.5%。具体数据如表6。

项目综合减排量分析 表6

综上，采取以上相关减碳技术手段及措施，本项目二氧化碳排量综合减少1055.48kgCO2//m²，排放率综合减少约41.5%。另，其技术手段及措施容易实现，可应用于大部分建筑项目。因此，本项目采取的装配式技术优化设计及高效空调、热水及照明系统等是一种可复制、可推广且行之有效的减碳优化方案，助力我国实现“双碳目标”。