“双碳”背景下建筑施工节能减排策略

2024-01-01朱真勇

资源节约与环保 2024年5期

摘要：随着城市日益发达和工业化不断推进，由人类活动所排放的大量温室气体产生的温室效应已被证实是全球变暖的重要原因，建筑领域是实现“双碳”目标的重要一环。通过文献分析法、案例分析法总结项目全生命周期降碳、减碳措施，以建筑业实现“双碳”目标引领和问题导向，探索建筑企业实施绿色建造的主要路径，同时结合某大数据产业园项目提出建筑施工环节具体的节能降碳措施，为企业实行低碳建造工作提供参考。

关键词：双碳；低碳施工；低碳建筑；大数据产业园；绿色施工；碳汇

引言

20世纪90年代至今，全球范围内的能源消耗年增长率已超30%，其中建筑领域的能耗占比在持续急剧上升。根据联合国环境规划署发布的《2022年全球建筑建造业现状报告》，建筑行业消耗大量能源，约占全球能源消耗总量的30%以上，碳排放量约占全球总量的40%。《2022年中国建筑能耗与碳排放研究报告》显示，“2020年中国建筑全过程碳排放总量为50.8亿t，占全国总碳排放量比例为50.9%”[1]。因此，碳排放研究已成为当下研究重点，从国家到区域再到城市和农村都开始了低碳发展模式的探索[2]。

建筑施工期间由于会使用多种施工机械、设备、能源、材料，因而会造成大量温室气体的排放。目前，建筑业的“双碳”目标能否达成决定着全社会的“双碳”目标达成效率和质量，因此控制建筑工程碳排放至关重要[3]。建材工业的高碳排放特性导致无法实现彻底的碳减排，使得难以仅靠控制自身碳排放实现建材行业“双碳”目标，因此对建材生产行业如何实现“双碳”目标还需要开展持续、深入、系统的研究[4]。据统计，至2021年末，我国建筑面积已超过700亿m2，每年新增建筑面积超过40亿m2 [5]。因此，在建筑施工环节开展有效的节能降碳减排措施，对建筑企业实施绿色建造的主要路径探索具有重要意义。

1建筑施工现状问题

一是，目前建筑行业发展较粗放，虽然市场主体较大，但生产方式未形成规模化和标准化，导致在建筑生产过程中效率不高、管理不到位、产品质量合格率低、资源浪费、环境污染等一系列问题[6]。二是，材料的生产、运输，建筑设计、施工、运营、维护的各个环节未形成有机统一的协作体系[7]。三是，土建施工领域目前普遍还依靠传统施工工艺和管理组织，项目各参与方对绿色施工、低碳建造等理念尚未重视，对低碳技术的探究和应用缺乏主观能动性[8]。

2建筑节能减排应对策略

对于建筑工程企业而言，低碳的关键节点就是节能减排与碳中和。结合项目全生命周期的规划、设计、施工、运营和维护拆除等阶段，归纳如图1所示的项目全生命周期减碳路径。

2.1规划决策阶段

2.1.1明确低碳建设目标

建设单位在策划阶段应为项目整体目标设定基调，将低碳建设理念融入到规划、设计、施工、运营的项目全生命周期中，确立项目管理模式和管理组织构架，选择兼顾经济效益和技术水平的技术措施，制定建造过程关键节点和指标等，并编制低碳建造实施路径，起到顶层规划引领作用。

2.1.2提高建筑使用寿命

规划延长建筑的使用寿命，在一定程度上减少工程重复建设，同时避免因拆除而产生大量的建筑垃圾，从而最大限度地减少碳排放。

2.2 建筑设计阶段

2.2.1整体规划与可持续性考虑

选择可最大限度利用风光等自然资源的地理位置，减少照明和通风采暖的电气设备使用。在总体规划布局中，考虑后期使用便利性，减少无必要的交通运输耗损。

2.2.2制定低碳路线

各参与专业应以建筑师为主导，开展各自专业的规划策划工作，围绕低碳发展关键因素，制定低碳设计策略，最终以技术措施形式形成低碳路线指导文件。各专业在设计过程中应统筹协调，在各设计环节实现高度统一。

2.2.3选用低碳材料及设备

建筑工程企业应充分使用绿色建材，管控建筑材料质量，让绿色建材在建筑建设全过程中持续发挥关键作用。如，根据空间大小和使用人数挑选空调设备，选用可根据建筑室内温度自行调节运行状态的智能化空调，在满足功能需求的同时节省能耗[9]。

2.2.4提升新能源使用比例

发展清洁能源是助力实现“双碳”目标的有效途径，设计中应提高太阳能、风能等清洁能源的使用比例。

2.2.5融入建筑碳汇

着重在建筑项目范围内，利用植物光合作用固碳。场地绿化设计中应推行生态优先、复层结构的理念，模拟自然群落，丰富生物多样性，提高场地植物密度。同时，应保护项目中场地内原有林地、草坪，提高观赏性同时增强生态稳定性和固碳能力。

2.3 建筑施工阶段

施工阶段的碳排放措施主要应结合项目各参与方，如勘察和设计单位、建设单位、企业自身管理、四类供商管理，大体上可以归纳为“3+1+4”[10]。

2.3.1搭建协同平台

以各参建方为主体，建立绿色建造管理体系，制定评价体系和考核机制，依托智慧管理平台和系统，发挥信息化、自动化技术手段，实现精准高效、绿色安全的运营管理。密切关注碳排放水平较高的合作企业，如钢筋、水泥、玻璃等。

2.3.2碳足迹监测

使用数字化设备及软件对施工过程中的材料生产、运输及机械的使用所产生的碳排放进行跟踪监测，并对结果数据进行分析和研判以及纠正偏差，最大限度节材、节能、节地、节水、节省人力和设备资源。选择环保节能绿色建材，不仅可降低施工阶段能耗，还能保护环境，有助于社会健康稳定发展[11]。

2.3.3减少废弃物

施工中应对不同建筑垃圾分类存放、分类管理，实现垃圾资源化处理，尽可能减少碳排放及废弃物排放，增加废物回收循环利用率，最大限度降低建筑垃圾对环境的影响。

2.3.4施工场地能源管理

可通过使用太阳能、风能等可再生能源来满足施工现场所需的能源，降低对传统能源的使用。同时，在施工过程中及时关停不必要的耗能设备，尽可能节约能源。

2.4 运营阶段的可持续性

依托智慧管理平台和系统，发挥信息化、自动化技术手段，建立起低碳建造管理体系，进行能源效率评估和监测，确保建筑物的能源消耗符合低碳目标值。同时，对建筑进行适当节能改造并尽可能延长使用寿命，从而最大限度降低能源消耗和减少污染。

3工程案例分析

3.1 案例背景介绍

某大数据产业园项目位于甘肃省，园区总用地面积约110亩，建筑总面积约9万㎡，建设内容包括4栋数据中心和1栋办公大楼。

3.2 案例中低碳施工策略

项目主要通过规划、设计、施工3个环节展开低碳建造。施工过程中产生碳排放主要来自于建材的生产、运输、施工设备的运行等方面。项目施工现场减少碳排放应对策略与措施，如表1所示。

3.2.1合理布局

项目选址在甘肃省，可再生能源丰富，厂址所在地常年平均气温约为10℃，利于运营期间机房散热，降低能源消耗；场地平坦，高差较小，工程开挖土石方经均衡调配后无废弃土方产生，有效减少施工环节的碳排放；建设过程中动态优化平面布置，提高场地利用率。项目遵从施工规模和实际施工状况，合理谋划大型施工机械设备的数量和运输路径，将施工过程中的碳排放和能耗降至较低水平。

3.2.2运用数字化技术

采取BIM技术，对各专业管线进行综合深化设计及对设备和管路进行设计复核等工作，以“全员、全过程、全专业、全范围”的总体原则，构建智慧运维模型等有效指导现场施工，提升工作效率。运用软件制定项目施工进度路线，结合进度路线合理配置人工、材料和机械等资源。统筹资金、施工场地及各相关方关系，保证施工的连续性和均衡性。在施工现场装备智能监测设备，结合计算机软件技术，建立以数字化的方式对施工现场能耗、水耗等各项关键指标数据进行实时监测、记录、统计、分析、评价和预警的监测系统和评价体系。

3.2.3精准施工节省资源

对钢筋、钢结构、机电、幕墙等专业应用建立加工模型，并导出下料数据，达到省人工、省原材、保质量、优管理等成效。建立低碳建造标准化管理实施细则，将标准化实施流程落实到项目管理的各个环节，应用建筑业新技术，高效有序推进过程低碳建造，积极推广应用新技术、新材料、新设备、新工艺的“四新”计划；在满足周转材料性能要求的情况下提高周转材料的周转次数，强化工作人员的节能环保理念，优化下料尺寸，减少材料损耗，尽可能利用边角废料。

3.2.4节能设备和技术的应用

项目采用绿色建筑本体设计、区域集中供冷技术、光储直柔配电技术、智慧能源系统等技术手段，使建筑节能率远高于传统建筑。除此之外，项目中还充分应用太阳能路灯、声控感应节能灯、智能定时插座、太阳能热水器等一系列低碳建造措施，实现节材、节能、节水、节地，充分契合“四节一环保”的低碳理念。

3.2.5建筑垃圾的回收与利用

在分部分项工程结束后，及时回收利用剩余的建筑材料，避免浪费及造成额外的生产、运输碳排放。施工现场及时回收和妥善保存脚手架和梁柱模板，以备后续周转使用，减少浪费和成本投入。

3.2.6充分利用建筑碳汇

项目选用乡土植物，根据场地布置，结合园林功能需求，尽可能扩大园区绿化面积，选用耐寒、耐旱、碳汇能力强的植物品种。如，本项目共采用元宝枫、旱柳、国槐等23个植物品种，布置多层次立体绿化景观，在提升园区整体景观效果的同时，贡献了良好碳汇效果。

3.3 施工节能减排结果

经过一系列低碳措施的实施，某大数据产业园项目在建造过程中取得了较好的节能减排效果。据初步测算，项目满足近零能耗建筑节能标准，有效降低了碳排放水平。

结语

“双碳”目标的提出对社会各行业带来了显著影响，特别是建筑业，因此建筑企业可从建设项目的规划决策、设计、施工、运营等阶段入手，通过合理规划、有效组织、采用数字化技术、提高新能源配比、应用建筑碳汇、实施绿色建筑标准等一系列措施，多方位、全要素、全过程协调统一推进低碳建造工作，为建筑“双碳”目标的早日实现作出最大贡献。

参考文献

[1]国家统计局能源统计司.中国能源统计年鉴 2021[M].北京：中国统计出版社，2022.

[2]曲辰，牛萌，孔柏涵.园林工程项目碳排放测算研究与进展[J].市政技术，2023，41（12）：179-187.

[3]马莹.建筑工程施工阶段碳排放研究进展[J].山西建筑，2023，49（23）：23-28.

[4]毛志兵.“双碳”目标下的中国建造[J].施工企业管理，2021（10）：54-56.

[5]杨斌，杨海军，乔振勇，等.“双碳”目标下国有大型建筑企业应对策略研究[J].四川建筑科学研究，2022，48（04）：72-80.

[6]李丛笑，张爱民，薛艳青，等.“双碳”战略下绿色建造发展路径研究[J].施工技术（中英文），2022，51（01）：4-7.

[7]刘妍妍，武艳丽.“双碳”战略下建筑行业产业链协同实施绿色建造的关键路径研究[J].建设科技，2022（16）：26-31.

[8]陈绪德.落实“双碳”目标，推进低碳技术在电网建设项目中的应用[J].项目管理评论，2022（42）：18-20.

[9]张希何.建筑工程绿色施工技术创新与节能环保措施分析[J].皮革制作与环保科技，2021，2（21）：150-151.

[10]李宫觅.建筑施工碳排放计算与管理策略研究[D].成都：电子科技大学，2023.

[11]余成江.“双碳”目标下的绿色建筑材料在土木工程中的应用研究[J].建设科技，2023（04）：98-100.