罗 奥 黄永杭
建筑领域的碳达峰与碳中和是我国推动“双碳”宏观战略的重要内容。2020 年,我国建筑领域的碳排放总量为50.8 亿t,占全国碳排放的比重为50.9%[1]。建筑碳排放通常可以划分为3 个阶段,即建材生产阶段、建筑施工阶段、建筑运行阶段,分别占建筑碳排放的55%、2%、43%。
建筑工程通常工程量大,涉及的材料、人员、主体多,所以相较于工业、交通领域,建筑碳排放的核算更复杂。按照专业性质划分,建筑工程可以分为土建工程、装饰工程及安装工程,其中又包含了共计10 余项的分部工程类别。
建筑中不同分部工程的碳排放,在碳排放源的种类、总量以及时空尺度的排放特征上存在较大的差异。为了实现建筑的“双碳”战略目标,需要建筑所涉各项专业工程一起协同开展工作,共同减碳。因此,有必要对建筑工程中的装饰装修工程开展研究以及探讨。
2022 年,国家发改委发布了《加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》,明确提出,碳排放统计和核算体系需要科学的核算方法[2]。
既有的碳排放核算方法中,最常用的是碳排放因子法,即通过清单的形式列出各项碳排放源,再将其与碳排放因子的乘积累加得到整体的碳排放量。
清单法的优点在于数据全面、可靠,但对数据收集的完整度和精确度要求较高。以建筑为例,仅单个建筑工程就涉及60 多类基础材料和2000件以上单独的产品[3]。
在现有的核算体系中,往往都是以整个建筑工程为对象,实现统一核算难度非常大。如果将碳排放因子法应用于建筑的各项专业分部工程,并分别建立碳排放核算体系,将有助于实现建筑整体的碳排放核算。
目前,最常用的碳排放评价方式是全生命周期评估,指对研究对象在整个生命周期内的排放源清单进行统计以及核算[4]。
LCA 的主要流程包括目标与范围确定、清单分析、影响评价及解释共4 个步骤。按照建筑的生命周期轨迹,最多可以划分为9 个阶段,包含原材料开采加工、建材生产、建材运输、建筑施工、建筑运行、维护更新、建筑拆除、废弃物运输及废弃物处置,大多数研究者将部分阶段合并简化为3 ~5 个阶段[5]。
全生命周期评估是针对单项建筑或者建筑中的单位部品部件,属于微观尺度的碳排放核算。当以建筑整体作为对象进行LCA 评估时,必须包含建筑涉及的所有材料、部品部件以及子工程,当以建筑单项分部工程为对象时,相当于将建筑某项功能部件拆解出来,需要单独进行LCA 评估。
装饰装修工程的全生命周期评估,是仅针对单项专业分部子工程进行评估,不仅可以量化其碳排放总量,还可以实现不同装饰装修工程之间碳排放水平的对比。装饰装修工程的全生命周期评估仍可按照“建材生产及运输-建造阶段-运行阶段-拆除阶段”进行。根据《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB 50300―2013),建筑装饰装修工程可以分为包括建筑地面、抹灰、门窗及幕墙等在内的12 项子分部工程,实际核算可根据涉及的子分部工程进行计算和统计。
装饰装修工程主要用于满足用户对建筑物美观的需求,审美的差异性导致不同装修工程存在很大的差异,因此装修工程涉及的材料和工艺非常复杂。
从材料来看,几乎所有抵达施工现场的装修材料都是复合型材料,都需要经过工厂加工。从施工时长来看,以住宅为例,土建、结构工程通常为1 ~2 年甚至更久,而装修工程往往在几个月内就能完成。从涉及的施工机械来看,由于装饰装修施工现场不涉及垂直或水平运输的重型机械,往往都是小型的手持机械,如切割机、磨光机、电钻及电锤等,因此所产生的电耗水平不会太大。
总体来看,装饰装修的施工阶段具有涉及材料品类多、周期短和施工机械电耗低等特征。
装饰装修工程的碳排放,在全生命周期内与建筑整体存在较大的差异,主要表现为在建筑的生命周期内,由于装修材料的寿命远小于建筑结构,通常会经过多次装修翻新,使得单项装修工程的碳排放不断累加,如图1所示。
图1 建筑与装修碳排放示意图(来源:作者自绘)
目前,我国最常见的钢筋混凝土结构建筑,在建造阶段产生的总碳排放强度约为500 kgCO2/m2,其中装修工程所占的比例为5%~15%。建筑物的计算寿命通常为50 年,装修翻新通常情况下每8 ~10 年会发生1 次。如果以装饰装修工程单次碳排放强度为50 kgCO2/m2、寿命为10年进行计算,则装修在建筑生命周期内的碳排放可以达到250 kgCO2/m2,成为占比较大的碳排放源。
在LCA 评估中,评估对象的寿命是非常重要的参数,对计算结果影响极大。因此,对装饰装修工程的全生命周期评估,对于寿命参数的设定与检测尤为重要。
前文提到,建筑装饰装修具有使用周期短和翻新频率高的特点。根据相关文献研究结果表明,粤港澳大湾区装饰及装修废弃物产量从1999 年的16 万t 增 加 到2018 年 的260 万t,年增长率为16%,其中95%的装修废弃物仅通过简单的垃圾填埋直接处理[6]。基于装饰装修工程的特征,若能更多地应用可再生材料,或者在翻新过程将部分部品部件进行翻新后继续回收利用,能够大幅减少建筑生命周期内由装修翻新带来的碳排放量的增加。
我国于2019 年发布了国家标准《建筑碳排放计算标准》(GB/T 51366—2019),此标准首次全面规定了建筑各项组成部分的碳排放计算方法,具有一定的普适性,也是目前应用最广泛的碳排放计算标准。
根据国家标准《建筑碳排放计算标准》(GB/T 51366—2019),将建筑全生命周期的核算划分为建材生产及运输、建筑建造及拆除、建筑运行3 个阶段。随着各项研究的不断深入,发现该标准在应用过程中仍然存在详细度不足、实施性较难的问题。例如,从适用性来看,该标准并不适用于装配式建筑计算;从计算范围来看,标准中关于装饰装修、设备工程等的计算较少。
完善的建筑碳排放核算体系,是开发低碳建筑产品、优选建筑设计方案和低碳建材等活动的重要支撑,是建筑物实现低碳建造、低碳运行的重要技术基础。当前的碳排放核算体系,在应用到建筑装饰装修工程的碳排放核算时仍存在很多问题。
很多核算体系的基础工作,如碳排放因子库、人材机消耗定额、可再生材料的回收系数等关键参数,都需要建筑业及上下游产业共同完善。由于装饰装修工程存在新材料多样、更新维护周期短等特点,在建立碳排放核算体系的过程中,应重点考虑寿命周期、回收系数等参数的设定。
装饰装修工程的建材种类繁多,与主体结构中常用的钢材、水泥及砂石等传统材料相比,更新速度更快。随着建筑产业低碳化的发展,硅酸钙预涂装板、新型无机人造石、柔性卷材地板、软石地板及新型环保涂料等绿色新型材料的应用范围不断扩大,导致建立装修建材碳排放因子库的难度较大。
国际标准《建筑碳排放计算标准》(GB/T 51366—2019)提供的建材碳排放因子中,建筑装饰材料的数据十分匮乏。目前,市面上的很多建筑装饰材料,尤其是绿色新型材料,很难从公开渠道获得碳排放因子。对于这类材料的碳排放因子测定,需要结合生产厂家的生产工艺进行测算。因此,碳排放因子数据库的建立,需要覆盖全行业产业链的各个环节,联合企业、高校学者及技术人员等多方力量,实现对基础数据库的健全和完善。
采用装配式装修是控制建筑装修工程碳排放的1 个方法。传统装修施工过程中,大量采用湿贴、抹灰工艺,主要消耗材料为水泥、石灰及瓷砖等高能耗产品。而在装配式装修中,采用干法施工工艺,与轻质高强的大板块新型绿色材料更适配,可以大大降低室内装修中水泥、砂浆及瓷砖等传统高耗能材料的消耗,从而显著降低碳排放量。装配式装修的流程阶段区别于传统装修,所以核算体系还需要建立适用于装配式装修的计算方法。随着建筑工业化转型的推进,装配式装修将成为未来实现建筑“双碳”目标的重要抓手。
与土建工程相比,装修工程的时间跨度短,总体规模小。虽然在各项建筑工程中,施工阶段产生的碳排放比例都较小,约为2%,但是施工阶段基本上涵盖了所有碳排放源清单。因此,在施工阶段的材料、设备进场时,就可以得到各项碳排放源的清单及总量,并进行统计与核算。根据施工现场的碳排放实测值,可以修正估算结果,在完成全部施工时即可以输出所有碳排放核算结果。
碳排放的核算并不是最终目的,还需要对碳排放进行管控才能实现“双碳”目标。而建筑领域的碳排放管控,则依赖于科学合理的评价体系。而在评价体系中,还需要明确量化建筑工程的各项碳排放强度指标,用于比较不同建筑工程之间的碳排放水平,从而实现对碳排放的管理和优化。
建筑碳排放受建材种类、结构体系、施工工艺及所处气候区多项指标的影响,因此需要针对不同地区、不同建筑业态建立相应的评价指标。而对于装修工程,尤其是住宅的装修,不同工程的差异较大,因此需要尽快建立碳排放的基准模型。
从建筑碳排放的分布情况可以看到,建筑材料的占比最大,是减少碳排放的重点。建筑工程中,土建所涉及材料品种约为100 种,而装饰材料品类细分有上万种,且随着人们对装修需求的不断提升,这些品种每年都在更新。
在实际应用中,不可能对所有材料的碳排放因子都进行核算和明确,这样会大大增加核算的工作量,使得核算方法的适用性大大降低。
在制定核算方法的过程中,应对材料采取一个普适性的大分类,再通过典型产品得到排放因子,总结出通用的核算方法。
近年来,随着可再生能源产业的蓬勃发展,越来越多的像光伏幕墙这样的具有复合功能的装饰材料得到开发和利用。对于这类材料的碳排放,在建筑全生命周期内碳排放的统计归口应该属于装饰工程还是设备工程,也需要进行明确界定,以便于不同专业工程依据各自项目的低碳目标进行优化。
随着国家“双碳”宏观战略的不断推进,建筑领域作为碳排放的大户,绿色低碳转型的需求迫在眉睫。建筑整体的全生命周期碳排放核算是一项极为复杂的工程,按照不同专业工程分解后,各工程碳排放特征还存在很大的差异。
只有深入认识装饰装修工程各项碳排放源的特征,才能准确核算其碳排放的总量,并建立科学的评价体系,最终实现装饰装修行业的低碳化。未来,还需要加强以装饰企业为主体的各方协作,共同推进装饰装修的低碳发展。