黄江华 黄梦婷*, 杨 凯 周子康 夏亭亭 刘 银
(1.宜宾学院国际应用技术学部,四川 宜宾 644000;2.上海水石建筑规划股份设计有限公司云南分公司,云南 昆明 650000)
建筑业是国民经济的支柱产业,为我国社会经济发展和民生改善做出了重要贡献。与此同时,建筑行业依然存在着资源消耗大、污染排放高、施工方法粗放等问题,与“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念的要求相比,仍有一定的差距[1]。为了人类的健康发展,建筑业必须转向低碳发展,践行绿色建造理念,推动建筑业“双碳”目标的实现。
“标准化+”是指在技术、科学和管理等社会实践中,在已有标准的基础上,从各方面进一步提高对目标对象的要求,以获得最佳秩序,取得最佳社会效益的一种社会实践活动。在建筑行业中践行“标准化+”的理念,对于促进工程建设领域的技术进步,实现最佳的社会效益、经济效益、环境效益等具有直接作用和重要意义。
据不完全统计,我国目前每年建造房屋近20 亿平方米,其中约有1/4 左右的房屋使用年限不足40 年。日本住宅设计寿命达到100 年以上,而我国城市住宅设计寿命一般仅为50 年。其原因主要为:城市化进程的发展速度过快,土地资源相对紧缺,城市规划缺乏系统性和延续性,同时,个别严重偷工减料造成建筑质量过差,导致房屋寿命较短。而对房屋进行装修改造和拆除,会产生大量的建筑废物,重复性建设不但浪费了大量的资源和能源,污染了环境,还导致了温室气体排放量不断上升。
随着我国各地区建筑总量持续增长以及居民对舒适性要求不断提高,我国城市建筑能源消耗相对于工业能源消耗、交通能源消耗呈现出持续增长的趋势。根据2020 年中国建筑节能协会能耗专委会11 月公布的《中国建筑能耗研究报告(2020)》显示,我国在建筑建设过程中产生的二氧化碳约为1 亿t,约占整个国家碳排放量的1%。建设运营期产生的二氧化碳达21.1亿t,在我国碳排放量中所占比例为21.9%。建筑能耗在我国总能耗中所占比重较大。其主要原因有以下几个方面:
(1)随着城市化不断推进,城市建设中的新增建筑数量越来越多,导致了能源消费快速增长。
(2)由于人们生活条件的改善,各类家电产品消耗量显著上升,使得单位建筑面积的能源消耗急剧上升。
(3)随着城市和农村居民对室内环境舒适需求的不断增加,能源消耗呈现快速上升趋势。
(4)建筑能耗总体上偏高,目前我国一般采用50%的节能标准,但即使是执行节能65%的标准,其能耗指数也比同等气候条件下的发达国家高出50%以上。
(1)材料生产是建筑行业碳排放的重要源头之一。许多建筑材料的生产过程,如水泥、钢铁、玻璃等,需要大量的能源,同时伴随着大量的二氧化碳排放。
(2)不合理的建筑设计和规划导致建筑能耗增加,以及使用不环保、高碳排放的建筑材料。建筑形状、朝向、采光条件等设计因素都会对建筑能效产生影响。
(3)由于在工程项目施工过程中混凝土运输过程中车辆碾压,砂石散落,以及运输车辆在装卸混凝土时产生的粉尘等,都会造成一定程度的环境污染。同时建筑垃圾堆放场地和临时堆放场的选址不当或不合理,也会造成周围地下水资源被污染。另外,在堆放过程中产生的渗滤液对地下水也会造成一定程度的污染。
(4)施工过程中,使用大型机械设备、挖掘机、起重机等施工设备需要大量的燃油或电力,会产生大量的碳排放。机械设备的选择、使用效率和维护情况都影响碳排放水平。施工现场的能源消耗也是碳排放的来源,这包括临时用电、照明、供暖或制冷系统的运行,以及建筑材料的加工过程等。
(5)施工过程中产生的废弃物,如混凝土碎片、砖瓦、包装材料等,不合理的处理和管理会导致额外的碳排放。不科学的工程管理和施工流程可能导致能源的浪费,例如建筑材料的过度使用、工序的重复、工人流动性大等,都会增加碳排放。
(1)由于我国建筑市场缺乏有效的竞争机制和市场秩序,没有形成良性发展的竞争环境和市场机制。在工程质量管理方面,没有建立起系统、规范、完整的施工企业资质动态监督管理制度;工程质量安全事故发生后对责任方追究不力;施工现场和主要作业人员未按规定配备和使用,或施工作业人员技术水平低下,不具备进行精细劳动的能力和经验;在工地上,缺少高水平的工艺员、技术员、质检员,就算有技术方案、新技术、新材料,但如果不能严格按照工程质量标准进行施工,也会影响建筑施工质量,甚至影响建筑节能效果。
(2)对科技进步重要性认识不足。各建筑企业在科技创新、技术进步意识上还有明显差距。有数据显示全国仍有60%以上的大中型建筑企业没有设立专门的技术研发机构,大部分科技资源都在大专院校等研究机构,即使已经设立研发机构的单位,也普遍存在组织机构不健全的问题,严重影响了研发职能的正常发挥;高水平研究人才短缺、科研创新效率低下,由于建筑业的盈利水平偏低,企业缺乏投资能力、研发经费投入严重不足等原因。
(1)加强新技术推广应用,结合实际需求,有效采用BIM、物联网、大数据、云计算、移动通信、区块链、人工智能、机器人等相关技术,整体提升建造手段信息化水平。例如BIM 技术能根据数据信息(包含全生命周期)改善运维流程,降低成本,提升效率[6];建立专门的技术创新评估机制,评估新兴技术对绿色建筑的适用性、可行性和效益。
(2)运用工程总承包、全过程工程咨询等组织管理方法,加强设计、生产、施工、运营全产业链上下游企业之间的沟通合作,加强专业分工和社会协作,对资源进行最优配置,降低返工浪费,构建绿色建造产业链。
(3)充分考虑临时施工设施与永久性设施的综合利用,采取适当的安装方法,制定合理的安装程序,减少现场模板搭设和脚手架施工,减少重复施工;要准确下料、精细化管理,降低建材损耗率;对关键耗能设备的能耗进行监测;加强施工设备的进场、安装、使用、维护、拆除和退场管理,减少施工过程中的资源消耗。
(4)健全工作体制,明确各单位职责,确立各项工作目标。各地住房城乡建设主管部门要将“绿色建造”作为本地区的重点工作,明确具体目标,制定工作计划。要研究制定本地区绿色建造的实施方案,将“绿色建筑”发展的各项目标纳入本地区相关规划和建设管理中,与社会经济发展规划、城乡规划、土地利用规划、生态环境保护规划等有机衔接,做好“绿色建筑”工作的顶层设计。要把“绿色建造”融入到当地的“绿色发展”与“生态文明”建设之中。立足地方实情,面向问题与需求,构建有地区特色的绿色建造技术体系、管理机制与政策体系。
(5)与国际标准组织、绿色建筑领域的国际组织进行合作,借鉴和引进国际上先进的绿色建筑技术标准。这有助于加速国内绿色建筑技术创新的步伐。
制定和完善绿色建筑的标准,包括材料选择、能量利用效率、生产用电等方面。
(1)建筑材料应优先选择高强、高性能、高耐久、耐腐蚀、抗老化等性能优异的材料,尽量延长建筑的使用寿命,减少部件更换频次,从长远角度降低原材料的消耗,实现源头减排。例如:徐州园博园创意园场馆之一竹技园,采用天然的绿色建材,竹材和木材;综合馆的搭建,应用大批清水混凝土,钢木混合装配式结构体系等,既安全经济,又节能提效。
(2)充分利用创新技术手段,将地热、风能等转换为可储存利用的能量,大幅度提高绿色能源、可替代能源的使用比例。例如:利用热能置换方式对地热资源进行开发利用;在不影响建筑物正常功能及安全的前提下,以建筑物为载体将太阳能辐射转化为电能,采用建筑光伏一体化技术,利用建筑屋顶和外墙建设分布式光伏发电系统,在建筑物内安装集中式光伏发电系统,通过建筑物的被动式节能设计和运行管理,实现建筑能耗大幅下降。
(3)对建筑材料生产园区和企业实施“清洁能源替换活动”,并给予相关政策扶持。比如:以屋顶、地下室、废弃厂房、闲置场地等为重点建设区域和对象开展分布式光伏发电系统建设;在建筑材料生产过程中,实施碳捕捉和封存,比如水泥工厂的CCUS技术。
鼓励企业和个人采用绿色建筑标准。推广近零能耗建筑集中连片建设,推动激励政策持续出台,推动近零能耗建筑评价标识,鼓励政府办公建筑、学校、医院率先采用近零能耗建筑设计建造。在此基础上,加快我国建筑业节能减排对策的实施,比如,放开“隔墙售电”,完善碳交易规则,深化煤电转换,对低碳园区给予政策支持等等。
各地住房城乡建设部门要充分利用传统媒体和新媒体,加大对绿色建造试点的宣传力度,积极推广成功经验和典型做法,加强舆论引导和社会监督,营造全社会支持和参与绿色建造的良好氛围。要认真总结本地区绿色建造试点工作经验,及时向国家有关部门上报,并积极参加国家组织的相关宣贯工作。要加强国际交流与合作,学习借鉴先进理念、技术和管理经验,不断提升绿色建造水平。这可以作为“标准化+”中的一项社会参与活动。
发展装配式建筑,有利于节约资源能源,提升劳动生产效率和质量、安全水平,减少施工时间与材料的浪费,降低施工过程中的耗能和排放。装配式建筑采用预制构件建造,具有生产速度快、施工工期短等优势,在建筑施工过程中可以缩短工期,对于建筑行业发展有着重要作用。采用预制混凝土结构,具有节能、环保、抗震等优势,可以在一定程度上减少建筑材料浪费。在生产和施工的过程中可以节约大量劳动力,可以降低人力成本,能够更好地控制质量,避免出现质量问题,提高工程的安全性。
数据表明,与传统的施工方法相比,装配式施工方法可以在每平方米建筑面积上节省65%的水,节省37%的能源,节省2%的钢材,降低59%的垃圾,降低65%的污水排放,在生产施工过程中,基本上消除了粉尘和噪音对环境造成的影响,最终实现了绿色、低碳、节能、环保的施工。建筑行业全寿命周期可减少40%以上的碳排放量,是促进我国建筑行业向“双碳”目标迈进的一条重要路径。
建筑本身是为人服务,未来发展必然要着眼于建筑安全、健康可持续发展,这是适应形势发展的需要,是建筑业转型的首要任务,也是未来发展的必然趋势。利用“标准化+”助力绿色建设,即通过技术创新与标准结合,建立绿色建筑标准等,实现人与自然和谐共生的工程建造活动,共同推进“双碳”目标的实现。