仲夏時節(jié)，驕陽似火。7月16日，海南省海口市國投生態(tài)環(huán)境大廈項(xiàng)目現(xiàn)場，呈現(xiàn)一派繁忙景象。安裝龍骨、襯板、裝飾條……施工人員正為安裝玻璃幕墻做準(zhǔn)備。
“項(xiàng)目所用的建筑材料大多都可回收降解，同時屋頂光電技術(shù)也可滿足基本用電需求。”項(xiàng)目總包方項(xiàng)目經(jīng)理張兵介紹，通過有效利用新能源技術(shù)，國投生態(tài)環(huán)境大廈未來將成為“超低能耗”的綠色建筑。
從對既有建筑的綠色化改造到綠色建材，再到裝配式建筑，近年來，中國已全面實(shí)現(xiàn)新建建筑節(jié)能。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部最新數(shù)據(jù)顯示，截至2022年上半年，中國新建綠色建筑面積占新建建筑的比例已經(jīng)超過90%。如今，借助“淺層地?zé)崮堋钡认冗M(jìn)技術(shù)手段，中國綠色建筑實(shí)現(xiàn)跨越式增長，在擦亮“低碳環(huán)保”新名片的同時，還改變著人們的生活。
理念革新
“土壤空調(diào)”助力節(jié)能減排
節(jié)能降碳，要抓重點(diǎn)行業(yè)。數(shù)據(jù)顯示，全國建筑行業(yè)上下游加起來的碳排放量，占全國碳排放總量的比重超過50%。為此，在“雙碳”背景下，中國建筑業(yè)正逐步加快綠色建筑的發(fā)展步伐。
所謂綠色建筑，即是在全生命周期保持低能耗、環(huán)境友好并且健康宜居的高品質(zhì)建筑。
“之所以會突出全生命周期這個時間概念，是因?yàn)槲覀兤匠＝佑|到的建筑物，往往是已經(jīng)投入使用的，但建筑物在修建過程中，其實(shí)就存在較大能源損耗。”清華大學(xué)建筑學(xué)院教授朱穎心認(rèn)為，綠色建筑若想更好地實(shí)現(xiàn)降碳，首先要減少全生命周期的用能需求。“例如，在設(shè)計方面，可利用自然通風(fēng)和天然采光等氣候條件因地制宜，進(jìn)而降低供暖、制冷、照明等方面的用能需求。”
步入湖北省武漢市國家網(wǎng)絡(luò)安全人才與創(chuàng)新基地，最惹人注意的便是造型獨(dú)特的展示中心。據(jù)了解，其采用的大跨度無柱網(wǎng)架與全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，可有效降低照明耗能。
“萬事皆有兩面性，這種獨(dú)特造型，也帶來了傳熱系數(shù)大、室內(nèi)溫度上升快等問題。”項(xiàng)目設(shè)計方、中信建筑設(shè)計研究總院有限公司(以下簡稱“中信設(shè)計”)綠色建筑研究中心副主任湯小亮告訴記者，為了解決這些難題，設(shè)計師團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計出“采光頂熱聚集條件下通風(fēng)散熱的自動控制系統(tǒng)”等專利技術(shù)。
記者了解到，該技術(shù)是在采光頂中部區(qū)域安設(shè)32個電動天窗，通過對屋頂區(qū)域的溫度及熱輻射強(qiáng)度進(jìn)行感應(yīng)聯(lián)動，自動調(diào)整天窗開閉，從而有效控制屋頂溫度。湯小亮說，計算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后，室溫最高相差近10攝氏度，空調(diào)節(jié)能減耗效果顯著。
與此同時，在展示中心地下，被譽(yù)為“土壤空調(diào)”的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)則在靜悄悄地運(yùn)行著。中信設(shè)計總工程師陳焰華介紹，夏季，該系統(tǒng)會將建筑物內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移至土壤，維持室內(nèi)26攝氏度的舒適溫度，而到了冬季，“土壤空調(diào)”又能把地下恒溫的熱量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，為建筑物供暖，每個年度形成一個相對平衡的冷熱循環(huán)，減少直接碳排放35%以上。
“地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于可利用少量的電力實(shí)現(xiàn)冷熱量的轉(zhuǎn)移和跨季節(jié)儲存利用。”陳焰華解釋，冬季消耗1千瓦時的電力可為建筑物提供3至4千瓦時的供熱量，并能降低淺層巖土體的溫度，儲存冷量供次年夏季使用。
除了設(shè)計理念彰顯革新魄力，創(chuàng)新建造理念也是建筑業(yè)綠色發(fā)展的一大方向。
在國家會展中心(天津)項(xiàng)目施工初期階段，中建八局項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)就碰上了“硬釘子”。“當(dāng)時，我們初步測算一期工程泥漿排放量接近40萬立方米，二期工程廢棄泥漿量更多，約有46萬立方米。”在接受記者采訪時，項(xiàng)目經(jīng)理解永飛說，短期內(nèi)如此巨大的泥漿排放會對土地造成較大程度的破壞，同時由于樁基施工需要在45天內(nèi)全部完工，泥漿外運(yùn)也會花費(fèi)大量時間。
面對進(jìn)退兩難的處境，項(xiàng)目技術(shù)攻堅團(tuán)隊(duì)開展“頭腦風(fēng)暴”。考慮到項(xiàng)目部分區(qū)域地面標(biāo)高仍未達(dá)到設(shè)計要求，需進(jìn)行大量土方回填，技術(shù)團(tuán)隊(duì)決定嘗試化“泥”為“土”，并就此開展了多輪可行性實(shí)驗(yàn)。
“但第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不理想，由于泥漿泌水性強(qiáng)，收縮比例非常大，不符合回填土的強(qiáng)度要求。”項(xiàng)目總工程師劉飛回憶，技術(shù)團(tuán)隊(duì)并未灰心，而是重新研究配比選型，反復(fù)調(diào)整固化劑成分，經(jīng)過數(shù)十次實(shí)驗(yàn)，終于成功研制出合適方案。“一期、二期項(xiàng)目產(chǎn)生的80多萬立方米泥漿全部用于場地回填，實(shí)現(xiàn)了零排放、零污染的‘變廢為寶’。”
根據(jù)《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，2030年前，建筑節(jié)能、垃圾資源化利用等水平大幅提高，能源資源利用效率達(dá)到國際先進(jìn)水平；用能結(jié)構(gòu)和方式更加優(yōu)化，可再生能源應(yīng)用更加充分；城市整體性、系統(tǒng)性、生長性增強(qiáng)，“城市病”問題初步解決。
技術(shù)創(chuàng)新
像“搭積木”一樣蓋房子
不僅建筑設(shè)計節(jié)能低碳，隨著裝配式建筑技術(shù)日漸成熟，建筑物的建造過程也慢慢變“綠”。
專家指出，裝配式建筑是指將建筑用構(gòu)件(如樓板、墻板、樓梯等)在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化批量制作后，再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式拼裝而成的建筑。簡單來說，裝配式建筑的施工方式實(shí)現(xiàn)了“房子是在工廠里制造的”。
“事實(shí)上，裝配式建筑不是近幾年才有的，20世紀(jì)50年代，我國就已開始嘗試走預(yù)制裝配式建筑工業(yè)化道路。”北京工業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)與材料工程研究所教授曹萬林介紹，當(dāng)下，中國裝配式建筑正在積極探索標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)和信息化管理，這都是現(xiàn)代化、工業(yè)化生產(chǎn)方式的具體表現(xiàn)。
近日，由中交三航院設(shè)計的全國首座全裝配式高樁碼頭——江蘇省連云港市徐圩港區(qū)64號—65號液體散貨泊位工程順利通過驗(yàn)收。
“項(xiàng)目充分運(yùn)用裝配式技術(shù)，預(yù)制構(gòu)件總數(shù)僅為195件，與傳統(tǒng)高樁碼頭相比，預(yù)制構(gòu)件總數(shù)減少80%以上，大大減少了水上預(yù)制件吊裝次數(shù)和現(xiàn)場混凝土澆筑量。”項(xiàng)目設(shè)計總負(fù)責(zé)人郭兆珈感慨地說。
為何會將碼頭設(shè)計成全裝配式？項(xiàng)目主管總工杭建忠告訴記者，工程所在地距離后方陸地區(qū)域約16公里，同時連云港地區(qū)潮差可達(dá)5米，這為傳統(tǒng)高樁碼頭混凝土水上現(xiàn)澆帶來諸多不便。
此外，若依照傳統(tǒng)高樁碼頭建設(shè)方案，水上施工人員眾多，材料堆放雜亂，船舶交通組織難度很大。為此，中交三航院首次采用一種新型全裝配式結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)件均采用工廠化制造，現(xiàn)場快速拼裝，裝配率由30%提高到70%以上。
正因采用裝配式結(jié)構(gòu)的模塊化施工，現(xiàn)場工作人員也成功由原先的“千人會戰(zhàn)”壓縮為十余人的“班組攻關(guān)”。“即便施工高峰期，現(xiàn)場頂多需要20至30人，工作時間較為固定。”郭兆珈對記者說，與傳統(tǒng)高樁碼頭相比，此次裝配式高樁碼頭的構(gòu)件混凝土用量節(jié)約了20%，現(xiàn)場施工碳排放量降低75%。
“裝配式建筑項(xiàng)目就像‘搭積木’一樣蓋房子，在提高生產(chǎn)效率的同時，能夠減少污染、節(jié)約資源和降低成本。”中國建筑科學(xué)研究院高級建筑師胡家僖表示，得益于“積木”質(zhì)量過硬，裝配式建筑的現(xiàn)場集成得以順利進(jìn)行。
7月18日，在中鐵八局橋梁公司成都青白江建筑工業(yè)化產(chǎn)品生產(chǎn)基地，只見工人們在完成裝模、上油、扎筋等準(zhǔn)備工序后，輕松操作幾個按鈕，短短幾十秒，一塊混凝土疊合板便完成了澆筑。
“我們生產(chǎn)基地采用了‘智能制造平臺’，通過給所有生產(chǎn)線裝上‘大腦’，能夠同時生產(chǎn)上百種不同尺寸的PC(預(yù)制混凝土)構(gòu)件。”中鐵八局建筑工業(yè)化研發(fā)中心常務(wù)副主任王江介紹，近些年，企業(yè)不斷探索智能化制造，截至目前，已實(shí)現(xiàn)鋼筋全自動化加工、產(chǎn)品自動脫模、混凝土自動澆筑等。
除此之外，“智能制造平臺”還可實(shí)現(xiàn)對PC構(gòu)件繁雜生產(chǎn)流程的智慧管理。每一件PC構(gòu)件的鋼筋骨架加工完成后，都會由條碼打印設(shè)備自動打印出一張條碼，進(jìn)行“身份標(biāo)識”。“現(xiàn)場質(zhì)檢員只需用掃碼槍輕輕一掃，即可查詢焊接工人、模型狀態(tài)等信息，確保鋼筋骨架得到全面檢查。”王江說。
同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院教授周靜敏認(rèn)為，目前中國裝配式建筑發(fā)展雖然整體情況不錯，但接下來的發(fā)展過程仍會很漫長。“在‘十四五’時期，應(yīng)進(jìn)一步梳理貫徹標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計思維，讓行業(yè)內(nèi)外都能正確理解裝配式建筑的建造方法，從設(shè)計階段開始逐步實(shí)現(xiàn)一體化協(xié)同。”
中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》提出，大力發(fā)展裝配式建筑，重點(diǎn)推動鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)，不斷提升構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化水平，推動形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，推動智能建造和建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展。
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，下一步，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和生產(chǎn)體系，推行“少規(guī)格、多組合”的正向設(shè)計方法，推動裝配式建筑市場化、規(guī)模化發(fā)展。
城市更新
從“拆改留”到“留改拆”
推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)變“大量建設(shè)、大量消耗、大量排放”的建設(shè)方式，是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰的重要舉措。
在建設(shè)綠色低碳城市方面，要優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)和布局，加快推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造。《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》提出，嚴(yán)格既有建筑拆除管理，堅持從“拆改留”到“留改拆”推動城市更新。
走進(jìn)山西省太原市杏花嶺區(qū)新民東街22號，嶄新的中空塑鋼窗戶引人注目，經(jīng)過建筑節(jié)能改造后，小區(qū)環(huán)境變美了，房子好住了，居民的幸福感直線上升。
“小區(qū)從去年8月份開始改造，經(jīng)過3個多月的施工，我們住進(jìn)了冬暖夏涼的節(jié)能房。”65歲的王梅是小區(qū)老住戶，她告訴記者，節(jié)能改造解決了房屋漏水透寒等問題，冬季屋內(nèi)溫度提高了5攝氏度。
“按照新標(biāo)準(zhǔn)，我們將小區(qū)外墻保溫層厚度增加一倍，為老百姓家中裝上了密封性更好的中空塑鋼窗，同時對屋面及地下室頂板都進(jìn)行了保溫層設(shè)置。”改造項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，通過建筑節(jié)能改造，樓頂漏雨、沿街噪音大等問題都將得到有效解決。
新民東街22號，僅僅是太原市老舊小區(qū)改造的一個縮影。據(jù)了解，太原市既有居住建筑節(jié)能改造一期項(xiàng)目已于2021年11月完成，二期工程預(yù)計將于2023年底完工。日前，山西省發(fā)布的《山西省建筑節(jié)能、綠色建筑與科技標(biāo)準(zhǔn)“十四五”規(guī)劃》提出，到2025年，全省基本形成綠色、低碳、循環(huán)的建設(shè)發(fā)展方式，城鎮(zhèn)新建居住建筑、公共建筑分別執(zhí)行節(jié)能83%、72%的地方標(biāo)準(zhǔn)。
值得一提的是，在許多城市，強(qiáng)化建筑運(yùn)營的節(jié)能提效也被視為既有建筑改造升級的重要目標(biāo)之一。
位于北京市東三環(huán)亮馬橋附近的京城大廈，歷經(jīng)30年運(yùn)營，基礎(chǔ)能耗較高，其設(shè)備設(shè)施需要計劃性更新改造。中信和業(yè)投資有限公司城市更新事業(yè)部總經(jīng)理向煒舉例說，當(dāng)時大廈的暖通空調(diào)系統(tǒng)，自控化程度與調(diào)節(jié)精度不高，導(dǎo)致局部空間夏季制冷不足、冬季室溫過高，系統(tǒng)整體能效較低。
“2017年，在不影響樓內(nèi)客戶正常辦公的前提下，我們從安全、健康、智能等維度出發(fā)，對大廈進(jìn)行了綠色改造。”向煒介紹起種種變化：制冷機(jī)組更換為高能效磁懸浮機(jī)組；燃?xì)忮仩t更換為空氣源熱泵；增加智能化集成平臺、綜合能源管理系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)……“2021年大廈能源費(fèi)用僅為2016年的73%，二氧化碳排放量也僅為2016年的38.6%。”
專家表示，盡管既有建筑的節(jié)能改造成績喜人，但配套政策和機(jī)制還亟待完善。“當(dāng)前，既有建筑綠色化改造主要還是依靠財政投入，發(fā)揮業(yè)主主觀能動性的機(jī)制仍有待完善。”廣州市城市規(guī)劃協(xié)會副會長兼秘書長黃鼎曦建議，探索建筑領(lǐng)域的碳排放交易，同時積極完善綠色金融支持綠色建筑政策，鼓勵政府和社會資本合作，激發(fā)建設(shè)綠色建筑的積極性。
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，下一步，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將持續(xù)開展綠色建筑創(chuàng)建行動，進(jìn)一步提升綠色建筑占比；推進(jìn)既有建筑綠色化改造，提升建筑節(jié)能低碳水平；加強(qiáng)建筑運(yùn)行的管理，降低建筑運(yùn)行的能耗。