工业化预制装配建筑的碳减排模型

2023-10-09 理论教育版权反馈

【摘要】：二战后，西方国家在亟待解决大量的住房而劳动力严重缺乏的情况下，为推行建筑工业化提供了实践的基础，因其工业效率高而在欧美风靡一时。同时建筑工业化已然成为建筑发展的趋势和必然。然而，尽管建筑工业化是大势所趋，但由于真正基于市场环境的、相对深入的工业化建筑实践才刚刚起步，因此有针对性的相关节能减排研究还不充分，甚至存在空白。

建筑工业化是随西方工业革命出现的概念，工业革命让造船、汽车生产效率大幅提升，随着欧洲兴起的新建筑运动，实行工厂预制、现场机械装配，逐步形成了建筑工业化最初的理论雏形。二战后，西方国家在亟待解决大量的住房而劳动力严重缺乏的情况下，为推行建筑工业化提供了实践的基础，因其工业效率高而在欧美风靡一时。1974年，联合国出版的《政府逐步实现建筑工业化的政策和措施指引》中定义了“建筑工业化”：按照工业化生产方式改造建筑业，使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。它的基本途径是建筑标准化，构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化。

通过认知调研和国内外实践分析，借助技术创新理论从中观层面将低碳建筑技术策略划分为改良性低碳技术策略和革新性低碳技术策略两类，前者碳减排作用显现的关键阶段是建筑生命周期中的使用阶段，主要依赖标准规范推动；后者作用显现的关键是建造阶段，主要依赖工业化生产方式的推动。结论显示：在生命周期的碳减排总量来看，前者的使用阶段远高于后者的建造阶段，但后者的单位时间内的作用效率更高。与前者建筑使用阶段有国家强力的标准规范进行约束并推动节能减排升级不同，后者即建筑工业化目前尽管陆续有工业化建筑的建设，但整体仍处于传统自发的、粗放型的生产方式，呈现生产效率低、综合质量差、资源消耗高、污染严重等缺陷，并且建筑施工阶段的能耗在社会能耗中占有相当比例。而作为在改变生产方式上具有革新意义的技术创新——工业化生产方式所能带来的节能减排成效为人们所期待，其发展前景十分广阔。同时建筑工业化已然成为建筑发展的趋势和必然。在此背景下，针对工业化建筑的碳排放研究更具现实意义。

尽管在推行建筑工业化的早期会面临很多阻力，但只要规模化应用程度达到能够摊薄技术创新带来的增量成本这道门槛后，规模化的推进速度将进一步加快，节能减排效果将更加突出。对比传统施工方式和工业化方式的碳排放差异，仅能耗一项就比传统施工方式降低20%～30%，材料损耗约减少60%，建筑垃圾减少83%，可回收材料增加66%［4］，这些都可带来碳排放量的减少。按照中国房地产行业的预计规模，如果住宅工业化占全国住宅建设量的10%，每年节约能耗将相当于葛洲坝发电站两个月的发电量，减少混凝土损耗相当于5.1万户90m2小户型住宅混凝土用量，减少钢材损耗超过1个鸟巢的用钢量［5］。由于我国住宅数量基数巨大，因此在低碳技术上哪怕点滴的进步创新也将在总量上带来可观的经济效益、环境效益和社会效益。(www.chuimin.cn)

研究表明，构件工厂预制化和现场装配这一工业化技术手段能够通过节省主要建材（钢材、水泥）和节约施工现场用电量的具体方式降低建筑建造阶段的碳排放量，且随着预制率的提高，将进一步提高建材生产阶段水泥、钢材的节约量和减少施工阶段的电力消耗和钢材消耗。以“上海万科新里程项目”为例，其预制化率仅为36.85%，其建造过程总的碳排放量为296.2kgCO2/m2；若按传统建造方式，则为346.7kgCO2/m2，可实现碳减排14.6%。而中国香港同类预制混凝土住宅的预制率在45%～50%［6］，日本则要求全套住宅建造过程中的2/3或以上在工厂完成，包括主要结构部分（墙、柱、地板、梁、屋面、楼梯等，不包括隔断墙、辅助柱、底层地板、局部楼梯、室外楼梯等）均为工厂生产的规格化部件，并采用装配式工法施工，85%以上的高层集合住宅都不同程度地使用了预制构件。因此随着工厂预制化程度的深入，住宅建造阶段碳减排还有较大提升空间［7］。

从技术创新科技含量的比重看，科技进步对我国住宅产业发展的贡献率刚过30%，而欧美主要发达国家均在70%～80%。我国住宅产业的产业化率（含工业化生产建造）仅为15%，美国、日本达70%～80%。按国际通行标准，集约型发展的产业要求科技进步对产业的贡献率超过50%［8-9］。然而，尽管建筑工业化是大势所趋，但由于真正基于市场环境的、相对深入的工业化建筑实践才刚刚起步，因此有针对性的相关节能减排研究还不充分，甚至存在空白。

工业化预制装配建筑的碳减排模型

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