减碳措施降低建筑碳排放提升可持续发展

2023-10-09 理论教育版权反馈

【摘要】：②节约水泥、混凝土等无机建材，间接减少排放。⑤用绿色环保材料替代传统高耗能材料及生产过程中部分添加材料，从而减少污染并降低生产过程中的碳排放。2010年欧盟提出建筑可持续发展目标之一是使建筑垃圾再循环达到90%以上。积极采用工具化、定型化设施，预制件与现场施工相结合。

针对现阶段我国传统的建筑生产、建造方式，整理总结建筑全生命周期各阶段与技术手段相关的减排策略。

1.建材开采和生产阶段

建材开采和生产阶段的减碳措施包括两个方面：使用低碳建材；提高建材回收利用率。

（1）使用低碳建材

①发展高强、高性能材料，以及轻集料和轻集料混凝土等。

②节约水泥、混凝土等无机建材，间接减少排放。

③通过大幅度提高建材的耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用，减少对自然资源无节制的使用。客观上避免了建筑物过早维修或拆除而造成的巨大浪费。

④调整和优化产业结构，减少加工次数，淘汰落后工艺和产品，提高劳动生产率，降低资源消耗。如使用改良镀锌钢，使用红外线加热方式，比原有的镀锌钢耗能耗时更少，更加环保。

⑤用绿色环保材料替代传统高耗能材料及生产过程中部分添加材料，从而减少污染并降低生产过程中的碳排放。

⑥发展3R建材。

2010年欧盟提出建筑可持续发展目标之一是使建筑垃圾再循环达到90%以上。可回收再利用的建筑废弃物有：

①塑料制品：90%塑料产品未经处理，既不经济也会造成生态危机。其回收后可挤压作为原料，把两种聚合物融合形成塑胶木材（聚苯乙烯与高密度聚乙烯），寿命为木制品的10倍。

②钢：可回收，永续性，其回收率达到71%。

③砖、石、混凝土等建筑垃圾：这些建筑垃圾可以经过分选、破碎、筛分成粗细骨料，代替天然骨料来配制混凝土和道路基层材料，这是建筑垃圾再生利用率最高、生产成本最低、使用范围最广、环境与经济效益最好的技术途径之一，既可节省天然的矿物资源，同时可减轻固体废物对环境的污染，做到材料的循环利用。

④玻璃：将平板玻璃回收后压碎处理成碎玻璃，可重新当作玻璃原料，也可用作玻璃混凝土，以废弃的玻璃作为骨料，可降低混凝土的腐蚀性。另外，如在混凝土中加入玻璃纤维，导光、透光，使室内敞亮，节能环保。国外有的做法是将碎玻璃处理成圆角的玻璃砂，当作人行道铺面的材料。

欧盟国家建筑废弃物资源化率接近90%，日本建筑废弃物资源化率已经达到98%，而我国建筑废弃物资源化率不足5%，远落后于国外发达国家，因此我们必须发展3R建材。可使用工业废弃物、农作物秸秆、建筑垃圾、淤泥等为原料制作水泥、混凝土、墙体材料、保温材料等建筑材料。充分发展3R建材可减少生产加工新建材带来的资源能源消耗和环境污染，3R建材的使用可延长建筑材料的使用周期，降低材料生产的资源能源消耗和建材运输对环境造成的影响。

（2）提高建材回收利用率

①中国建筑垃圾组成成分比例关系，如图2-9所示，金属、塑料、木材等较容易回收利用的部分占垃圾总量的10%，首先应提高该易回收建材部分的比例，通过降低建筑层数、改变建筑主材料的途径，提高轻型建造体系的比重。其次应重点发展金属、木材、塑料等从建筑垃圾中的分离技术，而不是简单的填埋。工业化的建造模式，包括预制装配式结构体系（主体结构为预制装配式框架、预制装配式剪力墙等）、预制装配式围护体系（集装饰、保温、隔音、防水为一体的内外墙）、工厂化的部品部件（成品厨房、整体式卫生间等），彼此之间相对独立，为装配、拆卸提供可能，在技术层面上相较于传统的生产建造模式更容易实现建筑垃圾的初步分离。

②砖、混凝土占建筑垃圾的80%以上，而这部分我国目前主要的处置方式是填埋与堆放，首先应大幅降低砖类材料的应用，用废旧砖再生骨料配制的混凝土，其强度较用废旧混凝土再生骨料配制的低，且由于砖骨料吸水率高，造成配制的混凝土工作性能降低。以砖为主要建材的现场湿作业、粗放式的生产方式正是工业化建造方式所摈弃的。

③向国外的先进技术学习，提高比例最高的混凝土建材的回收利用技术水平。

2.建筑施工阶段

低碳施工是指推行ISO14000环境管理体系，施工现场封闭施工；采用静压桩、逆作法等以降低施工扬尘对大气环境的影响，降低基础施工阶段噪声对周边的干扰；平衡土方、场内驳运、堆土绿网覆盖以防止扬尘、减少环境污染，清洁运输、文明施工；改善施工机械装备，降低噪声、能耗；同时，减少场地干扰，尊重基地环境，结合气候施工，节约水、电、材料等资源和能源，采用环保健康的施工工艺、减少填埋废弃物的数量，以及实施科学管理、保证施工质量、遵循可持续发展的原则。

低碳施工强调以施工技术为主要研究对象，对施工的各环节、各阶段、主要工艺、作业流程、技术装备等各方面进行系统的研究。低碳施工的技术研究包括施工管理体系的研究和施工图设计、施工组织设计和施工方案的优化，对施工工艺、施工进程和施工设备等的性能研究。

下面是低碳施工措施。

（1）节电措施

①积极采用节能照明灯具和光能装置，设置过载保护系统，分路计量装置等。推行工地上高质钠灯逐步代替汞灯，少数项目按机械功率折算台班耗电进行控制，有效地减少施工用电量。

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图2-9　中国建筑垃圾组成图

资料来源：《中国能源统计年鉴》。

②大型机械选用力求合理，尽可能采用能效比较高的设备，优化塔吊数量与平面布置，吊运物件按类集中堆放，减少运能浪费，有效节约电能。配置使用系数合理的耗电机具，减少机具空转频率并注意维修保养。

（2）节水措施

节水措施重点集中在中水利用及充分利用自然水源上。

①雨、废水的循环再利用。通过地下管网集中到沉淀池，用于洗车、场地洒水防尘和降温。(www.chuimin.cn)

②自然水源再利用。现场制作蓄水箱和循环水池。

③使用智能节水控制器、智能负载辨别限流控制器［129］。

（3）施工建材节约

可采用的方法有：提高周转次数材料的使用，如高效模板；施工临时用房与设施要选用可重复利用的可拆卸结构与材料；施工辅助工具与材料采用内部、外部租赁形式；合理划分施工流水段，加快施工进度，缩短材料使用周期等方法。积极采用工具化、定型化设施，预制件与现场施工相结合。具体的材料节约措施有：

①模板：网载的最新权威论证分析报告指出，在现浇混凝土结构工程中，模板工程一般占混凝土结构工程造价的20%～30%，占工程用工量的30%～40%，占工期的50%左右。因此节约与合理使用模板至关重要。可采用以钢代木、以旧代新，加快周转。定型钢模采用两种截面模板套用，实现一模两用。大型梁、柱节点采用钢木结合方式，可周转使用，节约施工成本［130］。

②楼板：采用楼板成型技术，如大面积楼板原浆收光一次成型工艺，节约资源并提高施工进度；楼板平整度控制，采用方钢加项撑标尺，减少一次性投入用料，重复再利用，节省钢材，保证施工操作便捷。

③脚手架：采用只需三四层脚手架就能将整幢大楼建造起来的技术——“整体提升脚”技术，大大节约搭建脚手架使用的钢材。

④使用预制构件：如预制楼梯、预制楼板等。可减少模板使用，无须等待养护，可立即使用，节时节料。

（4）一体化设计

土建与装修一体化设计、施工，减少二次装修带来的浪费与环境破坏。

（5）科学管理

科学管理，尽可能减少建筑材料浪费的产生。施工前深化设计，明确具体做法，采用科学严谨的材料预算方案，采用科学先进的施工组织和施工管理技术，尽量降低竣工后建筑材料剩余率。加强工程物资与仓库管理，避免优材劣用、长材短用、大材小用等不合理现象。

（6）加强建筑施工废弃物管理

产生的各类固体废物必须分类收集和分别处理处置。采用减量化、资源化、无害化措施［131］。

3.建筑使用和维护阶段

（1）使用阶段

①加强太阳能、地热能等新能源的利用，改变以电能为主的能源消费结构，可极大地缓解建筑使用阶段的碳排放。如果在住宅中采用太阳能与燃气锅炉复合供暖系统，在屋顶铺满太阳能集热器时，可实现减排约35%。如果采用地源热泵、燃气锅炉和冷却塔复合式空调采暖系统，由地源热泵系统承担总热负荷的60%，且设备效率COP等于5时，可实现减排约26%。COP值（制冷效率）是热泵系统所能实现的制冷量（制热量）和输入功率的比值。综合考虑上述因素，在现有技术条件下，综合减排潜力可以达到50%［132］。

②数据显示户均建筑面积从1990年的66.30m2增大到2008年的109.16m2，年均增长率达到2.81%，其对住宅单元碳排放的贡献值是不断增大的。建议推广中小户型住宅建设，减少住宅能耗碳排放。在城市规划和建设中，中小户型住宅的建设不仅可以解决居民的居住问题，而且对于降低碳排放有着积极的促进作用。

③抑制住宅使用阶段碳排放量的另一个因素是单位住宅建筑面积人口数。从1990—2008年，人均住宅建筑面积从16.72m2上升到30.53m2，年均增长率达3.40%。特别是2004年以来，人口密度因素对碳排放的抑制作用呈现明显增强趋势。建议加大人均住宅建筑面积，减小人口密度，由于我国人口众多，人口密度大，人均住宅建筑面积较发达国家仍有很大的差距，因此住宅建筑人口密度的下降仍有很大的空间。

④数据显示中国住宅建筑围护结构的平均传热系数，与发达国家相比存在差距。若平均传热系数提高到美国气候与北京相近地区的标准，如表2-26所示，约可减排19%；设计照明功率密度限值现在是按照6.0W/m2（现行规范［133］规定的限值）计算的，如能将其降至5.0W/m2（现行规范［133］规定的目标值），则可减排约3%。提高建筑维护结构的保温隔热性能，以有效地减少碳排放［134］。

表2-26　围护结构平均传热系数，K/［W/（m2·K）］标准——美国气候与北京相近地区

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资料来源：北京市建筑设计研究院.居住建筑节能设计标准［S］.北京：北京市建筑设计标准化办公室，2006.

（2）更新维护阶段

尽量避免二次装修，多使用可拆卸结构与材料。许多建筑都需要进行简单装修，而用户在入住后都要进行二次装修，将原有的墙面、瓷砖、卫生洁具等砸掉，造成巨大浪费。仅仅上海市每年因为拆除旧建筑和新建筑装修而产生的建筑垃圾就在2　000万t之多。这些垃圾的搬运、处理都需要消耗大量的能源、资源与排放。可采取一步到位的方式，建筑与装修一体化。多使用可拆卸结构与材料，拆卸后可用作他用，增加其使用寿命，从而达到节能减排的目的［135］。

4.建筑拆除和回收阶段

从技术手段角度出发：

（1）加强拆除施工管理，研发使用先进的拆除施工技术，减少由于拆除施工导致的碳排放与环境污染。针对传统施工建造方式，可应用水压拆除法、液压拆除法和爆破拆除法等拆除工艺，可有效降低噪音，减少扬尘，实现拆除过程的环保化、无污染、低碳排放。

（2）减少操作环节，建筑拆除后的废弃物可利用先进的回收再利用设备、工艺和技术。将建筑垃圾就地处理、就地回收、就地使用，大大提高建筑废弃物利用效率，减少多次运输造成的环境污染和费用支出。如使用自动回收分类机、移动式混凝土破碎筛分技术等。

具有回收性的废旧建材包括玻璃、木材、钢筋和铝材等，一般由建筑公司、爆破拆除公司以及专门的废旧物回收部门在现场进行回收利用，或是运输到加工场所加工处理后再利用；不可回收的废旧建材包括砖块、混凝土块等，部分可以用作路基填料或低洼地区的填充料，其余大部分则作为建筑垃圾运往处置地点进行消纳处理。

除了建筑拆除耗能外，不到使用年限的建筑物的提早拆除还引起资源的巨大浪费。目前我国不少拆除住宅的使用年限只有30年左右，而欧洲建筑寿命平均要在80多年，其中法国建筑平均寿命达到102年。因此，我国在设法降低拆除能耗的同时，还应避免建筑物的“大拆大建”，延长建筑物的使用寿命，避免资源的过度浪费。

减碳措施降低建筑碳排放提升可持续发展

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