建筑隐含碳远未得到应有重视

信息来源: 中国建材报   浏览次数:599   发布时间:2023-04-25


今年年初,由中国建筑节能协会和重庆大学联合发布的《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》显示,2020年全国建筑全过程碳排放总量为50.8亿吨CO2,占比全国碳排放总量50.9%。

其中,建材生产阶段碳排放28.2亿吨CO2,占比全国碳排放总量28.2%;建筑运行阶段碳排放21.6亿吨CO2,占比21.7%;而建筑施工阶段碳排放1.0亿吨CO2,占比只有1.0%,这与建筑从业人员的感受大不相同。

建筑施工阶段碳排放占比较小的原因之一,是建筑施工的碳排放狭义上主要计算发生在施工现场过程的碳排放,而目前我国建筑施工的机械化、电气化程度较低,使用油、气总体消耗量不高;二是数据统计采用了自上而下、基于能源平衡表的建筑能耗拆分模型,来源权威,但不能反映施工项目的实际情况;三是施工过程的能耗统计、碳排放统计数据严重缺乏,缺少自下而上的数据支撑。

根据国家标准《建筑碳排放计算标准》,建筑碳排放为建筑物在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和,以二氧化碳当量表示。

建筑碳排放按照产生的边界可以划分为建筑直接碳排放、建筑间接碳排放和建筑隐含碳排放。前两者得到了各界广泛关注,而建筑隐含碳远未得到应有重视。

建筑隐含碳排放也被称为建造碳排放、建筑物化碳排放,是指建材生产、运输和建筑建造、拆除带来的碳排放。简言之,建筑隐含碳指的是一栋建筑在投入使用之前的碳足迹,也就是上面数据中的28.2%+1%。


建筑隐含碳为何如此重要?

 

隐含碳伴随建筑建造完成就已锁定,随着节能降碳工作的推进,建筑物的隐含碳在建筑全生命周期碳排放中所占的比例呈现相对上升趋势。

建筑施工中大量的模板脚手架等非主体周转材料,循环利用次数较少,损耗率为10%~30%。同时,采购的建筑材料转化为最终建筑产品的过程中,有1%~3%损耗率。以上两者损耗在工地上大多转化为建筑垃圾。

我国城镇化进程维持较快速度,建筑垃圾排放量保持高位,每年产生的建筑垃圾达20亿吨,约占城市固体废弃物总量的40%,大有建筑垃圾围城之势。在发达国家,建筑垃圾是重要的再生资源。而我国建筑垃圾仍以填埋为主,存在较大弊端。《“十四五”循环经济发展规划》要求,到2025年我国建筑垃圾的综合利用率需达到60%

目前,建筑业对于建材产品带来的隐含碳减排问题关注不足。隐含碳排放来源于上游产业(建材生产运输)、建筑业及下游产业(拆除活动),因此,建筑业与建材业协同降碳,对建筑的隐含碳进行有效控制极其重要。


典型建筑哪里隐含碳最多?

 

据估算,建筑上部和底层结构隐含碳的平均含量最高,约占65%;内部和装修的隐含碳含量最少,约为8%。但是,如果建筑使用过程中频繁出租、周转,造成建筑物内部装修改造相对频繁的话,建筑内部装修改造造成的隐含碳累计总量有可能超过前期隐含碳总量。

从主要建材品类来看,隐含碳主要来自混凝土、钢筋、保温材料、玻璃、饰面材料,其中混凝土、钢筋占比最大,同时减排潜力也很大。


绿色建造重点是什么?

 

建造阶段包含策划、设计、采购、生产、施工环节,对建材的选用具有决定权。建造过程在建筑全生命周期中碳排放时间短、强度大,碳减排统筹控制难度大。同时,由于隐含碳排放范围很大,核算也相对复杂。打个比方,“碳排放”和“钱排放”有某种相似之处,工程项目的方方面面都与成本费用有关,但往往在实际工程中控制得并不到位,总会突破预算。与各方都高度关注的“钱”相比,碳排放控制,即使制定了碳限额碳约束,也会面临极大挑战,所以要采用创新性的工作方法。

绿色建造降碳可以归纳为三大发力点:一是采用低碳结构体系,包括建筑造型简约、结构形式优化、优先选用钢结构、木结构等;二是科学选用绿色低碳建材,使建材减量化、资源化、可循环、绿色化,其中构建绿色低碳建材供应链尤为重要;三是绿色低碳建造方式,如采用绿色施工工艺、工业化建造方式、智能建造手段等来减少施工碳排放。

绿色低碳策划是实现绿色建造最重要的环节,直接关系到建设项目碳排放控制成败。传统建造方式的前期策划容易形同虚设,造成后期大量的问题与矛盾。要从建筑结构类型选择、主要建材选择、关键低碳技术运用、工程组织方式等方面,以绿色低碳的理念来实施策划。

绿色低碳设计要注重降低隐含碳,通过技术与材料的综合集成,达到整体最优。在整体建筑存量中,应用材料具有巨大的温室气体减排潜力。据相关研究,采用良好的高性能、循环利用、优先本地材料策略,到2050年,就可以将建筑材料循环中的温室气体排放量减少80%以上。

例如,中建三局承建的清水混凝土单体建筑——武汉美术馆,内部总建筑面积约4.3万平方米,内部装修直接采用裸露的清水混凝土方式,室内看不到一块大理石、瓷砖等装饰,甚至灯具也全部采用镶嵌式藏于混凝土顶板内。在保证安全质量的前提下,通过设计实现材料资源的减量化是绿色建造的重中之重。

绿色低碳施工要在更高层次发挥作用,将工业化建造方式、智慧化手段及与精益建造、循环经济相融合。要协同设计,提高易建性,方便物流,为提高施工机械化、工业化、信息化水平创造条件;协同设计,不仅要采取措施减少固体废弃物产生,控制建筑垃圾产生量,进行资源化应用,还要最大程度永临结合,减少工地临时设施量。同时,对传统施工工艺和措施进行绿色低碳提升,大力推广低消耗、低污染、低排放技术系统化应用;采用新能源施工设备,以及适宜的可再生能源、非传统水源利用等。


绿色建材是绿色建造的物质基础

 

建造活动要从产业链角度,重新审视建筑全寿命周期。建材生产、运输,直至后期运营都要采取低成本降低碳排放的措施。

比如说,优化混凝土配比,采用预拌混凝土,让隐含碳减排率达到14%~33%;采用碳排放因子低的钢材,如利用高效轧机、电弧炉和清洁电力制造,用回收率高的钢筋,碳减排率达到4%~10%;选用隐含碳低的保温材料,隐含碳减排率达到16%;选用隐含碳低的饰面材料,如地板、地毯、地砖、吊顶板、涂料等,以及采用装配式装修,隐含碳减排率达到5%;选用隐含碳更低的新型材料,如石墨烯碳封存涂料、低碳/零碳混凝土、正交胶合木等工程木材来平衡。

混凝土的节约非常重要。混凝土是建筑中应用最广泛的材料之一,也是建筑隐含碳的主要来源。水泥是控制混凝土成本和含碳量的主要因素,减少混凝土混合料中水泥含量的碳减排策略,也可以降低成本。高性能混凝土实际上更具成本吸引力。数据表明,提高混凝土强度,根据不同结构形式,可节省10%~40%混凝土。而适当掺加粉煤灰、钢渣粉、沸石粉、硅粉等材料,还可以进一步提升混凝土质量,从而降低水泥的需求量。在相同强度水平下,每立方米高性能混凝土的成本比普通混凝土低35~60元。

随着新建建筑量的减少,支撑建筑业的钢铁和水泥生产总需求,将不可避免地出现下降。预计产自回收废钢的钢铁产量占总产量的比例将从现在的不到10%上升到60%。水泥方面,回收的潜力比较有限,但改进的建筑设计和材料质量,可以使总需求量在照常发展情景的基础上减少50%。多选用金属、玻璃、木材、石膏等建材,通过循环利用减少对天然资源的消耗。


建筑与建材协同耦合共同实现降碳降成本

 

建材的碳排放对于掌控建筑全生命周期碳排放至关重要,建筑与建材深度耦合、协同降碳才是决胜之道。

建筑业要以碳排放为导向,从被动选用建材转为提出明确需求,促进建材的绿色低碳化发展,拉动供给侧结构性改革。建筑业对建材工业提出配合实现整体低碳的需求是,轻质、高强、高韧、高性能、高效能利用、免维护及低排放。

建筑业要提高绿色建材应用比例,推广选用安全健康、低碳环保、性能优良的绿色建材,通过绿色设计选材的使用效应,借助市场手段引导建材低碳化生产,促进建材产业协同降碳和能源结构优化调整。

目前住房城乡建设部、工业和信息化部等部委正在建设国家“绿色建材采信应用数据库”,将对今后绿色建材的选用发挥重要作用。

总之,建筑隐含碳的减排统筹控制难度大,在“双碳”目标下,建造活动要从建筑的全生命周期来审视,这将带来全产业链的深刻变革。

(作者系中国建筑集团有限公司双碳办公室副主任)