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装配式建筑是建筑业实现双碳目标的重要技术路径

 https://www.lgmi.com    发表日期:2021/11/12 10:18:11  兰格钢铁
    

装配式建筑大量采用预制构件的建造方式,能够有效减少现场施工带来的噪声及粉尘污染。预制构件的模块化、工业化生产也能够最大限度减少建筑垃圾及废弃物的排放。在国家大力推进碳达峰及碳中和发展目标的阶段,装配式建筑将面临更好的市场机遇。

·建材生产阶段:建筑材料及建筑废弃物碳排放量显著节约

装配式建筑与传统建筑相比,其碳排放优势主要体现在建材生产阶段与建筑施工阶段。装配式建筑采用规模化的集约式生产能够一定程度上节约耗材、降低能耗并减少建筑废弃物;其在建筑施工过程中采取机械化安装的方式,能够减少空气、噪声、废物废水排放等污染,降低整个建筑生命周期内的碳排放。随着碳达峰与碳中和发展目标的提出,装配式建筑绿色环保的优势将进一步凸显,装配式行业发展有望加速。近期,中央及住建部在相关会议及文件中多次强调应大力推广装配式建筑。如果装配式建筑能够在未来呈现大面积替代,碳排放量将大幅减少。

在建材生产阶段,装配式建筑相比传统建筑在周转材及辅材方面体现出良好的减碳能力。周转材方面——预制构件的生产采用钢膜重复周转,能够带动木模板的减少,同时还能够减少用水量;辅材方面——装配式减碳能力主要体现在保温材料方面,外保温工厂整体制作寿命长,能够减少建筑全生命周期保温材消耗。

参考住建部住宅产业化促进中心《预制装配与现浇模式住宅建造节能减排评测比较》,以京投万科新里程二期项目为测评对象,给出预制装配式建筑相比传统现浇住宅在碳排放方面的具体数据。该项目位于北京市房山区长阳镇水碾屯村10-03-21地块。地块用地面积为40603平方米,容积率为2.0,地上总建筑面积81206平方米。其中预制装配式住宅的碳排放评测范围包括预制构件生产及施工安装两部分,传统现浇建筑的评测范围包括材料加工过程,例如混凝土搅拌及现场施工安装过程。碳排放测算方法选用排放因子法,其基本计算思路为统计建筑过程中所有能够产生碳排放的排放源,包括常见的建筑材料及能源等,再乘以每种排放源的碳排放因子,将二者的乘积作为碳排放量的估算值。

建筑材料按钢筋工程、混凝土工程、模板工程、外装修工程及施工废弃物分类统计。

钢筋工程:预制装配式建筑使用钢筋少,但需要制造构件预埋件,综合来看在钢材部分用量略有节省,但优势并不明显。如需降低装配式钢材消耗量,则需要提高配件的标准化水平以及钢模板的周转率。

混凝土工程:由于预制装配式建筑采用夹心保温,因此墙体比现浇住宅外墙增加50mm的混凝土保温层。现浇住宅采用外墙粘贴保温板方式,只需10mm砂浆保护层。因此装配式建筑在混凝土方面用量高于现浇装配式建筑。

模板工程:模板工程分为木模板工程和钢模板工程两部分。装配式建筑由于采用预制构件,而预制构件的制作全部使用钢模板,因此装配式建筑的钢模板用量高于现浇住宅。但在生产过程中装配式建筑采用周转次数高的钢模板代替木模板,较大程度地节约了木材的使用。

外装修工程:外装修工程主要是保温施工,相关建筑材料包括保温板、砂浆、粘结材料等。预制装配式建筑不需要砂浆及粘结材料,因此能够有效节省建筑材料带来的碳排放。且现浇住宅外墙外保温设计使用年限为25年,预制装配式住宅外墙夹心保温与结构使用寿命均为50年,从耐用程度及使用寿命上来看,装配式建筑能够有效节省保温材料的使用。

综合来看,其中钢材部分装配式住宅略有节省,但优势不大,节省率仅为0.98%。混凝土部分,装配式建筑用量高于传统现浇。木材、砂浆及保温材料装配式建筑在节约碳排放方面的优势较大,节省率分别达到70.95%、83.46%及49.35%。总体而言,预制装配式建筑在建造阶段碳排放量相较于传统现浇住宅节省率达到9.33%。

施工废弃物:装配式建筑由于需要制造构件预埋件,因此钢筋截料可以回收后二次使用,节省率达到36.70%。混凝土方面,装配式建筑的损耗量优于现浇住宅,节省率达到24.95%。砂浆废弃物主要来源于外墙保温施工环节,装配式建筑本身在保材料上就能够很好地节约建材,因此相对产生的废料也较少,砂浆部分节省率达到82.35%,保温材料节省率达到54.55%。总体而言,预制装配式住宅在建筑施工废弃物方面碳排放量较传统现浇住宅节省率达到24.99%。

·建筑施工阶段:能耗节约及人工节碳助力节能减排

装配式建筑在建筑施工阶段的碳排放优势主要在于施工过程中的能耗节约、人工节碳及用水节约。装配式建筑以现场装配化施工为主,相较传统现浇建筑在建造过程中可大幅减少用水及污水排放,并且装配化施工可以降低施工现场噪音扰民、废水排放及粉尘污染。

参考江苏省建筑科学研究院《混凝土装配式与现浇住宅建筑碳排放分析与研究》,以南京地区的一个项目为例。该项目包含2栋混凝土装配式建筑和3栋现浇住宅式建筑,选取其中1栋装配式和1栋现浇式进行碳排放分析。两栋建筑的建筑面积相同,均为14855.19平方米,装配式建筑的预制率为25.78%,主要采用的预制构件为装饰柱、内墙、外墙、平板、楼梯和阳台板。

能耗节约:建筑施工阶段的碳排放主要来源于现场安装时运行施工机械能源消耗产生的碳排放。碳排放量的计算方法为每种施工机械所消耗的能源量乘以总共的施工机械台数再乘以施工机械的碳排放因子得到每种施工机械的碳排放量。再将所有种类机械的碳排放量求和得到碳排放总量。现场施工机械主要使用的能源包括机械用汽油、机械用柴油以及电力。装配式建筑相较于现浇建筑能耗节约主要体现在机械用柴油以及机械用电力,节省率分别22.80%及20.69%。综合所有的能耗,装配式建筑相较于现浇式建筑在能耗节约方面节约碳排放量59816.16千克,碳排量节省率为20.09%,单位建筑面积的人工节碳量为2.08千克/平方米。

人工节碳:装配式建筑采用预制构件的方式,相较于现浇式建筑在现场施工的过程中采用的人工较少,因此带来人工节碳的优势。人工碳排放量的计算方式为总人工节约数乘以工期乘以人均碳排放量。在此实际案例中,装配式建筑较现浇建筑节约人工数为55人。据《改革开放40年中国经济增长与碳排放影响因素分析》一文中统计2015年中国人均碳排放量为7.7吨,换算为每个工作日(按8个小时计算)的人均碳排放量约为7.03千克。因此可计算得人工节碳量为:55×80×7.03=30932千克。单位建筑面积的人工节碳量为2.08千克/平方米。

用水节约:现浇建筑在施工现场的水资源消耗较大,而装配式采用预制构件的方式可以较大程度地节约现场搅拌混凝土的用水及现场混凝土构件养护所需用水。除此之外,在安装过程中,装配式建筑采用机械化的方式减少人工的同时也减少了现场人员的生活用水量。用水节约的碳排放量计算方式为(混凝土构件养护节水量+混凝土搅拌节水量+工人生活用水)×水资源碳排放因子,以得到用水节约的碳排放总量。据计算得,节水节约的碳排放总量为333.62千克,单位建筑面积节约的碳排放为0.02千克/平方米。

综上而言,装配式建筑与传统现浇建筑相比,在建材生产阶段与建筑施工阶段均能够通过集约化、机械化、规模化的生产及现场施工方式产生良好的碳排放量节约优势。

随着碳达峰及碳中和政策的持续推进,装配式建筑将成为良好的“绿色建筑”在带来经济效益、成本节约的同时,产生良好的环境效益、社会效益,成为节能减排过程中的重要措施。在国家政策利好的大环境下,具有良好的市场前景及成长性。

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