建筑業減碳，需分幾步走？

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“早期，曾有人根據奧林匹克精神提出土木工程的發展理念，更快、更長、更強，這已經不符合當前的發展形勢。”北京交通大學碳中和科技與戰略研究中心主任王元豐指出，“發展理念與時代不同步，是當前土木建筑工程面臨的最大挑戰。”

近日，第三屆全國可持續土木工程理論與實踐學術交流會暨河北省土木建筑學會工程抗震、地基基礎、綠色建筑學術委員會學術交流會在石家莊舉行，與會專家學者圍繞實現建筑碳中和的設計策略和技術路徑、土木工程減碳設計方法、固廢綜合利用等主題展開研討。

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會議現場 主辦方供圖（下同）

建立碳中和建筑評價體系

建筑業占全球能源和過程相關二氧化碳排放的近40%。根據國際能源署 (IEA) 和聯合國環境規劃署 (UNEP) 發布的《2019年全球建筑和建筑業狀況報告》，2017-2018年，全球建筑行業的排放量增長2%，達到歷史最高水平。

中國建筑行業規模位居世界第一，現有城鎮總建筑存量650-750億平方米，每年新增建筑面積約20億平方米。以2019年為例，建筑全壽命周期碳排放占全國碳排放總量約51%。

2021年出臺的《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》指出，我國仍存在整體性缺乏、系統性不足、宜居性不高、包容性不夠等問題，大量建設、大量消耗、大量排放的建設方式尚未根本扭轉。

中國城市科學研究會綠色建筑研究中心副主任郭振偉認為，建筑業要實現碳中和，還存在不少困難。“在建筑運行階段，中高層建筑依靠自身實現零碳排放比較困難；在50-70年的建筑全生命周期，零碳排放難度大；減排路徑多樣，區域性因素導致同一類項目存在差別；同時參與主體多，持續時間長。”郭振偉說。

綜合考慮以上特點，2022年，中國城市科學研究會等編制《碳中和建筑評價導則》，從建筑性能、建筑碳排放計量、碳抵消措施及碳中和聲明等方面建立評價體系，根據具體的技術要求將碳中和建筑分為銅級、銀級、金級、鉑金級，以此指導建筑設計建造運行過程中的碳排放。

郭振偉表示，對建筑碳抵消的實施基礎、抵消措施和應用條件進行約束，有助于引導建筑從易到難、分階有序的實現高質量零碳。

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會議現場

進行可持續設計、凈零碳設計

尖屋頂、長橫梁、木立柱，現代木結構體系，讓河北省建筑科技研發中心具有獨特的美感。

作為本次會議的會場之一，這里是國內單位規模和跨度最大的現代木結構建筑，與同規模混凝土結構建筑相比，少用混凝土約7000立方米，減少碳排放1400噸，采用的地源熱泵系統、太陽能熱水、太陽能發電等綠色節能技術，更加降低了建筑物的全壽命周期能耗。

建筑設計是節能減碳的起點，合理的建筑設計能夠最大程度減少建筑物損耗，同時減少碳排放。

王元豐團隊提出了生成式設計的思路。他介紹，如進行橋梁設計時，根據梁高、梁間距、混凝土強度、汽車載荷等級等基本參數的不同，生成了16.8萬根橋梁。再利用大數據分析方法，分別計算可靠度、碳排放量、成本這些可持續指標，得出基本參數與可持續指標的關系，最終得到最具可持續性的橋梁設計方案。

“這樣把傳統的技術經濟設計轉化成了可持續設計，在傳統承載力、耐久性極限狀態的基礎上，增加可持續極限狀態，最終達到可持續發展的目的。”王元豐說。

基于對國內58座樓宇的分析，奧雅納工程咨詢（上海）有限公司工程顧問劉鵬提出，為了實現凈零碳設計和建造，應在項目最初階段盡早制定工程策略，以最大限度地減少隱含碳和運行碳。

“在對英國倫敦海神廣場1號進行重建時，我們以實現凈零碳為目標進行整體性設計，如利用的其他拆除建筑的鋪地材料和屋頂覆材達2800平方米，所需水泥中65%用高爐礦渣代替，減少了665噸碳排放，還制定了專門的廢物回收策略，對能耗系統和機電系統進行全面優化等等。”劉鵬介紹。

探索建筑技術路徑

近年來，北京交通大學與奧雅納工程咨詢（上海）有限公司合作，對建筑技術成熟度進行評估后發現，完全成熟的商業化技術僅占10.53%，即將可以進行商業化的技術占36.84%。

“建筑業實現碳中和，需要革命性技術與制度。”王元豐說，未來還需要大力推動綠色低碳技術研發，促進新興技術產生推動減碳。

在實現“雙碳”目標的壓力下，土木建筑業的專家學者們正在努力尋找摘掉“高碳”帽子的技術路徑。

裝配式建筑作為建造方式實現現代化工業化的重要手段，在節材減排方面優勢明顯。“傳統建筑施工階段，建筑垃圾可達500-600噸/萬平方米，而裝配式建筑產生垃圾僅為約200噸/萬平方米。裝配式建筑還大大減少了模板、抹灰砂漿的使用，可以減少12-14%的碳排放。”河北省建筑科學研究院有限公司副總工程師付素娟說。

超低能耗建筑則可通過提高圍護結構性能最大限度降低運行階段能耗，付素娟表示，團隊正致力于將二者結合，解決熱橋和氣密性問題，編制裝配式超低能耗建筑技術規程。

上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院副院長楊健提出了再生纖維在土木工程中的應用案例。楊健介紹，有著玻璃鋼之稱的玻璃纖維復合材料耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高，如將生產過程中的廢絲、廢棄物進行回收，添加到水泥漿中可顯著提高其和易性，添加到水泥基材料中可以提高其耐久性。

此外，與會專家還提到，對竹結構的研發與工程實踐、低碳固廢基膠凝材料的應用、智能建造技術等都有助于土木建筑業的節能降碳。