罗奥 陈有才 冯湛文

1.广州市建筑集团有限公司 广东 广州 510000

2.广州建筑集团混凝土有限公司 广东 广州 510000

“双碳”是我国能源与气候的重要宏观战略，建筑业作为碳排放大户责任重大。随着“双碳”政策导向越来越明确，如对建筑业的碳排放披露要求、建筑低碳技术补贴、以及未来碳交易市场的建设等，部分建筑业务的投入产出将和以往大不相同。这就迫切要求建筑产业链相关的企业尽快地科学认识碳，合理运用碳。

1 建筑领域“双碳”基本概念简介

温室气体被认为是导致全球气候变暖的主要原因，而碳排放是指人类生产经营活动过程中向外界排放温室气体的过程。在诸多温室气体中，CO2产生的温室效应最大，因此在研究中通常将除了CO2以外的其他气体进行综合考虑，得到二氧化碳当量（Carbon dioxide equivalent），单位为CO2-e。

目前世界上通用的碳排放分类方法为三类：工业、交通、建筑。对于建筑领域的碳排放最常采用的为全生命周评估方法（LCA，Life Cycle Assessment）。生命周期是指某一产品（或服务）从取得原材料，经生产、使用直至废弃的整个过程，即从摇篮到坟墓的过程。建筑全生命周期碳排放各阶段划分各有不同，根据国家标准《建筑碳排放计算标准》（GB/T51366-2019）划分的阶段是建材生产、建材运输、建造、运行和拆除共计五个阶段[1]。

在许多研究中，为了统计与核算的方便，提出了一些新的阶段划分定义，例如将建筑在投入使用前形成实体的全部过程统称为建筑物化阶段[2]。物化阶段的提出相当于一个划分节点，界定了建筑由开发商、承建商交接至业主的这一过程，这一过程之前的即为物化阶段。此外，还有许多研究提出隐含碳（Embodied Carbon）这一概念，建筑的隐含碳是指建筑材料制造、运输、安装、维护和处置过程中产生的含碳的温室气体排放，与“运营碳” 对应。建筑的隐含碳约等同于物化阶段的碳排放，由此在研究可将建筑碳分为“隐含碳”和“运营碳”两大类。碳排放若不限于建筑领域，又可以分为直接碳排放和间接碳排放，关于这一概念不同机构有不同的核算边界[3]。以IPCC基于生产者责任法的核算边界为例，由于化石燃料直接燃烧造成的为直接碳排放，由于电力、热力、建材等使用所造成为间接碳排放[4]。

2 建筑产业链各环节碳排放与技术现状

2.1 建筑产业链碳排放现状

从建筑产业链的碳排放来看，依据国内有关机构的统计数据，将其划分为建材生产、施工、运行共三个阶段，并未包含运输、和拆除环节。2020年我国建筑业碳排放总量高达50.8亿tCO2，按照建材生产、建筑施工、建筑运行三个环节来划分，其中建材生产占了约5成，建筑运行环节约4成，建筑施工不足1成[5]。

图1 2020年全国建筑与建造碳排放分类图

2.2 建筑各环节减碳技术现状

从统计的三个环节来看，建材生产最上游的水泥生产、钢铁属于工业部门，低碳技术亦相对成熟，且标准化程度高；但是到建筑用的部品部件的生产就相对薄弱，处于标准不统一、技术不成熟的阶段。目前，虽然涌现了许多种新型绿色建材，但占主导地位仍是钢铁和水泥，这两项大宗建材仍没有成熟的、可大规模应用的低碳替代品。

建筑施工环节碳排放占比低，主要排放形式为施工现场的材料损耗、设备能耗（电、油、气水等）和施工人员消耗。随着“四节一环保”的推广及工地数字化系统的建设，目前传统施工现场管理粗放的现状将得到改观，最终实现精细的计量与管理。

建筑运行环节通常由建筑交付后的业主或者物业承担，主体单一便于管理。运行环节的减碳技术最成熟，标准体系也相对完善，这得益于有关部门长期以来对节能工作的重视和科研的进步，如上海市公共建筑能耗监测平台2014年起就开始投入运行，实现公共建筑能耗数据采集与汇总[6]。运行包括能源系统的源、网、末端三个环节。现有建筑的围护结构保温性能（末端）已经得到大幅提升，分布式可再生能源系统、光伏建筑一体化、高能效热泵（源）近年来也在飞速发展，性能指标达到国际领先水平。

图2 上海市公共建筑能耗监测平台

3 建筑业实现双碳目标的技术路径探究

3.1 充分挖掘装配式建筑源头减碳潜力

装配式建筑是一种建造技术，直接对应的是施工环节，但同样会辐射到设计、建材生产等环节。理论上，建筑装配率越高，减碳效益越明显。与传统现浇体系相比较，建造从工地搬到工厂，在节能、节地、节水、节材和环境保护的“四节一环保”等方面优势极为突出。

现有装配式建筑仍有诸多不足。明确装配式建造体系的减碳优势，提高构件设计的标准化和模数化程度，是带领建筑业由“劳动密集型的粗放式作业”升级为“精细化智能工业建造”的关键。实现建筑、结构、装饰、机电的一体化装配，构建建筑工业化和智能建造融为一体的技术体系和产业链。

液压爬模技术在超高层建筑施工中的应用………………………………………… 谭俊楠，陈浪，贾鑫（6-157）

此外，还需要提高构件标准化和模数化程度，深度挖掘建筑工业化优势。对预制构件从设计、制作、使用等方面的实施标准统一，将进一步提高装配式建造效率，减少材料的损耗，提高构件回收价值和循环利用率。

3.2 数字化转型协同减碳

目前开发的数字化系统中已有碳排放相关功能，可以根据建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）计算得到建筑全生命周期的碳排放。设计师可以依据BIM模型对碳排放总量进行预测，通过优化设计来降低各个环节的碳排放。

“双碳”政策体系下，碳排放将成为建筑企业的经营考核指标，要求企业披露和控制，还会跟工业领域一样逐步淘汰落后产能。数字化手段能够帮助企业对建筑工程碳排放实现全过程的检测，随着建设进度比较实际碳排放指标与预测值。效率提升会反映在碳排放强度的降低，如工业上的kgCO2/单位产品，未来建筑工程可能会提出kgCO2/m2(建筑面积)或kgCO2/元（产值）等规范性指标，而数字化将是提高生产效率，降低强度指标的先决条件。

数字驱动的建筑机器人实现传统人工的替代，高效高质完成工作实现节能减排。随着数字化技术的成熟，建筑机器人在质量和效率上将有明显提升，相比于传统建造方式，将减少材料损耗、水、电（主要是人工生活用电）、油等能源消耗，减少碳排放和能耗。

完善绿色供应链的建设，推广绿色低碳建材，碳排放作为指标完善信息库的建立，随着碳排放作为一项指标，同价格、数量等一同出现在建筑产业的供应链中，特别是未来绿色低碳建材信息库的建立，将有效推动新型低碳材料（如固碳混凝土、再生混凝土等）的大规模应用。

相比于传统的施工现场，装配式工厂是数字化的最佳应用场景。数字化和工业化相辅相成，在信息系统的加持下，工业化建筑的节能、高效、低碳等优势将愈加明显，从而推动整个装配式建筑产业的加速发展。

3.3 灵活运用满足地域性气候特点的“碳中和”技术

“碳中和”即全社会或区域内的CO2排放与移除抵消，“碳中和”技术大致包括供给侧提高生产效率、需求侧降低消费总量、碳汇与碳捕捉等三方面。

以地域为范围，单单考虑建筑领域很难实现“碳中和”，因为无论是建造还是运营环节都是正碳过程，属于需求侧、消费端，需要与其他领域配合实现“碳中和”。与之相关的技术手段为尽可能消纳可再生能源、发展近零能耗建筑、研发固碳建材及建筑与绿植的结合。

结合地域气候特征，建筑从“正碳”走向“碳中和”的需灵活运用的技术路径首先需要从设计阶段提供建筑全生命周期的零碳方案，设计阶段决定了建筑全生命周期70%以上的碳排放，建筑能否“零碳”，需要从设计阶段就以全局考虑的系统化统筹管理。

其次，现有建筑的围护结构保温性能（末端）已经得到大幅提升，国家与各地陆续出台了4步节能设计标准和近零能耗标准。新建建筑基本能满足高能效的需求，但现在还有大量的既有老旧建筑需进行保温改造。性能升级与成本紧密关联，因此需结合地方气候特点（如南方用冷多、北方用热多，通风习惯、建筑业态等）判断实际末端需求，实现节能减碳投资的正向收益。

再次，目前分布式可再生能源系统、光伏建筑一体化、高能效热泵/中央空调机组近年来在飞速发展，性能指标达到国际领先水平。但不同技术实际效率均受地域资源禀赋的影响（如西北地区风光电资源丰富、沿海地带海上风电资源丰富、水电主要分布在西南、华中沿江地带、城市建筑的屋顶和表面安装分布式光伏的空间大），所以需考虑技术的适用性，因地制宜。

最后，采用多空间景观碳汇，提高建筑场景绿化率，加大对固碳混凝土等固碳建材的研发与应用。碳汇最常见的形式是绿植，因此园林景观将承担建筑“碳中和”的重要任务。此外，固碳建材的开发也是建筑零碳的重要探究方向，CCUS（碳捕集、利用与封存）在混凝土中的应用被认为是最具潜力的技术。

4 双碳背景下建筑业的机遇与挑战

4.1 建筑业面临的挑战

1.碳核算标准规范化。目前建筑业仍缺乏一套规范、统一、科学的核算标准，只有核算标准尽快制定和实施，才能为实现双碳提供有效的基础数据支撑。

2. 技术体系迭代。建筑业传统的材料、生产和运营技术都将面临越来越高的碳排放指标的要求。

3. 企业管理要求更严苛。“双碳”政策体系下，碳也将成为建筑企业经营的考核工具，要求企业披露和控制，还会跟工业领域一样逐步淘汰落后产能。

4.2 建筑业存在的机遇

1.新材料与技术的研发。新型低碳材料（如固碳混凝土、再生混凝土等）的研发成功与大规模应用将引发建材革命。

2.低碳工程市场潜力巨大。除了新建低碳工程外，存量建筑中低碳改造或者建筑延寿等工程有巨大的市场潜力可以挖掘。

3. 建筑业工业化升级加速。工业化建筑的节能、高效、低碳等优势将愈加明显，从而推动整个装配式建筑产业的加速发展。

4. 双碳相关政策支持。建筑低碳技术补贴、以及未来碳交易市场的建设等将刺激建筑低碳相关业务的开拓与发展。

4.3 未来建筑行业减碳的重点方向

未来建筑业减碳重点方向从行业和企业两个角度来分析：

对建筑行业而言，共有一头一尾两个重点，分别是装配式建筑和建筑废弃物的回收利用。

建筑垃圾总体存在管理粗放、回收效率低、再生物价值低下等问题。我国建筑垃圾资源回收率不足20%，远低于发达国家水平。若能够将建筑垃圾处理、加工、利用、施工一体化利用并实现规模化运营，不仅能大幅降低建设过程中的相关成本，创造可观的经济效益，同样也能显著降低建筑业碳排放。这也是建设“无废城市”的重要途径，一举多得。

对于建筑企业而言，重点突破方向只有一项，就是碳核查与管理。与工业、交通领域不同，建筑产业链复杂，涉及主体众多，只有企业摸清自身的家底，清楚碳排放“在哪里？”“有多少？”，才能使得各项减碳技术有的放矢。现在，越来越多企业开始注重ESG管理，也有许多建筑企业在探索碳交易、碳金融等金融工具。

未来，碳将作为一项资产纳入企业的管理范畴中。由于碳排放计算标准不统一、类同于运行阶段的微观尺度研究较少。所以，从企业角度来看，首要任务就是夯实碳排放核查这一基础性工作，这是企业把握“双碳”机遇的前提，也是建筑业助力“双碳”目标实现的第一个步骤。

5 结论

建筑是国家“双碳”十分重要的一个环节，而建筑领域自身碳排放又有着的独有的特征。要实现建筑的“双碳”目标，需要全产业链各个环节协同减碳，不仅是行业需要变化，每个相关联的企业也需要变革。

以往的建筑业注重规模，在“双碳”战略背景下，建筑业更加注重质量和创新。碳将作为一项资产，纳入企业日常经营管理中，成为降本增效的生产要素之一。其中蕴含的机遇是新材料、新技术的研发和推广应用，如近零能耗建筑、装配式建筑、建筑屋顶光伏。企业只有坚持创新、才能在“双碳”这一新语境下站稳脚跟。