“排碳大戶”建筑業的三個碳中和標桿項目

劉昕　鄭慧

上世紀60年代，美國城市規劃師凱文·林奇在《城市意象》一書中用“鋼筋水泥森林”一詞描述城市中高樓大廈和其他建筑物構成的密集建筑群。如今，這一詞匯幾乎成為現代城市的代名詞。

以鋼筋和水泥為代表的現代建筑材料，在結構支撐、防水隔音等實用性能上表現優異，但其生產過程需要消耗大量能源，導致二氧化碳等溫室氣體排放，還會產生廢氣、廢水和固體廢棄物等污染物，給環境帶來的負擔不容小覷。

中國建筑節能協會發布的《2022中國建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，2020年，中國建筑全過程碳排放總量占全國碳排放的比重為50.9%。

基于此，建筑行業的碳中和越來越引起中央及地方政府重視。

2023年7月11日，廣東省住房城鄉建設廳發布了《廣東省農房建設綠色技術導則》，宣布上線廣東省綠色建材采信應用數據庫。

2023年5月，北京市住房城鄉建設委會同相關部門研究起草了《北京市建筑綠色發展條例》（草案征求意見稿），向社會公開征求意見。此前一個月，山西省住房和城鄉建設廳也發布了關于全面推動綠色建筑發展的通知，要求嚴格執行綠色建筑建設標準，推動綠色建筑高質量發展，嚴格執行勘察設計質量管理制度。

住房和城鄉建設部最新數據顯示，截至2022年上半年，中國新建綠色建筑面積占新建建筑的比例已超過90%。同時，《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》提出了新目標——到2025年，城鎮新建建筑全面建成綠色建筑，另外要完成既有建筑節能改造面積3.5億平方米以上。

資料來源：《2022建筑能耗與碳排放研究報告》。制圖：顏斌

這意味著，兩年內，實現綠色建筑、節能減排，已經成為企業發展必備的能力。為了全面剖析行業發展綠色建筑的可行路徑，《財經》雜志選取了中國建筑工程（香港）有限公司（下稱“中建香港”）承建的O·PARK2項目、美的樓宇科技的改造項目、萬科創始人王石創辦的“生物圈三號低碳解決方案平臺”做的深圳大梅沙碳中和社區三個項目，從建材、施工、建筑運行等環節深入探討綠色建筑的碳減排。

公開資料顯示，中建香港承建的O·PARK2項目建成后將是香港規模最大的廚余回收中心，每日廚余垃圾處理量將達300公噸。該中心可利用厭氧消化技術將廚余轉化為電能和肥料，把廚余循環再造成可再生能源。

不僅如此，O·PARK2項目從設計方案、材料選擇、施工建造等環節都落實了低碳目標，并將結合碳信用抵消剩余碳排放，以實現施工期碳中和。

《2022中國建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，將建筑全過程繼續拆分，可以分為建材生產、建筑施工、建筑運行三階段。其中，碳排放較多的是建材生產和建筑運行兩個階段，占全國碳排放總量的比重分別為28.2%、21.7%。建筑施工階段占全國碳排放總量的比重較小，為1.0%。也就是說，選用低碳建材成為許多新建建筑項目實現碳中和的重要手段。

中建香港企業傳訊部總經理陳誠告訴《財經》記者，O·PARK2建設中將采購綠色建材制定為重點減碳措施之一。在實施過程中，團隊選用了含60%高爐礦渣粉（GGBS）的低碳混凝土、含100%循環成分煉制的鋼筋、二氧化碳礦化養護混凝土預制磚（下稱“固碳磚”）等一系列低碳建材。

O·PARK2項目中，固碳磚用于行政大樓室內磚墻的建造。經中建香港內部核算，每立方米固碳磚可封存61公斤二氧化碳，相當于三棵樹一年吸收的二氧化碳量。

由于綠色建材在技術研發、認證等環節會產生增量成本，其價格可能會略高于普通建材。據《中國政府采購報》報道，住建部曾委托相關專家做過評估測算，采用涉及《綠色建筑和綠色建材政府采購基本要求（試行）》的綠色建材產品，最初投資成本大概會增加5%。

但是，隨著綠色建材的推廣和規模化生產，價格也會逐步向普通建材靠攏。

陳誠用高爐礦渣粉混凝土舉例。O·PARK2項目剛開始采購這款低碳混凝土時，價格比普通混凝土稍高。這是因為當時項目合作的供應商依舊主要生產傳統混凝土。要生產低碳混凝土，不僅需專門騰出一條生產線，還要將高爐礦渣粉專程從深圳運到香港。“這就相當于特殊面料的定制西服，會比流水線生產的西服昂貴。”

陳誠介紹，為了讓供應商放心接單，O·PARK2項目開始施工后，項目團隊在公司內部一直在推廣這款低碳混凝土。隨后，中建香港告訴主要的混凝土供應商，香港大部分自有項目都將使用這款低碳混凝土，供應商這才答應穩定、批量生產。經過規模化的應用，目前這款低碳混凝土和傳統混凝土價格持平。如能不斷擴大應用范圍，其價格甚至將低于傳統混凝土。

O·PARK2項目采用的固碳磚，實踐過程亦是如此。陳誠提到，這款固碳磚由中建香港和內地高校、科創公司共同研發。由于是初創產品，研發投入前期較高，目前價格略高于普通磚。但是，總體價格隨規模化呈逐步下降趨勢，未來將和普通磚價格持平。

“量產的規模越大，成本的遞減速度越快。這就如同國家扶持電動車產業，一開始通過多項政策扶持產業發展。隨著產業生態的日趨成熟，技術進步和成本效率提升就會非常顯著。綠色建材同樣如此。”陳誠表示。

100%循環再生成分鋼筋。

MiC項目辦公室建造現場。

建筑全過程中，建筑施工階段的碳排放最少，但仍然占全國碳排放總量的1%。

通過模塊化集成建筑、碳中和云平臺、智慧化工地和創新自愿減排項目等多重舉措，O·PARK2正在從施工期實現碳中和。

“模塊化集成建筑就是像造汽車一樣造房子。”陳誠這樣比喻。模塊化集成建筑，是裝配式建筑4.0時代的核心技術。“模塊化集成建筑不僅有助于建筑行業提質增效，還十分符合綠色發展建造理念。該建筑方法可以在建設過程中大幅減少材料浪費、建筑垃圾和能源消耗，顯著降低現場噪音、粉塵等污染。”

具體來說，模塊化集成建筑將現場建造工序轉移至現代化的廠房。在廠房制造高集成度的建筑模塊單元，從而減省現場施工工序。以O·PARK2為例，它的建設在內地工廠完成70%工序，20天安裝完成45個組合單元及底層框架。這既顯著提升建造效率，又減少了對毗鄰社區環境及居民的影響。

O·PARK2項目中連接兩座大樓的行人天橋也采用了裝配式建筑法。項目團隊專門設計了易于制造以及適合現場安裝的四個裝配組件，組件由內地工廠運至香港后，兩天就完成了整個天橋的組裝。如果所有工序在工地進行，則需要三到四個月才能建成。

從低碳的角度講，模塊化集成建筑對設計的要求極高，設計不僅要減少建筑廢料，還要能降低物料運輸的批次。

當設計、施工的關鍵環節都做了碳中和后，企業還需要一個可以計算的云平臺。“項目排了多少碳？是否需要碳信用來抵消，需要購買多少碳信用來抵消？怎么確定是否達到碳中和？這些都需要數據支撐。不量化碳數據，碳中和就是一紙空談。”陳誠認為。

據了解，中建香港研發的碳中和云平臺根據ISO14064標準（溫室氣體排放和清除的量化和報告指南）搭建。通過應用人工智能，團隊成員可以從物資采購系統中自動獲取、溯源數據，提高數據錄入效率。憑借這些海量數據，項目組不但能有效管理施工期碳足跡，還能在未來用大數據分析建筑項目的碳排放，讓項目組可以在運營期對碳資產更絲滑地做開發。

碳中和云平臺的研發，關鍵在于建立專業、有效、實事求是的碳因子數據庫。

由于碳排放量難以直接測量，通常是采取間接辦法估算。排放因子法是IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）提出的一種碳排放估算方法，在知道碳排放因子（也稱碳排放系數，指每一種能源燃燒或使用過程中，單位能源產生的碳排放數量）的情況下，用公式便可計算得出碳排放量。

陳誠表示，中建香港建立的碳因子庫三分之一參考了香港建造業議會碳評估工具中的碳因子數據庫，并且與產業鏈上游供應商深入溝通各環節的碳排放數據后，再精密測算出其余的碳因子。整個建立過程耗時、耗力、耗資。“對于減碳而言，建立具有實效的碳因子庫是極其重要的基礎工作。”

建筑運行階段的碳排放主要來自兩方面：使用煤炭、天然氣等化石燃料產生的直接碳排放；使用電力和熱力等二次能源產生的間接碳排放。

《2022建筑能耗與碳排放研究報告》顯示，2020年建筑運行碳排放中，占比最高的為電力碳排放，占比53%；直接碳排放和熱力碳排放分別占比為25%和22%。

建筑運行期實現低碳主要有兩種途徑，一是增加可再生能源的使用，二是提高能源的使用效率。

可再生能源中，依賴于太陽能的光伏發電是主力軍。這方面，大梅沙萬科中心很有心得。大梅沙萬科中心是國內第一個獲得LEED（國際性綠色建筑認證體系）鉑金級認證的辦公綠色建筑項目。

13年前，大梅沙萬科中心的屋頂已經架上光伏發電板，產生的電能可以滿足萬科中心17%的用電需求。隨著光伏技術發展，屋頂上光伏發電板占據面積在減少，但發電效率卻提升為原先的3倍。如今，萬科中心屋頂的光伏板每年預計可發電72萬度，能提供整個萬科中心約85%的電能需求。

深石零碳科技（深圳）有限公司（下稱“深石”）是王石創辦的另一家公司，其主要品牌為“生物圈三號”低碳解決方案平臺。深石CEO（首席執行官）馮楠告訴《財經》記者，大梅沙社區的低碳改造并非局限于萬科中心這一棟建筑內進行，而是以此為起點，向周圍3.2平方公里的社區延伸，最終將大梅沙生物圈三號從碳中和實驗園區打造成碳中和社區。

改造過程中，一個很重要的概念是“微電網”。微電網是一個微型電力系統，可以在本地區對電能進行生產、傳輸、分配及存儲。

“新能源有一個‘先天不足’，就是發電不可控。”馮楠表示，季節、天氣等因素都會影響日照，進而影響光伏發電量。產電多的時候社區消納不掉，產電少的時候不能滿足社區的能源需求。

項目團隊利用儲能技術解決這一矛盾。“儲能設備就像大電池一樣，用電量需求少的時候把能源儲藏起來，需要的時候再把電能釋放出來。”

馮楠表示，儲能系統充放電看似容易，但實際應用中面臨技術挑戰。例如，如何將儲能調度與用戶的用電和光伏發電無縫銜接，讓系統精準地知道什么時候該充電、什么時候該放電，完美匹配電力曲線，這背后需要一整套系統支持。

“大梅沙生物圈三號”利用園區內400多個智能電表，對園區的不同板塊、不同樓層、不同區域進行實時監控。同時，背后的模型算法根據此前數據及用戶習慣對收集到的數據進行機器學習，預測未來24小時內的用電曲線和用電需求，并結合天氣、溫度等因素，分析計算出經濟效益最大化的供電策略。這是微電網系統的核心。

除了太陽能光伏發電這類常見的可再生能源，“大梅沙生物圈三號”園區還對波浪能、氫能等相對前沿的能源進行試驗和展示，促進技術成熟。

增加可再生能源利用方面，廚余垃圾的資源化處理也是切實可行的發展方向之一。前文提到的O·PARK2項目是香港規模最大的廚余回收中心，這些廚余垃圾通過分選及破碎的預處理過程，被輸送至厭氧消化系統，在微生物作用下，廚余中的有機物轉化為生物氣，通過燃燒生物氣，結合熱電聯產發電機組產生電能及熱能。由熱電聯產發電機產生的電能不僅滿足廠區使用，每日富余的電量更可輸出至電網，可以滿足5000戶香港家庭的日用量。發電產生的熱能也將進行回收，綜合利用于廠區內各主要功能裝置。

降低建筑運行期碳排放的另一途徑是提高能源使用效率。

在建筑運行階段，調節室內溫度是主要耗能環節，采暖和空調系統也由此成為建筑減排的重點。

碳中和背景下，很多存量建筑的暖通系統急需優化升級。以上海黃浦江畔的花旗集團大廈為例，這座42層、高180米的建筑是陸家嘴金融地標建筑之一。運行18年后，大廈內部的中央空調系統設備嚴重老化，老舊的設備消耗大量能源和費用，制冷效果卻不佳。

美的樓宇科技采用施工總承包（EPC）模式，對花旗集團大廈的暖通系統進行整體優化升級改造。該項目的交付負責人張玉霜告訴《財經》記者，與以往簡單的產品替換不同，花旗大廈項目是從仿真模擬設計、核心機組替換、裝配式高效建造再到智能運行控制系統的全生命周期改造。

為了把握花旗集團大廈的實際負荷需求，美的樓宇科技通過數字化仿真模擬，測算出建筑全年冷負荷分布，并結合上海的氣候條件，模擬了大廈全年運營情況及冷負荷分布情況，最終確定3臺1200RT變頻直驅離心機組+1臺600RT磁懸浮變頻離心機組+免費供冷模塊的組合方案（RT即冷噸，用以表示空調機組的制冷能力）。

張玉霜介紹，該方案的總設計制冷量較原機組降低400RT，但已可以滿足大廈需求，還能更加靈活地應對不同情況。組合方案中，大冷量直驅機組可滿足夏日供冷，小冷量磁懸浮機組或免費供冷模塊則滿足過渡季節低負荷運行以及冬季部分區域供冷的“特殊要求”。

設計方案中選用的設備，也是美的旗下的高效節能系列產品。以改造使用的鯤禹磁懸浮變頻離心機組為例，離心機被稱為暖通空調的“皇冠”，磁懸浮離心機則是暖通空調當中最具節能效果的核心設備，相比傳統螺桿機組，具備無油高效、穩定可靠、寬域運行、低噪環保、節省費用等特點。

行業常用綜合能效比（EER）來衡量機房能效水平。EER越高，系統制冷效果越好、性價比越高。改造前，花旗大廈制冷機房EER僅為1.6W/W（全年的總制冷量/所有設備的總電量），遠低于行業均值3.5W/W，改造后提升至5.2W/W。在年總冷負荷不變的基礎上，花旗大廈年耗電量可降低250萬kWh，折算減碳量約2000噸，運行費用減少50%以上。

值得一提的是，該項目也采用了裝配式的建造方式。花旗集團大廈入駐率接近90%，工作日有數千人在大廈辦公，為了保障原有的工作秩序不受影響，整個改造窗口期僅兩個月。美的樓宇科技通過搭建高精度BIM模型，在工廠分模塊完成預制，再統一運輸到現場完成組裝，僅用25天就完成項目制冷系統的裝配。

為提升后續運維的智能化程度，進一步實現節能、降本、增效，該項目通過云端、軟件、硬件三個維度，實現數字化、高效化運維。張玉霜介紹稱，原先的控制系統比較依賴運維人員的經驗判斷，現在則將設備、應用、數據統一集中管理，系統根據溫度、濕度等檢測數據，自動實時響應并決策，從而實現全自動優化運行。

建筑行業是由多維度產業鏈條構成的生態系統，包括承建商、業主、投資方、規劃設計、施工方、供應商、產業運維等多個主體。目前，建筑行業自身尚未建立完善、標準化的碳中和解決方案，上下游也未建立完整豐富的碳中和商品及服務供應鏈，全球的碳交易市場和綠色可持續金融市場也仍在發展階段。

但我們仍看到，綠色建筑已經能在建材、建造、運行等這些環節實現低碳理念。未來，建筑業的碳中和值得期待。