“排碳大户”建筑业的三个碳中和标杆项目

上世纪60年代，美国城市规划师凯文·林奇在《城市意象》一书中用“钢筋水泥森林”一词描述城市中高楼大厦和其他建筑物构成的密集建筑群。如今，这一词汇几乎成为现代城市的代名词。

以钢筋和水泥为代表的现代建筑材料，在结构支撑、防水隔音等实用性能上表现优异，但其生产过程需要消耗大量能源，导致二氧化碳等温室气体排放，还会产生废气、废水和固体废弃物等污染物，给环境带来的负担不容小觑。

中国建筑节能协会发布的《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》显示，2020年，中国建筑全过程碳排放总量占全国碳排放的比重为50.9%。

基于此，建筑行业的碳中和越来越引起中央及地方政府重视。

2023年7月11日，广东省住房城乡建设厅发布了《广东省农房建设绿色技术导则》，宣布上线广东省绿色建材采信应用数据库。

2023年5月，北京市住房城乡建设委会同相关部门研究起草了《北京市建筑绿色发展条例》(草案征求意见稿)，向社会公开征求意见。此前一个月，山西省住房和城乡建设厅也发布了关于全面推动绿色建筑发展的通知，要求严格执行绿色建筑建设标准，推动绿色建筑高质量发展，严格执行勘察设计质量管理制度。

住房和城乡建设部最新数据显示，截至2022年上半年，中国新建绿色建筑面积占新建建筑的比例已超过90%。同时，《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》提出了新目标——到2025年，城镇新建建筑全面建成绿色建筑，另外要完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上。

公开资料显示，中建香港承建的O·PARK2项目建成后将是香港规模最大的厨余回收中心，每日厨余垃圾处理量将达300公吨。该中心可利用厌氧消化技术将厨余转化为电能和肥料，把厨余循环再造成可再生能源。

不仅如此，O·PARK2项目从设计方案、材料选择、施工建造等环节都落实了低碳目标，并将结合碳信用抵消剩余碳排放，以实现施工期碳中和。

《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》显示，将建筑全过程继续拆分，可以分为建材生产、建筑施工、建筑运行三阶段。其中，碳排放较多的是建材生产和建筑运行两个阶段，占全国碳排放总量的比重分别为28.2%、21.7%。建筑施工阶段占全国碳排放总量的比重较小，为1.0%。也就是说，选用低碳建材成为许多新建建筑项目实现碳中和的重要手段。

100%循环再生成分钢筋

O·PARK2项目中，固碳砖用于行政大楼室内砖墙的建造。经中建香港内部核算，每立方米固碳砖可封存61公斤二氧化碳，相当于三棵树一年吸收的二氧化碳量。

由于绿色建材在技术研发、认证等环节会产生增量成本，其价格可能会略高于普通建材。据《中国政府采购报》报道，住建部曾委托相关专家做过评估测算，采用涉及《绿色建筑和绿色建材政府采购基本要求（试行）》的绿色建材产品，最初投资成本大概会增加5%。

但是，随着绿色建材的推广和规模化生产，价格也会逐步向普通建材靠拢。

陈诚用高炉矿渣粉混凝土举例。O·PARK2项目刚开始采购这款低碳混凝土时，价格比普通混凝土稍高。这是因为当时项目合作的供应商依旧主要生产传统混凝土。要生产低碳混凝土，不仅需专门腾出一条生产线，还要将高炉矿渣粉专程从深圳运到香港。“这就相当于特殊面料的定制西服，会比流水线生产的西服昂贵。”

陈诚介绍，为了让供应商放心接单，O·PARK2项目开始施工后，项目团队在公司内部一直在推广这款低碳混凝土。随后，中建香港告诉主要的混凝土供应商，香港大部分自有项目都将使用这款低碳混凝土，供应商这才答应稳定、批量生产。经过规模化的应用，目前这款低碳混凝土和传统混凝土价格持平。如能不断扩大应用范围，其价格甚至将低于传统混凝土。

O·PARK2项目采用的固碳砖，实践过程亦是如此。陈诚提到，这款固碳砖由中建香港和内地高校、科创公司共同研发。由于是初创产品，研发投入前期较高，目前价格略高于普通砖。但是，总体价格随规模化呈逐步下降趋势，未来将和普通砖价格持平。

建造期

建筑全过程中，建筑施工阶段的碳排放最少，但仍然占全国碳排放总量的1%。

通过模块化集成建筑、碳中和云平台、智慧化工地和创新自愿减排项目等多重举措，O·PARK2正在从施工期实现碳中和。

“模块化集成建筑就是像造汽车一样造房子。”陈诚这样比喻。模块化集成建筑，是装配式建筑4.0时代的核心技术。“模块化集成建筑不仅有助于建筑行业提质增效，还十分符合绿色发展建造理念。该建筑方法可以在建设过程中大幅减少材料浪费、建筑垃圾和能源消耗，显著降低现场噪音、粉尘等污染。”

具体来说，模块化集成建筑将现场建造工序转移至现代化的厂房。在厂房制造高集成度的建筑模块单元，从而减省现场施工工序。以O·PARK2为例，它的建设在内地工厂完成70%工序，20天安装完成45个组合单元及底层框架。这既显著提升建造效率，又减少了对毗邻社区环境及居民的影响。

O·PARK2项目中连接两座大楼的行人天桥也采用了装配式建筑法。项目团队专门设计了易于制造以及适合现场安装的四个装配组件，组件由内地工厂运至香港后，两天就完成了整个天桥的组装。如果所有工序在工地进行，则需要三到四个月才能建成。

DfMA行人天桥BIM图

从低碳的角度讲，模块化集成建筑对设计的要求极高，设计不仅要减少建筑废料，还要能降低物料运输的批次。

当设计、施工的关键环节都做了碳中和后，企业还需要一个可以计算的云平台。“项目排了多少碳？是否需要碳信用来抵消，需要购买多少碳信用来抵消？怎么确定是否达到碳中和？这些都需要数据支撑。不量化碳数据，碳中和就是一纸空谈。”陈诚认为。

据了解，中建香港研发的碳中和云平台根据ISO14064标准（温室气体排放和清除的量化和报告指南）搭建。通过应用人工智能，团队成员可以从物资采购系统中自动获取、溯源数据，提高数据录入效率。凭借这些海量数据，项目组不但能有效管理施工期碳足迹，还能在未来用大数据分析建筑项目的碳排放，让项目组可以在运营期对碳资产更丝滑地做开发。

碳中和云平台的研发，关键在于建立专业、有效、实事求是的碳因子数据库。

由于碳排放量难以直接测量，通常是采取间接办法估算。排放因子法是IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）提出的一种碳排放估算方法，在知道碳排放因子（也称碳排放系数，指每一种能源燃烧或使用过程中，单位能源产生的碳排放数量）的情况下，用公式便可计算得出碳排放量。

运行期

建筑运行阶段的碳排放主要来自两方面：使用煤炭、天然气等化石燃料产生的直接碳排放；使用电力和热力等二次能源产生的间接碳排放。

《2022建筑能耗与碳排放研究报告》显示，2020年建筑运行碳排放中，占比最高的为电力碳排放，占比53%；直接碳排放和热力碳排放分别占比为25%和22%。

建筑运行期实现低碳主要有两种途径，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，依赖于太阳能的光伏发电是主力军。这方面，大梅沙万科中心很有心得。大梅沙万科中心是国内第一个获得LEED（国际性绿色建筑认证体系）铂金级认证的办公绿色建筑项目。

13年前，大梅沙万科中心的屋顶已经架上光伏发电板，产生的电能可以满足万科中心17%的用电需求。随着光伏技术发展，屋顶上光伏发电板占据面积在减少，但发电效率却提升为原先的3倍。如今，万科中心屋顶的光伏板每年预计可发电72万度，能提供整个万科中心约85%的电能需求。

深石零碳科技（深圳）有限公司（下称“深石”）是王石创办的另一家公司，其主要品牌为“生物圈三号”低碳解决方案平台。深石CEO（首席执行官）冯楠告诉《财经》记者，大梅沙社区的低碳改造并非局限于万科中心这一栋建筑内进行，而是以此为起点，向周围3.2平方公里的社区延伸，最终将大梅沙生物圈三号从碳中和实验园区打造成碳中和社区。

改造过程中，一个很重要的概念是“微电网”。微电网是一个微型电力系统，可以在本地区对电能进行生产、传输、分配及存储。

“新能源有一个‘先天不足’，就是发电不可控。”冯楠表示，季节、天气等因素都会影响日照，进而影响光伏发电量。产电多的时候社区消纳不掉，产电少的时候不能满足社区的能源需求。

项目团队利用储能技术解决这一矛盾。“储能设备就像大电池一样，用电量需求少的时候把能源储藏起来，需要的时候再把电能释放出来。”

冯楠表示，储能系统充放电看似容易，但实际应用中面临技术挑战。例如，如何将储能调度与用户的用电和光伏发电无缝衔接，让系统精准地知道什么时候该充电、什么时候该放电，完美匹配电力曲线，这背后需要一整套系统支持。

“大梅沙生物圈三号”利用园区内400多个智能电表，对园区的不同板块、不同楼层、不同区域进行实时监控。同时，背后的模型算法根据此前数据及用户习惯对收集到的数据进行机器学习，预测未来24小时内的用电曲线和用电需求，并结合天气、温度等因素，分析计算出经济效益最大化的供电策略。这是微电网系统的核心。

除了太阳能光伏发电这类常见的可再生能源，“大梅沙生物圈三号”园区还对波浪能、氢能等相对前沿的能源进行试验和展示，促进技术成熟。

增加可再生能源利用方面，厨余垃圾的资源化处理也是切实可行的发展方向之一。前文提到的O·PARK2项目是香港规模最大的厨余回收中心，这些厨余垃圾通过分选及破碎的预处理过程，被输送至厌氧消化系统，在微生物作用下，厨余中的有机物转化为生物气，通过燃烧生物气，结合热电联产发电机组产生电能及热能。由热电联产发电机产生的电能不仅满足厂区使用，每日富余的电量更可输出至电网，可以满足5000户香港家庭的日用量。发电产生的热能也将进行回收，综合利用于厂区内各主要功能装置。

降低建筑运行期碳排放的另一途径是提高能源使用效率。

在建筑运行阶段，调节室内温度是主要耗能环节，采暖和空调系统也由此成为建筑减排的重点。

碳中和背景下，很多存量建筑的暖通系统急需优化升级。以上海黄浦江畔的花旗集团大厦为例，这座42层、高180米的建筑是陆家嘴金融地标建筑之一。运行18年后，大厦内部的中央空调系统设备严重老化，老旧的设备消耗大量能源和费用，制冷效果却不佳。

美的楼宇科技采用施工总承包（EPC）模式，对花旗集团大厦的暖通系统进行整体优化升级改造。该项目的交付负责人张玉霜告诉《财经》记者，与以往简单的产品替换不同，花旗大厦项目是从仿真模拟设计、核心机组替换、装配式高效建造再到智能运行控制系统的全生命周期改造。

为了把握花旗集团大厦的实际负荷需求，美的楼宇科技通过数字化仿真模拟，测算出建筑全年冷负荷分布，并结合上海的气候条件，模拟了大厦全年运营情况及冷负荷分布情况，最终确定3台1200RT变频直驱离心机组+1台600RT磁悬浮变频离心机组+免费供冷模块的组合方案（RT即冷吨，用以表示空调机组的制冷能力）。

张玉霜介绍，该方案的总设计制冷量较原机组降低400RT，但已可以满足大厦需求，还能更加灵活地应对不同情况。组合方案中，大冷量直驱机组可满足夏日供冷，小冷量磁悬浮机组或免费供冷模块则满足过渡季节低负荷运行以及冬季部分区域供冷的“特殊要求”。

设计方案中选用的设备，也是美的旗下的高效节能系列产品。以改造使用的鲲禹磁悬浮变频离心机组为例，离心机被称为暖通空调的“皇冠”，磁悬浮离心机则是暖通空调当中最具节能效果的核心设备，相比传统螺杆机组，具备无油高效、稳定可靠、宽域运行、低噪环保、节省费用等特点。

行业常用综合能效比（EER）来衡量机房能效水平。EER越高，系统制冷效果越好、性价比越高。改造前，花旗大厦制冷机房EER仅为1.6W/W（全年的总制冷量/所有设备的总电量），远低于行业均值3.5W/W，改造后提升至5.2W/W。在年总冷负荷不变的基础上，花旗大厦年耗电量可降低250万kWh，折算减碳量约2000吨，运行费用减少50%以上。

值得一提的是，该项目也采用了装配式的建造方式。花旗集团大厦入驻率接近90%，工作日有数千人在大厦办公，为了保障原有的工作秩序不受影响，整个改造窗口期仅两个月。美的楼宇科技通过搭建高精度BIM模型，在工厂分模块完成预制，再统一运输到现场完成组装，仅用25天就完成项目制冷系统的装配。

为提升后续运维的智能化程度，进一步实现节能、降本、增效，该项目通过云端、软件、硬件三个维度，实现数字化、高效化运维。张玉霜介绍称，原先的控制系统比较依赖运维人员的经验判断，现在则将设备、应用、数据统一集中管理，系统根据温度、湿度等检测数据，自动实时响应并决策，从而实现全自动优化运行。

建筑行业是由多维度产业链条构成的生态系统，包括承建商、业主、投资方、规划设计、施工方、供应商、产业运维等多个主体。目前，建筑行业自身尚未建立完善、标准化的碳中和解决方案，上下游也未建立完整丰富的碳中和商品及服务供应链，全球的碳交易市场和绿色可持续金融市场也仍在发展阶段。