工程院院士探讨绿色建筑低碳发展趋势

  近期“绿色建筑”、“碳中和”、“碳排放”也成了业内近期非常热门的关注点。对于建筑业与环保相融合，各路专家学者都提出了不同看法意见，小编就收集了中国工程院6位院士近期的演讲发言及专访，让我们一起与院士们探讨未来城市建筑绿色低碳发展趋势。

  “加快绿色建造，实现中国建造高水平质量的发展，绿色建造应该着眼于项目工程的全生命期”

  尽管中国绿色建造起步较晚，但是发展迅速，通过绿色建设、绿色设计和绿色施工标准的引领和带动，在较短的时间内取得了良好成绩，特别是绿色施工发展的规模之大、覆盖面之广颇受赞誉。

  2020年9月，中国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。“双碳”目标之下，绿色建造成为建筑行业达成“双碳”的核心。

  绿色建造是一种新型建造概念，是在全社会倡导“可持续发展”、“循环经济”和“低碳经济”等大背景下提出的。

  绿色建造要求所有建造参与者积极承担社会责任，在建筑工程立项、设计和施工全套工艺流程中，着眼于工程的全生命期，坚持以人为本，追求各项活动的资源投入减量化、资源利用高效化、废弃物排放最小化，最终达到“资源节约、环境友好、过程安全、品质保证”的建造目标。

  绿色建造强调工程产品的建造过程，类似于工业产品的制作的完整过程，包括工程立项策划、设计和施工。其基本任务就是工程立项策划、设计、施工等建筑产品生成的全过程中，按照绿色概念所涵盖的内容，要求绿色策划，绿色设计，绿色施工，最终建成绿色建筑。

  中国经济已由快速地增长转向高水平质量的发展，建筑行业必须创新发展理念，创新建造模式，用现代科技武装建筑业，从信用体系建设入手，加快绿色建造、精益建造、智能建造和国际化建造的推进，使中国建筑业立于世界之林，实现高质量发展。

  中国传统建筑中，就蕴含着不少古代工匠的低碳化“智慧”。以福州三坊七巷的假山戏台为例，“三坊七巷中戏台正门开在偏东侧，进门之后园内一座假山，这种布局在于福州吹东南风，风进来通过假山、穿过戏台给观众带来清凉，这就是中国古代不用电的‘空调’。同样，徽派建筑的民宅大门，开关之间门墙形成拔风通道，也有天然的降温功能。”

  要承接中华古建筑中的思想和智慧，不仅仅停留在形式层面。“随着人工智能技术的蓬勃发展，许多创新性的城市生态绿色化的方式方法也不断产生。我们还可以从自然界中学习到更为悠久的智慧，例如适应环境、逆境求生的红树林，顺水漂流万里的椰子种子等自然现象，都值得借鉴。”

  未来的绿色建筑一定是群落智慧的碳平衡追求。“AI时代已经到来，走向智慧的绿色建筑是时代必然；从单体建筑走到建筑群落，是中国城镇化和追求美好生活的空间必然。”

  “推进数字化技术应用。转变建设及运维管理思维方法。选用智能运维手段，提高运维效率，减少建筑物的能源消耗”

  “碳达峰”“碳中和”是我国的战略方针，也是中国对世界的庄严承诺。从近年的统计来看，建筑业碳排放仅次于煤电、工业生产及交通运输领域，总体排量较高。若对建筑业碳排放再进行细分，建材生产制造及建设占55%，建筑运维占45%左右。因此，我们应从建材及运维两个方面来对碳排放来控制。就目前而言，我们在建筑业碳排放监测和控制的手段并不算成熟，认识也不够系统全面。因此，在这一方面，业界还需要加强研究，进行系统性的布局与规划。

  就建材生产而言，首先我们应当最好能够降低用量——我国两年的水泥产量相当于美国上个世纪100年产量的总和，这造成了巨大的碳排放。当前城市建设过程中各种临时性建筑及“短寿”建筑造成大量建材消耗。因此，我们第一步要转变建设及运维管理思维方法，从理念上进行转型。同时也应当注意以下几点：一是要有系统性思维，不过度强调单一指标。事实上，任何单一指标被过度强调都对碳减排不利，甚至有可能带来碳排放的增加。二是要重视建材选择。充分对建筑垃圾、工业废弃物等进行资源化利用，优先采用地缘性、低消耗与低排放的材料，尽可能采用高性能建筑材料提高建筑寿命，进而达到总体的碳减排。

  另外当前，建筑业转变发展方式与经济转型的紧迫性与必要性更加凸显，我认为，建筑业转变发展方式与经济转型大多数表现在以下几个方面：

  一、适应国家现实需求。“十四五”期间，我国城镇化发展已发生根本性变化，城镇化率上升至61%，国际一致认为已发展至城镇化中后期阶段。随着城镇化率的大幅度提升，建设方式也发生了根本性改变：由过去以大拆大建式的新建为主转化为新建建筑与既有建筑、基础设施维护两者同步并重。因此，建筑业应当主动适应对既有建筑及城市功能性能提升的要求，这涉及到规划、设计、建设方式、技术装备等多个角度，相关建设企业应尽快适应。

  二、推进数字化技术应用。我国劳动力逐步趋紧，应尽可能采取少人甚至无人的方式开展建造工作，提倡数字化建造和智能建造。科技部、发改委、住建部等在这方面已经开展相当多的工作，“十四五”期间，建筑业在数字化建造和智能建造方面会有很大的变革。

  三、注重既有建筑及基础设施运维。下一步，建筑业的主要工作除了建设外，应更多体现在对既有建筑和基础设施的运维上，这在未来也会是一个非常大的市场。

  四、转变建设模式。倡导“EPC总承包”模式，将设计和施工结合起来，这种建设模式的转变，也会对建筑行业转变发展方式与经济转型带来深刻影响。

  “把低碳、减碳、零碳甚至碳汇概念纳入下一步城市更新、新建建筑及既有建筑改造过程中去”

  “碳达峰”“碳中和”目标的提出，对我国未来发展的愿景、技术路线及经济、社会、生活结构都将产生重大影响。据相关多个方面数据显示，主要发达国家在2012年前已基本达到碳达峰，对他们而言，在2050-2060年实现碳中和目标，时间相对来说比较充裕；我国仍处于发展中国家阶段，实现碳中和目标，面对的挑战或许比机遇更多。

  如何解决清洁能源发电储存与输送的问题，是未来绿色建筑等领域必须面对的一大挑战，这也促成了新基建领域中“特高压”概念的产生。碳达峰和碳中和这两个目标相互递进，不能割裂地看待。达成碳中和目标任重道远，建筑行业也会面临很多新的挑战：首先，实现碳中和目标，须对能源结构可以进行调整，减少化石燃料的使用，采用清洁能源及可再次生产的能源。其次，应当把低碳、减碳、零碳甚至碳汇概念纳入下一步城市更新、新建建筑及既有建筑改造过程中去。

  “加速新型建筑材料的研发创新，更多使用先进的土木工程新材料，延长土木工程结构的服役寿命和稳定能力，以此达到绿色建筑节能”

  钢材和水泥是土木领域最重要的建筑材料，2020年中国钢材生产量约13.25亿吨，建筑行业大概消耗量占50%，也就是6亿多左右，按照吨钢碳排量1765公斤来折算，钢铁行业碳排放达到11.7亿吨。2020年我们国家生产的水泥有24.76亿吨，排放二氧化碳的量约为14.8亿吨。2020年中国碳排放总量100亿吨，钢铁和水泥碳排放占总量的26%左右。建筑耗能与工业、交通并列为我国三个耗能大户，我国基础设施建设和运维过程中也会有大量能源消耗和二氧化碳排放。在碳达峰和碳中和的大战略背景下，土木工程领域面对着巨大的挑战。

  我们团队承担了“973”项目“严酷环境混凝土材料与结构长寿命基础理论研究”，保障了国家“一带一路”、交通强国的国家重大战略的推进。为了延长土木工程结构的服役寿命和稳定能力，我们团队形成了“隔、阻、缓、延”的成套耐久性提升技术和相关理论，发明了透气不透水的仿生混凝土涂层，开发了侵蚀抑制材料和有机分子阻锈材料，还研发了钢筋脱钝靶向修复材料，以此来实现了混凝土结构的长寿命。

  “十四五”规划纲要中明白准确地提出要“加快绿色低碳发展”，全力发展“绿色建筑”和“绿色技术创新”，应紧抓这个机遇，加快发展绿色建造技术，加强绿色建筑建设。，我们还需要应用更多先进的土木工程新材料，注重与绿色节能的结合，更好地服务于国家重点基本的建设，改善人民群众的生活，推进“十四五”规划中“促进经济社会发展全面绿色转型，建设人与自然和谐共生的现代化”的战略要求。

  “建筑设计应该‘因地制宜’。绿色建筑应该本土化、开放化、轻量化、绿色化、长寿化、再生化和产能化。”

  2009年，我在总结自己作品的基础上提出了“本土设计”的思想，这一思想源于我对自己设计创作构思和脉络的总结梳理，其核心要素是强调建筑跟“土地”的关系。“本土设计”的内涵其一就与气候相关。要想让建筑减少能耗，就要顺应气候的特点，用设计的方法去巧妙地降低能耗，而不完全仅仅依赖于设备设施的性能。

  建筑依“土地”而生，但在设计过程中，很多设计师并不太关注“土地”的特质，而是按照自己的设计喜好或者业主的追求开展设计。我的很多作品都是从阅读“土地”、理解“土地”开始的，从自然环境、气候特点、地形地貌、建筑承载的文化内涵到当地风土人情等元素，对我的设计有至关重要的引导作用。所以，在我看来，“本土设计”其实就是一种方法论，是理性的、客观的、有我自身特色的创作方法。

  传统技术构建下的建筑，无论从建造或是使用都要依赖于能源消耗。未来，随着各类技术水平的提高，建筑能不能变成产能建筑？通过建筑本身材料、屋顶界面等，通过吸收太阳能转化成光与热，既有温度的控制，又有光线的导入，用这种方法去减少能源消耗，是有可能的。今天的科学技术也已经指出了可能性，光伏设备的转换效率在不断地提高，建筑师要主动考虑怎么把光伏建筑的美学进行提升。

  在过往的几十年里，很多的结构工程师、设备工程师都在研究绿色建筑，设备设施越来越先进，但是没有能跟建筑师很好地合作，所以造成了绿色建筑看上去像技术的堆砌，而不是整合的建筑作品。就当下而言，建筑从空间设计到造型设计，都应当做到顺应气候特点，同时设备设施要能成为建筑的新型材料、新型美学的一部分。

  随着城市数字化转型、智能建造的发展，装配式建筑的发展，建筑新材料的运用结合新型建筑规划设计理念、新建造技术，未来绿色建筑发展会更加好，更多新型工业化城市将往绿色智慧城市迈进。对于绿色建筑、碳排放、碳综合，你有咋样的看法，也欢迎在后台留言。