建筑行业已经成为中国能耗与碳排放量最大的行业。根据《中国建筑能耗研究报告2020》数据，2018年中国建筑全过程的能耗为21.47吨标准煤当量，占全国总能耗的46.5%；碳排放量为49.3亿吨二氧化碳，达全国碳排放总量的51%。

建筑行业成为碳排“大户”和中国的高速发展是分不开的。伴随着经济腾飞，我国的城市化率不断攀升，城市扩张与更新的浪潮使建筑行业蓬勃发展。根据2017的第一次全国地理国情普查，我国的房屋建筑（区）占地总面积15.31万平方千米，这相当于整个山西省的面积。

中国于2020年正式提出2030碳达峰与2060碳中和目标。在实现这一目标的过程中，建筑行业首当其冲，在未来数十年中都将会是减排的主战场。住房和城乡建设部科技与产业化发展中心主编的《建筑领域碳达峰碳中和实施路径研究》预测，在基础情境下，建筑用能总量在2045年达峰，建筑温室气体排放总量则在2035年达峰；在总量控制情境下，建筑行业碳达峰和提早至2030年，与国家总体碳达峰目标相一致。

1.建筑全生命周期中应重点关注的减碳路径

要实现建筑行业的碳中和，技术创新的加持必不可少。Makeable 曾在上一篇推文中提出，气候创新可以重点关注可再生能源、电力改造、能源效率提升、材料与能源替代、行为改变和 CCUS 这六大路径。

根据这一框架，我们进一步梳理了建筑全生命周期中值得重点关注的减碳路径技术，并将在其基础上深入探索“双碳”背景下中国建筑行业的零碳转型之路。

由上图可见，与我们日常生活联系最为密切的建筑运行环节的碳排放（operational carbon）占了建筑全过程碳排放的43%，而更多的碳排放则以“隐含碳（embodied carbon）”的形式藏在了建材的生产运输（55%）以及建筑施工（约2%）这两个环节。

换句话说，在一栋建筑建造完成并正式投入使用之前，就已经产生了超过其整个生命周期一半的碳排放。

面对巨大的减碳压力，建筑行业如何应对呢？在之前的 COP26系列推文中，我们向大家介绍了一系列绿色环保建材工艺以及可以替代水泥的生物质“未来建材”（🔗《COP26系列五｜2050年的人类将如何“搬砖”？》）。这次我们则将视线转向建筑行业的中游，看一看在施工环节存在哪些创新路径。

2.建筑垃圾的“双减”挑战

建筑施工阶段是建筑垃圾的主要生产源。建筑垃圾指的是在建筑物的建造、维修和拆除过程中产生的废混凝土块、砂浆、碎砖渣、金属、竹木材、包装材料等废弃物。在中国，每年产生的建筑垃圾达20亿吨左右，占城市固体废物总量的比重约为40%。

建筑垃圾是“隐含碳”的重要来源之一，在垃圾的清运和处理过程中都需要消耗大量的资源。尽管一部分建筑垃圾会通过综合处置场进行资源化处理，成为再生建筑材料重新投入使用，然而中国的建筑垃圾资源化利用仍处于起步阶段。《中国建筑垃圾处理行业发展前景与投资战略规划分析报告》数据显示，相比于日韩和欧洲发达国家90%以上的资源化利用率，我国目前建筑垃圾资源化率不足10%。旧建材只使用一次就被废弃也意味着需要动用资源生产新建材，产生更多的碳排放。

建筑垃圾的危害远不止于此。我国当前处理建筑垃圾的方式以填埋和简易焚烧为主，在一些地区还存在非法倾倒的情况，这些对于建筑垃圾不负责任的处理方式导致了生态系统的严重破坏。部分可燃的建筑垃圾在焚烧过程中会产生有毒物质，造成对空气的二次污染；而在堆放和填埋过程中，随着发酵和雨水的淋溶、冲刷，以及地表水和地下水的浸泡，建筑垃圾渗滤出的污水也会造成周围水环境的污染。

针对建筑垃圾带来的困境，有两条可行的思路，一是通过发展装配式建筑，从源头减少建筑垃圾的产生；第二则是推动资源化处理，把原本危害生态环境的建筑垃圾转化为有再利用价值的产品。减量又减碳，这正是建筑垃圾需要去面对的“双减”挑战。

3.像搭积木一样盖房子

装配式建筑为建筑垃圾源头减量提供了有效的解决方案。装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件，将这些预制构件运输到施工现场，再通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。换句话说，运用装配式建造工艺盖房子，就和搭积木一样简单，所有的楼板、墙板、楼梯和阳台都是预先制造完成的，只需在工地将其拼装在一起即可。

由于大大减少了现场浇筑施工，装配式建筑可节约60-75%的人力资源，25%的水资源，20-25%的能源，以及70%左右的建筑垃圾。经过设计的构件在旧建筑拆除后也能直接重新投入到新建筑的建造中去。

近年来，政策对于装配式建筑的推动力度正在加强。2016年发布的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》指出，要用10年左右的时间使装配式建筑占新建建筑面积的30%以上。

3D 打印+装配式建筑

3D 打印是时下工业制造的热点，将其与建筑建造结合在一起可以大幅提高材料效率。华商陆海作为全球首家实现3D 建筑打印”商用化”的企业，以钢筋混凝土为建筑3D 打印机的原材料，让3D 打印建筑房屋有着更大的发展空间。

与传统装配式建筑不同，3D 打印装配式技术，以“单体建筑”在工厂整体定制化打印，并最终在现场装配，可解决困扰传统装配式建筑的墙面开裂、板材拼合缝隙不均等、隔音效果不佳、保温隔热效果差等难题。

用 AR 眼镜“看穿”你的房子 

装配式建筑在技术层面并不新奇，但将其融合进前沿的数字化科技会给居住者带来全新的体验。深圳创业公司应舍美居致力于运用建筑信息模型（BIM），研发100%装配化率，能够快速安装、整体建筑可建、可扩、可拆、且100%可异地再建使用的建筑。最近，应舍美居还获得了蓝驰创投数千万 Pre-A 轮独家投资（点击《可持续创新创业投融资快讯｜2021年11月2日》了解更多）

为实现用户在安装环节的自主安装，以及售后过程中的自主维护，应舍美居利用 AR 技术打造辅助安装系统和售后维护系统。客户只要带上 AR 眼镜，即可辨识每一个构件的安装方法，以及在整个建筑产品中应该安装的位置，还可隔墙可以看到内嵌的所有水电路系统，强弱电、冷暖管一目了然。

4.建筑垃圾再利用，让循环经济“闭环”

除了源头减量之外，那些实在难以避免的建筑垃圾则需通过资源化技术进行处理并再利用，促使建筑行业循环经济“闭环”，从而进一步减少碳排放。

建筑垃圾回收后经过加工处理可生产多种产品，如废弃的混凝土经过加工处理可生产再生混凝土，价格低于普通混凝土；利用废弃混凝土和废弃砖石可以生产再生透水砖、再生骨料等。有研究指出，每1亿吨建筑垃圾，可以生产标砖243亿块、混合料3600万吨，减少取土或代替天然砂石1000万立方米，节煤270万吨。

建筑垃圾资源化的发展与法律法规的完善和政策的推动是分不开的。德国早在1994年就发布了《循环经济和废物清除法》，对建筑垃圾进行再生利用；日本则通过了《废弃物处理法》、《建设副产物适正处理推进纲要》，从20世纪70年代开始推进建筑垃圾的再生利用；韩国通过《建设废弃物再生促进法》要求使用建筑垃圾再生产品，并对未按规定使用建筑垃圾再生产品的行为设置处罚。而我国在较长一段时间内并未针对建筑垃圾的处理进行系统性的规定与规划。

近年来，“循环经济”成为热点，政策的空白也逐渐被填补上。在国家发展改革委印发的《“十四五”循环经济发展规划》中，建筑垃圾资源化利用示范工程被列入重点行动，并且要求资源化率在2025年达60%，可以预见该领域在未来的市场潜力。

会“学习”的垃圾分拣机器人

建筑垃圾回收过程中的一大难点是垃圾成分复杂，处置成本高。Zen Robotics 创立于2007年，是一家位于芬兰的机器人回收技术公司，其研发的回收垃圾分类系统是全球首个已经商业化应用的机器人垃圾分拣系统。该系统包括人工智能识别技术的软件系统以及高速高精度的机器手，它会用传感器扫描来识别物体的表面结构、形状和材料构成，主动“学习”识别新的材料。

目前，Zen Robotics 的机器人主要用于分拣建筑、工业材料，包括金属、木头、石膏、石头、混凝土、硬塑料、纸板等。一个机器手可以高精度分拣4种不同性质的垃圾碎片，有效分拣率达98%，最高分拣速度每小时3000次。

2016年，Zen Robotics 进入中国市场，与江苏绿和环境科技有限公司签署了独家合作伙伴协议，就中国首个建筑混合（装修）垃圾无害化处理项目开展合作。

建筑施工阶段的创新技术有助于减少建筑垃圾和碳排放，而在应用这些创新的同时，如何使建筑更充分地发挥作用，避免“大拆大建”，同样也值得我们思考。在本系列推文的下一期，我们将转向建筑产业链的下游，探索建筑运行阶段的低碳发展路径。

参考资料：

住房和城乡建设部科技与产业化发展中心, 2021. 《建筑领域碳达峰碳中和实施路径研究》

中国建筑节能协会, 2020.《中国建筑能耗研究报告2020》

头豹研究院, 2019. 《2019年中国建筑垃圾回收处理概览》

亿欧智库, 2021. 《中国商业建筑碳中和实施路径研究报告》

https://news.pedaily.cn/202110/480326.shtml.

http://guoqing.china.com.cn/2020-09/24/content_76734889.htm

http://www.xinhuanet.com//fortune/2017-04/24/c_1120866275.htm

http://www.jiangsulvhe.com/2017/dongtai/040828.html