装配式建筑减碳设计研究与工程实践

装配式建筑减碳设计研究与工程实践

曹泽辉、王鹏、周勇、张栋栋、张少雄

中建三局集团有限公司陕西省西安市710000

摘要：建筑生命周期划分为物化阶段、使用阶段以及拆除阶段，其中物化阶段包括设计阶段和施工建造阶段。目前我国在建筑全生命周期的低碳研究中主要关注使用阶段，物化阶段研究相对较少，对于建筑碳排放的研究也多基于技术手段的定量研究。定量研究是低碳策略中重要的依据和指标控制，但设计阶段的低碳理念和模块设计策略，直接影响生命周期全过程的碳排放。因此，本研究采用定性研究方法，探讨装配式建筑的模块设计低碳策略。

关键词：装配式建筑；减碳设计；要点

1装配式建筑减碳设计的重要性

装配式建筑减碳设计的重要性在于它可以显著减少建筑过程中的碳排放和资源消耗。以下是装配式建筑减碳设计的几个重要方面：（1）节约能源。装配式建筑采用工厂化生产和预制构件，可以减少现场施工时间和能源消耗。相比于传统建筑，装配式建筑的能源需求更加高效，减少了能源的浪费。（2）减少碳排放。装配式建筑的制造和施工过程中，能够控制和减少冷凝、露点等问题，降低建筑物的能耗，减少碳排放。此外，装配式建筑的材料和构件多采用可再生材料，如木材等，进一步降低碳排放。（3）循环利用和可持续性。装配式建筑的构件可以进行拆卸和重复利用，减少了废弃物的产生和对自然资源的消耗。同时，装配式建筑的设计可以考虑到建筑的可持续性，如使用可再生能源、水循环利用等，降低对环境的影响。（4）建筑节能设计。装配式建筑可以更好地实现建筑节能设计，如采用高效保温材料、优化建筑外立面、安装节能设备等。这些设计措施可以减少建筑物的能耗，降低对能源的需求。

2装配式建筑减碳设计的要点

2.1提高低碳环保建筑材料对装配式建筑供应

装配式建筑结构及装配式装修的完成都是由不同的大宗材料组成，材料的生产加工与供应对装配式建筑的节能减排、低碳发展起到关键作用。所以需要从建材的生产开始，控制开矿采集生产、建筑材料的采购二次加工、生产基地的设备采用、建筑材料的储存运输、废品废料及二次回收材料再利用、其他矿物建筑材料的高科技生产等产业上游企业开展绿色低碳发展管控与建立绿色低碳合作模式。制定绿色建材采购标准，加大节能低碳产品和服务的采购、推广应用力度。在采购建筑材料时优先选用废弃材料与再生材料，尽可能减少新矿区的开采、新林地的砍伐；推动采用尾矿、回收建筑材料、粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、磷石膏等大宗工业固废料和建筑垃圾再生材料的利用。在选用生产加工设备时，优先选用国家和行业推荐的低碳节能型机械设备，淘汰落后、高污染、高耗能生产设备，降低建筑材料生产加工中的碳排放。对建筑业采用的砂浆、水泥、石膏、石子、人工砂、钢材、人造板材、烤漆、涂料等高耗能、高污染建材企业进行环保节能监督，将供应商的环保和减碳行动纳入供应商准入评审和考核评价内容，倒逼优化管理处理措施、机械设备升级、环保能源利用等改进达到绿色生产，减少碳排放的目标。

2.2模数统一策略

装配式建筑的低碳设计需要重点提高建筑构件的预制率，即将建筑构件在工厂进行预制加工，减少现场施工过程中的能耗和碳排放。以下是实现低碳设计的关键技术和策略：（1）模块化设计。通过模块化设计，将建筑构件划分为标准化的模块，使得构件规格统一，便于工厂预制加工和现场组装。模块化设计还可以降低构件制造和运输成本，提高生产效率。（2）工艺流程优化。在符合生产工艺流程的前提下，对建筑构件的制造过程进行优化，降低能耗和碳排放。例如，采用节能环保的材料和设备，优化生产工艺流程，减少能源消耗和废弃物产生。

2.3低碳构造策略

传统建筑的构造方式主要为现场施工，需要浇筑、支模、砌筑、焊接等，工序复杂，施工人数多，工期长，碳排放总量较大。而装配式建筑需要更低碳的构造方式。因此装配式建筑的构造方式以易组装、易拆分、易更换、易重组为主。

2.3.1榫卯式

我国的榫卯技术最早运用于木构件中，已形成较为成熟的体系，榫卯技术具有易组装、易拆分、可重组、可替换以及良好的抗震性等优点。近些年榫卯技术也运用于钢构件、木构件、混凝土等构件的组装中，相较于焊接和浇筑的传统方式，榫卯技术能在很大程度上降低碳排放。

2.3.2铰接式

钢结构中，梁与柱的连接通常采用3种形式，柔性连接、半刚性连接和刚性连接，其中柔性连接也称为铰接。铰接的碳排放量相对较少；且易组装和拆分，因此可根据建造需求选择铰接方式进行构件组装。

2.4物理环境协调策略

内部空间良好的自然采光和通风是装配式建筑低碳设计的重要策略之一。以下是几个关于自然采光和通风的设计策略：（1）最大化采光。装配式建筑的设计应该充分利用自然光线，最大化室内的自然采光。通过合理设置窗户、天窗和采光井等，可以将自然光线引入室内，减少对人工照明的依赖。（2）使用透明材料。在装配式建筑的设计中，可以选择使用透明材料，如玻璃、透明塑料等，来增加自然光线的进入。透明材料的使用可以将室内外的视觉联系起来，同时提供良好的自然采光。（3）控制遮挡和反射。在装配式建筑的设计中，需要考虑合理的遮挡和反射措施，以控制室内的日照和光线。可以使用遮阳板、百叶窗、窗帘等来调节自然光线的进入，以满足不同需要。（4）通风设计。除了自然采光，装配式建筑的设计还应该考虑良好的通风系统。通过合理设置通风口、排风扇等，可以实现室内空气的流通和新鲜空气的进入，减少对空调装备的依赖。

2.5造型一体化设计策略

建筑模块设计应该将造型进行一体化，以减少二次装饰带来的材料和施工资源的浪费。一体化的设计可以通过以下几个方面来实现：（1）统一的设计语言。在建筑模块设计中，应该遵循统一的设计语言和风格，使得各个模块之间的造型和风格保持一致。这可以通过统一的线条、比例、比例尺和色彩等来实现，以达到整体一致的效果。（2）简洁而优雅的造型。一体化设计应该追求简洁而优雅的造型，避免过多的装饰和复杂的细节。简洁的造型不仅能够减少材料和施工的资源浪费，还能够提升建筑的整体美感。（3）考虑工业化生产的工艺要求。一体化设计应该考虑到工业化生产的工艺要求，以确保模块的制造和安装的高效性和精准度。这意味着设计应该尽量简化和标准化，以便于工厂化生产和装配。（4）与装配式模块设计的协调。一体化设计应该与装配式模块设计相协调，以确保模块的一致性和可组装性。这意味着设计需要考虑到模块之间的连接和组装方式，以及模块的尺寸和形状的兼容性。

3结语

低碳设计是未来建筑发展的必然选择，建筑作为建筑中一个庞大且不可或缺的分支；装配式建筑的模块设计是实现低碳目标的有效手段。通过采取一系列设计策略将装配式建筑在设计阶段有效控制碳排放，对建筑节能减排具有重要意义。以装配式建筑为研究对象，从建筑学专业视角提供装配式模块设计低碳策略，使建筑从设计阶段开始，将低碳理念贯穿建筑全寿命过程，为绿色低碳建筑发展提供参考依据和建议。

参考文献

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