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報告發(fā)布:《循環(huán)建造——瑞士經(jīng)驗》

2024-12-19 10:08來源:中瑞零碳建筑項目
文章附圖




1 背景



循環(huán)建造是一種旨在減少浪費、重用材料并降低隱含碳排放的可持續(xù)發(fā)展策略。通過可拆卸和可再利用的設(shè)計,循環(huán)建造延長了材料的生命周期,減少了對新資源的需求,并降低了與材料生產(chǎn)、運輸及處置相關(guān)的溫室氣體排放。作為隱含碳的主要來源,循環(huán)建造在實現(xiàn)零碳建筑目標(biāo)中至關(guān)重要。中國作為全球最大的建筑市場之一,其建筑業(yè)的碳排放量較高,尤其是在材料生產(chǎn)和建筑過程中產(chǎn)生的隱含碳。因此,推廣循環(huán)建造對降低該行業(yè)的碳足跡具有重要意義。



基于此,在中瑞零碳建筑項目框架下,瑞士實施團(tuán)隊intep-Skat與蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)(ZHAW)建筑構(gòu)造設(shè)計研究所及建造技術(shù)與施工流程研究所攜手合作,共同開展了此項研究。該研究旨在系統(tǒng)總結(jié)并分享瑞士在循環(huán)建造領(lǐng)域的政策導(dǎo)向、實踐經(jīng)驗與創(chuàng)新理念,為中國建筑行業(yè)的專業(yè)人士提供參考。此外,聯(lián)合團(tuán)隊還為上海和陜西的示范工程團(tuán)隊提供了精準(zhǔn)的技術(shù)支持,推動了瑞士理念在這些試點項目中的實際應(yīng)用。



2 循環(huán)建行和再利用



瑞2.jpg圖2: 生命周期模型圖 ?ZHAW


定義:循環(huán)建造強(qiáng)調(diào)建筑構(gòu)件的重用與減少廢物。在本研究中,循環(huán)建造將重點關(guān)注“保護(hù)”、“再利用”與“回收”這三個環(huán)節(jié):

  • 保護(hù):將建筑物或其部分結(jié)構(gòu)保留在原地,以延長其使用壽命。

  • 再利用:無論質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是否發(fā)生變化,建筑構(gòu)件的二次使用(包括可拆卸回收的材料或剩余材料),無論是否經(jīng)過加工,均可按照其原始功能或新用途進(jìn)行重用)。

  • 回收:通過分解和轉(zhuǎn)化建筑材料,生產(chǎn)新材料或新產(chǎn)品。


瑞3.jpg圖3: 強(qiáng)調(diào)建筑構(gòu)件和建筑材料重復(fù)使用的建筑全生命周期模型圖 ?ZHAW


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圖4:從左至右:建筑外景;二層的半室外檐廊空間;首層和二層平面圖 ?RASMUS NORLANDER


實現(xiàn)循環(huán)建造的五種方法:


循環(huán)建造的概念與線性建造形成鮮明對比,后者通常會導(dǎo)致所有使用的材料最終被廢棄。如果不考慮運營階段的能源消耗,真正的循環(huán)建造的終極目標(biāo)是實現(xiàn)零廢棄,從而避免隱含碳的浪費,并保留能源的價值。為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)競爭力,循環(huán)建造需遵循以下原則:

  • 最小化浪費;

  • 采用少量但可持續(xù)的材料;

  • 使用工地當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和加工的組件;

  • 確保建筑物各層可分離(例如結(jié)構(gòu)層、保溫層、飾面層、防水層,設(shè)備層的分離以及少用不可分離處理的復(fù)合型材料和復(fù)合式構(gòu)造);

  • 設(shè)計易于拆卸。



3 瑞士最佳案例


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圖5: 軸測圖展示出整個項目如何完全采用回收再利用的建筑構(gòu)件(綠色)建造而成,甚至屋頂上的太陽能發(fā)電板也是回收再利用的。?ZHAW


K.118試點項目


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圖6: 建筑構(gòu)件來源地圖;?ZHAW


這座位于瑞士溫特圖爾的建筑完全采用回收材料建造,成功實現(xiàn)了溫室氣體排放減少60%。


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圖7: 設(shè)計與施工;建造流程?ZHAW


該建筑采用可重復(fù)利用的結(jié)構(gòu)元素、立面及固定裝置,設(shè)計理念為“形式服務(wù)于功能”,并根據(jù)可用材料進(jìn)行調(diào)整。從K.118案例研究中,我們識別出以下十個具體的再利用(如拆卸和清理)和再分配(如運輸和倉儲)流程和任務(wù):

  • 搜索

  • 評估

  • 記錄

  • 采購

  • 拆卸

  • 運輸(兩次:從原址至存儲點,再從存儲點至新工地)

  • 儲存

  • 準(zhǔn)備

  • 重裝

  • 維護(hù)


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圖8: 10種二手建筑構(gòu)件和新建筑構(gòu)件的造價比較?ZHAW


此案例展示了循環(huán)建造實踐的可行性,盡管與傳統(tǒng)建筑相比,其初期成本可能較高。


K.118案例研究的綜合評估顯示,重復(fù)使用所帶來的潛在節(jié)約顯著。與采用全新組件構(gòu)建的假設(shè)建筑相比,該項目實現(xiàn)了494噸二氧化碳當(dāng)量的減排,大約占總體碳排放的 59%。


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圖9: 溫室氣體排放量總體概覽 ?ZHAW



4 再拆卸設(shè)計


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圖10: 從左到右:為 2016 年倫敦設(shè)計節(jié)設(shè)計的建筑裝置;循環(huán)建造的鋼結(jié)構(gòu);循環(huán)建造的室內(nèi)空間;循環(huán)建造主體結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)件的爆炸軸測圖。?ARUP


可拆卸設(shè)計(DfD)是一種注重解構(gòu)過程與程序的實踐,旨在通過在規(guī)劃與設(shè)計階段的深思熟慮來促進(jìn)和重視解構(gòu)。DfD使建筑物能夠被拆卸,并隨后重新使用或回收其組件,是實現(xiàn)節(jié)能、資源高效利用及減少廢物的重要措施。其主要原則包括:

  • 利用材料記錄和明確的解構(gòu)方法;

  • 設(shè)計應(yīng)采用易于接近且簡單的連接與接頭方式,例如使用螺栓、螺釘和釘子等可拆卸連接,避免焊接和化學(xué)連接,同時結(jié)合預(yù)制或模塊化組件;

  • 分離不可回收、不可重用及不可處置的物品,例如機(jī)械、電氣和管道(MEP)系統(tǒng);

  • 實施簡約建筑設(shè)計,采用標(biāo)準(zhǔn)化的元素與尺寸;

  • 在設(shè)計中,應(yīng)將勞動實踐、生產(chǎn)力和安全性納入考慮。


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圖11:瑞士之家施工現(xiàn)場、剖面圖和平面圖 ?SPILLMANN ECHSLE ARCHITEKTEN


在結(jié)構(gòu)設(shè)計中融入了可拆卸接頭和模塊化理念,正如瑞士K.118項目和蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)教學(xué)計劃所展示的那樣。



5 中瑞零碳建筑示范工程


在中瑞零碳建筑項目框架下,瑞士實施團(tuán)隊intep-Skat與蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)建筑構(gòu)造設(shè)計研究所及建造技術(shù)與施工流程研究所緊密合作,為上海和無錫的示范工程在循環(huán)建造主題上提供了深入的技術(shù)支持。


經(jīng)過對規(guī)劃與設(shè)計文件的分析,以及與設(shè)計團(tuán)隊的多次討論,瑞士團(tuán)隊針對各示范工程提出了潛在的改進(jìn)和優(yōu)化建議。


上海零碳建筑示范工程市集館及展覽館


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圖12:上海示范項目現(xiàn)場 ?中瑞零碳建筑合作示范工程


市集館的主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu),外飾采用防火木板,屋頂結(jié)構(gòu)同樣為鋼結(jié)構(gòu),但次級結(jié)構(gòu)則采用了木結(jié)構(gòu)屋架。地下部分(地下一層)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);展覽館整體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其西立面設(shè)計為垂直綠化立面,類似“地毯”的綠毯幾乎覆蓋了整個外立面。經(jīng)分析,瑞士團(tuán)隊建議:

  • 結(jié)構(gòu)性竹筋代替鋼筋;

  • 鋼構(gòu)件再利用(與木結(jié)構(gòu)的隱含碳排放比較);

  • 展廳內(nèi)部隔墻的再利用。


瑞13.jpg圖13:瑞士 Alpnach HOUSE K 地下室墻體施工過程。?RASMUS NORLANDER


陜西留壩縣中華蜜蜂博物館示范工程


在陜西留壩示范工程中,團(tuán)隊高度重視建筑設(shè)計的可重復(fù)性,構(gòu)建了模塊化結(jié)構(gòu),并采用了輔助天花板系統(tǒng),以便于維護(hù)、維修及設(shè)施的更改,這與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)分離原則相契合。工程的開放式平面圖增強(qiáng)了建筑的靈活性與適應(yīng)性。對此,瑞士團(tuán)隊提出:

  • 使用木結(jié)構(gòu)是因為它相比鋼材和混凝土具有更低的二氧化碳排放量;

  • 采用實木天花板;

  • 混凝土與鋼的連接應(yīng)采用可拆卸的抗剪力連接件,以符合設(shè)計可拆卸(DfD)原則。


瑞14.jpg圖14:可拆卸剪力連接 ?KOZMA


此外,基于客戶的當(dāng)前需求,為了簡化混凝土樓板、鋼梁與木質(zhì)外墻的連接,建議采用一種創(chuàng)新方法,綜合上述多種理念的優(yōu)點,確保該系統(tǒng)兼具可拆卸設(shè)計、循環(huán)建造及更高的可持續(xù)性。


瑞15.jpg圖15: 建議采用可拆卸的「混凝土樓板-鋼梁」連接構(gòu)件施工做法軸測圖。@ZHAW


瑞16.jpg圖16: 建議采用的「混凝土樓板-木制外墻-鋼梁」的連接處的細(xì)部詳圖。@ZHAW



6 結(jié)論



經(jīng)濟(jì)考量


重復(fù)使用建筑組件雖然能夠降低成本,但在初期需要承擔(dān)較高的拆卸、運輸和規(guī)劃費用,這使得客戶在施工初期面臨較大的經(jīng)濟(jì)壓力。盡管可重用材料的總體成本較低,但缺乏成熟的采購和存儲體系使得實施難度增加。


環(huán)境影響


重用材料能夠顯著減少溫室氣體排放,與新材料相比,排放量可減少高達(dá)60%。K.118等項目實例充分展示了顯著的碳減排成效,突顯了材料再利用的巨大潛力。通過加強(qiáng)城市采礦和開發(fā)材料交換的數(shù)字平臺,可以進(jìn)一步放大這些環(huán)保效益。


探索更多


結(jié)合瑞士的專業(yè)知識與中國城市發(fā)展的需求,中瑞零碳建筑項目不僅助力于碳減排,還為建筑行業(yè)的持久變革鋪平道路。通過教育、研討會和知識交流,該項目廣泛傳播其原則,培養(yǎng)新一代精通可持續(xù)建筑的專業(yè)人才。


欲深入了解中瑞零碳建筑項目的方法、試點及未來目標(biāo),請掃描下方二維碼下載完整報告,探索該項目如何為建筑業(yè)實現(xiàn)氣候中和的未來奠定基礎(chǔ)。


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中瑞零碳建筑項目


為了共同應(yīng)對全球氣候變化,加強(qiáng)中瑞兩國在建筑行業(yè)減排領(lǐng)域的合作,2020年11月24日,中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與瑞士聯(lián)邦外交事務(wù)部簽署了在建筑節(jié)能領(lǐng)域發(fā)展合作的諒解備忘錄。在此備忘錄框架下,瑞士發(fā)展合作署(SDC)發(fā)起并資助了中瑞零碳建筑項目,旨在通過引入瑞士的經(jīng)驗和技術(shù),支持中國制定零碳建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建筑行業(yè)中長期碳減排路線圖,并在不同氣候區(qū)建設(shè)零碳建筑示范工程,同時開展多種形式的能力建設(shè)活動,最終推動中國建筑行業(yè)的碳中和發(fā)展。


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聯(lián)系人:朱繼龍 / Mr. Jilong Zhu
Email: zhu@intep.com
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