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1.内容提要 建筑业是以消耗大量的自然资源以及造成沉重的环境负担为代价的，据统计：建筑活动分别使用了自然资源、能源总量的40%，而造成的建筑垃圾也占人类活动产生垃圾总量的40%，预计2030年建筑业产生的温室气体将占全社会排放总量的25%。因此，建筑业的低碳减排迫在眉睫。 而作为在改变生产方式上具有革新意义的技术创新——工业化生产方式是节能减排的重要途径，其发展前景十分广阔。同时，建筑工业化已然成为建筑发展的趋势和必然。然而，由于真正基于市场环境的、相对深入的工业化建筑实践才刚刚起步，因此有针对性的相关节能减排研究还不充分甚至空白。在此背景下，针对工业化建筑的碳排放研究更具有现实意义。 本书在对国内外工业化建筑发展及其建筑碳排放现状研究的基础上，构建了全新的工业化预制装配建筑的全生命周期碳排放评价模型，实现了低碳建筑的可视化、可控化、智能化和可操作化。同时以轻型建造系统为例，建立了一套完整的轻型建筑系统的低碳建筑碳排放评价指南及核算表格系统，不仅为轻型工业化预制装配住宅系统全生命周期的低碳建设提供了技术保障，也将为我国其他低碳建筑的健康、迅速发展提供强大的理论依据和实践指导。 2.序一 2013年秋天，我在参加江苏省科技论坛“建筑工业化与城乡可持续发展论坛”上提出：建筑工业化是建筑学进一步发展的重要抓手，也是建筑行业转型升级的重要推动力量。会上我深感建筑工业化对中国城乡建设的可持续发展将起到重要促进作用。2016年3月5日，第十二届全国人民代表大会第四次会议政府工作报告中指出，我国应积极推广绿色建筑，大力发展装配式建筑，提高建筑技术水平和工程质量。可见，中国的建筑行业正面临着由粗放型向可持续型发展的重大转变。新型建筑工业化是促进这一转变的重要保证，建筑院校要引领建筑工业化领域的发展方向，及时地为建设行业培养新型建筑学人才。 张宏教授是我的学生，曾在东南大学建筑研究所工作近20年。在到东南大学建筑学院后，张宏教授带领团队潜心钻研建筑工业化技术研发与应用十多年，参加了多项建筑工业化方向的国家级和省级科研项目，并取得了丰硕的成果，建造·性能·人文与设计系列丛书就是阶段性成果，后续还会有系列图书出版发行。 我和张宏经常讨论建筑工业化的相关问题，从技术、科研到教学、新型建筑学人才培养等等，见证了他和他的团队一路走来的艰辛与努力。作为老师，为他能取得今天的成果而高兴。 此丛书只是记录了一个开始，希望张宏教授带领团队在未来做得更好，培养更多的新型建筑工业化人才，推进新型建筑学的发展，为城乡建设可持续发展做出贡献。 3.序二 建筑构件的制作、生产、装配，建造成各种类型建筑的方法、模式和过程，不仅涉及过程中获取和消耗自然资源和能源的量以及产生的温室气体排放量（碳排放控制），而且通过产业链与经济发展模式高度关联，更与在建筑建造、营销、运营、维护等建筑全生命周期各环节中的社会个体和社会群体的权力、利益和责任相关联。所以，以基于建筑产业现代化的绿色建材工业化生产——建筑构件、设备和装备的工业化制造——建筑构件机械化装配建成建筑——建筑的智能化运营、维护——最后安全拆除建筑构件、材料再利用的新知识体系，不仅是建筑工业化发展战略目标的重要组成部分，而且构成了新型建筑学（Next
Generation Architecture）的内容。换言之，经典建筑学（Classic
Architecture）知识体系长期以来主要局限在为“建筑施工”而设计的形式、空间与功能层面，需要进一步扩展，才能培养出支撑城乡建设在社会、环境、经济三个方面可持续发展的新型建筑学人才，实现我国建筑产业现代化转型升级，从而推动新型城镇化的进程，进而通过“一带一路”战略影响世界的可持续发展。 建筑工业化发展战略目标是将经典建筑学的知识体系扩展为新型建筑学的知识体系，在如下五个方面拓展研究： （1） 开展基于构件分类组合的标准化建筑设计理论与应用研究。 （2） 开展建造、性能、人文与设计的新型建筑学知识体系拓展理论与人才培养方法研究。 （3） 开展装配式建造技术及其建造设计理论与应用研究。 （4） 开展开放的BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术应用和理论研究。 （5） 开展从BIM到CIM（City Information Modeling，城市信息模型）技术扩展应用和理论研究。 本系列丛书作为国家“十二五”科技支撑计划项目2012BAJ16B00“保障性住房工业化设计建造关键技术研究与示范”，以及2013BAJ10B13课题“水网密集地区村镇宜居社区与工业化小康住宅建设关键技术与集成示范”的研究成果，凝聚了以中国建设科技集团有限公司为首的科研项目大团队的智慧和力量，得到了科技部、住房和城乡建设部有关部门的关心、支持和帮助。江苏省住房和城乡建设厅、南京市住房和城乡建设委员会以及常州武进区江苏省绿色建筑博览园，在示范工程的建设和科研成果的转化、推广方面给予了大力支持。“保障性住房新型工业化建造施工关键技术研究与示范”课题2012BAJ16B03参与单位南京建工集团有限公司、常州市建筑科学研究院有限公司及课题合作单位南京长江都市建筑设计股份有限公司、深圳市建筑设计研究总院有限公司、南京市兴华建筑设计研究院股份有限公司、江苏省邮电规划设计院有限责任公司、北京中外建建筑设计有限公司江苏分公司、江苏圣乐建设工程有限公司、江苏建设集团有限公司、中国建材（江苏）产业研究院有限公司、江苏生态屋住工股份有限公司、南京大地建设集团有限责任公司、南京思丹鼎建筑科技有限公司、江苏大才建设集团有限公司、南京筑道智能科技有限公司、苏州科逸住宅设备股份有限公司、浙江正合建筑网模有限公司、南京嘉翼建筑科技有限公司、南京翼合华建筑数字化科技有限公司、江苏金砼预制装配建筑发展有限公司、无锡泛亚环保科技有限公司，给予了课题研究在设计、研发和建造方面的全力配合。东南大学各相关管理部门以及由建筑学院、土木工程学院、材料学院、能源与环境学院、交通学院、机械学院、计算机学院组成的课题高校研究团队紧密协同配合，高水平地完成了国家支撑计划课题研究。最终，整个团队的协同创新科研成果：“基于构件法的刚性钢筋笼免拆模混凝土保障性住房新型工业化设计建造技术系统”，参加了“十二五”国家科技创新成就展，得到了社会各界的高度关注和好评。 最后感谢我的导师齐康院士为本丛书写序，并高屋建瓴地提出了新型建筑学的概念和目标。感谢东南大学出版社及戴丽老师在本书出版上的大力支持，并共同策划了这套建造·性能·人文与设计丛书，同时感谢贺玮玮老师在出版工作中所付出的努力，相信通过系统的出版工作，必将推动新型建筑学的发展，培养支撑城乡建设可持续发展的新型建筑学人才。 东南大学建筑学院建筑技术与科学研究所 东南大学工业化住宅与建筑工业研究所 东南大学BIMCIM技术研究所 东南大学建筑设计研究院有限公司建筑工业化工程设计研究院 2016年10月1日于容园·南京 4.前言 建筑业的发展是以消耗大量的自然资源以及造成沉重的环境负担为代价的，据统计：建筑活动使用了自然资源总量的40%，能源总量的40%，而造成的建筑垃圾也占人类活动产生垃圾总量的40%，预计2030年建筑业产生的温室气体将占全社会排放量的25%。因此，建筑业的低碳减排迫在眉睫。 作为在改变生产方式上具有革新意义的技术创新——工业化生产方式是节能减排的重要途径，其发展前景十分广阔；同时，建筑工业化已然成为建筑发展的趋势和必然。然而，由于真正基于市场环境的、相对深入的工业化建筑实践才刚刚起步，因此有针对性的相关节能减排研究还不充分甚至空白。在此背景下，针对工业化建筑的碳排放研究更具有现实意义。 本书首先对国内外工业化建筑发展及其碳排放现状进行了分析。其次，从碳排放基础研究、建筑碳排放研究、建筑碳排放模型分析、低碳建筑评价等四个方面对国内外碳排放现状展开研究。其中，碳排放基础研究包括碳排放政策、标准、相关评估法，能源碳排放因子，建材、设备碳排放因子以及碳排放计算软件；建筑碳排放模型分析包括生命周期划分和全生命周期各阶段碳排放比例；通过以上背景研究整理现有问题，并提出研究目标和研究内容。 针对本书的研究目标，从基于全生命周期评价理论的建筑碳排放基础研究和传统建造方式的建筑全生命周期碳排放模型两部分展开。第一部分主要包括全生命周期评价理论、建筑全生命周期碳排放评价理论以及建筑碳排放基础研究；第二部分对传统建造方式下的建筑全生命周期碳排放进行汇总，构建碳排放时空矩阵核算模型，对碳排放来源进行盘查，明确各阶段碳排放测算方法和测算清单，汇总碳排放数据来源及减碳措施；并对不同结构类型、结构材料的建筑碳排放进行分析评估。在此基础上，对以上问题进行整理。 在对传统建造方式的建筑碳排放模型的研究基础上，对比传统建造方式与工业化生产模式的区别，结合工业化预制装配模式的特点。通过确定目标范围、清单分析、影响评价和结果解释等四个方面建立一套基于全流程控制的、系统的工业化预制装配建筑全生命周期碳排放评价模型。之后具体分两部分展开：碳排放核算模型和分析评估。碳排放核算模型包括基础数据库框架、基于BIM的工业化建筑数据信息库以及各阶段的计算方法，并重新划分其生命周期的各阶段；分析评估针对具体碳源、影响因素提出关于工业化预制装配建筑的减碳措施。 本书最后部分以轻型建造系统为例，对轻型可移动铝合金住宅的建筑全生命周期各阶段进行实证分析，包括碳排放核算、影响评价（LCIA）和针对具体碳源的低碳设计，从而建立一套完整的轻型建筑系统的低碳建筑碳排放评价指南及核算表格系统。 本书构建了全新的工业化预制装配建筑的全生命周期碳排放评价模型，实现了低碳建筑的可视化、可控化、智能化和可操作化，不仅为轻型工业化预制装配住宅系统全生命周期的低碳建设提供了技术保障，也将为我国其他低碳建筑的健康、迅速发展提供强大的理论依据和实践指导。 5.目录 第一章绪论1 第一节背景1 一、 建筑产业碳排放现状与减排潜力1 二、 建筑工业化——碳减排的重要途径2 第二节现状3 一、 住宅3 二、 公建5 三、 现状问题整理5 四、 策略6 第二章传统建造方式的建筑碳排放研究10 第一节全生命周期碳排放评价理论10 一、 全生命周期评价理论10 二、 建筑全生命周期碳排放评价理论12 第二节碳排放基础研究17 一、 碳排放因子17 二、 碳排放模型30 三、 低碳评价33 第三节碳排放时空矩阵模型35 一、 碳排放核算及数据来源37 二、 减碳措施50 三、 不同类型建筑碳排放评价54 四、 问题整理58 第三章工业化预制装配建筑的全生命周期碳排放模型研究63 第一节工业化预制装配建筑63 一、 建造模式与传统的区别63 二、 预制装配模式的特点64 三、 全生命周期划分68 四、 评价模型69 第二节碳排放核算与评估72 一、 基础数据库框架72 二、 基于BIM的工业化建筑数据信息库76 三、 碳排放核算79 四、 不同建造模式的碳排放核算对比95 五、 不同结构类型的碳排放核算对比105 六、 碳排放分析评估110 第四章轻型可移动铝合金住宅的全生命周期碳排放评价135 第一节轻型可移动铝合金住宅135 第二节全生命周期碳排放评价136 一、 建材开采136 二、 工厂化生产142 三、 物流149 四、 装配157 五、 使用维护更新166 六、 拆除回收172 七、 分析评估176 第三节碳排放模型验证178 一、 数据来源178 二、 碳排放核算分析179 结束语181 附录184 参考文献195 |
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