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行业新闻

中国装配式建筑现状(项目案例能耗测评)

来源:本站    发布时间:2019-9-30 13:53:02    点击量:

 

一、PC建筑优势大,PC工厂初貝规模,东部沿海城市领先内地,发展较好

PC建筑是低能耗绿色建筑的代表之一,其在减少能耗、节约资源方面具有突出的表现。相较传统的现浇混凝土的生产方式,其在生产效率、工程质量等多方面都具有巨大的优势。

项目

预制装配式混凝土结构

现浇混凝土结构

生产效率

现场装配,生产效率高,人工成本可以减少50%以上

现场工序多,生产效率低,人工成本高

工程技术

误差控制毫米级,墙体无渗漏,无裂痕,室内可实现100%无抹灰工程

误差控制厘米级,空间尺寸变形大部分安装难以实现标准化,基层质量差

技术集成

可实现设计,生产,施工一体化,精细化,通过标准化,装配化形成集成技术

难以实现装修部分的标准化,精细化,难以实现设计施工一体化信息化

资源节约

施工节水60%,节材20%,节能20%,垃圾减少80%,脚手架,支架减少70%

水耗大,用电多,材料良妃严重产生垃圾多,大量脚手架支撑件

环境保护

施工现场无扬尘,无废水,无噪音

施工现场扬尘多,废水多,噪音多

二、PC建筑市场容量巨大:近5亿平方米新开工面积,3万亿元产值,建设150万套保障性住房

PC建筑在国内发展空间巨大,据《建筑产业现代化发展纲要》,“十三五”期间,装配式建筑要达到新建建筑的20%以上,保障性安居住房采取装配式搭建的要达到40%以上

期间

新建建筑

保障性安居住房

新开工全装修成品住宅

保障性住房的全装修成品房

“十三五”2016--2020

装配式建筑占新建建筑比例20%已上,直辖市,计划单列市及省会城市30%以上

采取装配式建造的比例达到40%以上

面积比例30%以上

面积比例达50%以上

“十四五”2021--2025

装配式建筑占新建建筑的比例50%以上

装配式建造的比例达到60%以上

全面普及成品住宅,新开工全装修成品住宅面积比例50%以上

全装修成品房面积比例达到70%以上

2015年末,全国新建保障性安居住房783万套。2015年新开工建筑面积达到46.84亿平方米,全国建筑业总产值达到1807万亿元。假设2020年建筑业新开工面积基本与2015年持平,那么装配式建筑的新开工面积将达到987亿平方米,以PC建筑占到其中的50%计,PC建筑的新开工面积将会是494亿平方米。

假设建筑业产值以9%(近三年平均值)的速度增长,预计2020年建筑业总产值将达到27.81万亿元,PC建筑产值为283万亿元。

再假定保障性住房建设数量维持稳定,预计至2020年,采用预制混凝土建设的保障性住房预计将达到150万套左右

特征表现

°沉寂了三十多年之后又重新在我国兴起

尚处于初级阶段

国家、行业及地方主要标准规范已基本编制完成并颁布实施

°满足建筑产业现代化发展转型升级需求

三、项目案例能耗测评(核心部分)

接下来我们以实际的项目案例,对比预制装配式和现浇住宅两种建造方式的测评数据,具体分析装配式建筑的节能情况

建筑业传统生产方式和工业化生产方式的对比

阶段

传统生产方式

工业化生产

设计阶段

不注重一体化设计

标准化一体化设计

设计与施工相脱节

信息化技术协同设计

设计与施工紧密结合

施工阶段

现场湿作业,手工操作

设计施工一体化,构件生产工业化

工人综合素质专业化程度低

现场施工装配化,施工队伍专业化

装修阶段

以毛坯房为主

装修与建筑涉及同步

采用二次装修

装修与主体结构一致化

验收阶段

竣工分布,分项抽检

全过程质量检验,验收

管理阶段

以包代管,专业化程度低

工程总承包管理模式

依赖农民工劳务市场分包

全过程的信息化管理

要求设计与施工各自效益

项目整体效益最大化

装配式与现浇式是两种完全不同的生产方式,传统建造方式的能源消耗约占全国能源消耗的30%,建筑垃圾占城市垃圾总量的30%~40%,装修约占6%。根据对目前上海试点的装配式住宅项目测算,装配式建筑的生产和施工过程可带来更方面的改善情况如下图所示。

测评案例项目概况

地块总用地面积为40603m2,容积率为20,地上总建筑面积81206m。1#楼地上建筑面积8413m2,建筑高度36.4m;2#、4#、5#楼地上建筑面积9243m2,建筑高度33-6m;7#、8#楼地上建筑面积11641m2,建筑高度42m。1#、2#、4#、5#、7#、8#楼采用装配整体式剪力墙结构体系,抗震等级为二级。外墙板采用预制夹心保温外墙板,保温板为50厚阻燃型挤塑聚苯板,钢筋竖向连接方式采用钢筋套筒灌浆连接。

■测评内容

将预制装配式和现浇住宅在制作方式、施工工艺上存在差异的部件作为重点比较对象,包括外墙、楼板、楼梯、阳台、飘窗、空调板和阳台装饰板。确定预制装配式住宅评价范围包括预制构件生产环节、施工安装。现浇住宅评价范围包括材料加工过程和现场施工安装过程。

测评数据

具体数据包括:建筑材料和构配件使用量、施工辅助材料及构配件、资源及能源消耗、固体废弃物、大气排放、测评布点。在整个测评过程中设立【预制构件生产厂】、【商品混凝土搅拌站】、【预制装配式住宅施工现场】和【现浇住宅施工现场】四个监测点。

测评结果

按照钢筋工程、混凝土工程、模板工程、运输工程和外装修工程分类统计,得出种不同建造模式住宝主要材料消耗量,各类数据按照单位面积消枉测

钢筋工程資源、能源消耗量分析

资源消耗:包括构成工程实体的结构钢飭用量、施工过程中措施钢筋和钢质预埋件的投入量

能源消耗:包括结构钢筋、措施钢筋的加工耗电量以及钢质预埋件的加工、安装耗电量。

数据名称

现浇住宅

预制装配式住宅

资源消耗总量(kg/平方米

55.04

54.50

预埋件(kg/平方米

0.62

1.10

钢筋(kg/平方米)

54.42

53.40

能源消耗总量(kw.h/平方米

1.95

1.92

预埋件(kw.h/平方米

0.77

0.78

钢筋(kw.h/平方米

1.19

1.15

混凝士工程资源能源消耗量分析

资源消耗:包括预制构件生产和施工现场混凝土的消耗量;水资源消耗量包括现澆混凝土和预制构件的养护用水量以及施工机具的清洗用水量。

能源消耗:主要包括混凝土浇筑过程中的空压机和振捣器的耗电量、混凝土泵送车的耗油量、预制构件蒸汽养护锅炉耗煤量。为便于比较,将各类能源折算为标准煤消耗量

数据名称

现浇住宅

预制装配式住宅

混凝土(立方米/平方米)

0.39

0.43

水(立方米/平方米)

0.78

0.58

能源消耗折合标准煤(kg/平方米)

0.64

1.27

耗电量(kg.h/平方米)

0.19

0.25

耗油量(MJ/平方米)

16.58

7.99

耗煤量(kg/平方米

0.00

1.25

▲混士工程资源、能源消耗数据表

混蹶土消耗方面:由于预制裝配式预制外墙采用夹心保温,墙体增加了50mm厚的混凝土保护层,而现浇住宅采用外墙粘贴保温板方式,只需10mm砂浆保护层。因此预制装配式住宅较现浇住宅混凝土用量偏大。

水资源消耗方面:由于构件厂在生产预制构件时采用的蒸汽养护,能较好控制养护时间和输气量,而施工现场采用人工浇水养护,用水量较难控制。因此,现浇模式平均用水量偏多。

能源消耗方面:一是耗油量,施工现场混凝土浇筑依靠混凝土泵送车,而预制构件生产不产生油耗,因此现浇工程耗油昰偏高。二是耗电量,主要来自空压机和振捣器,空压机主要用于混凝土浇筑之前的模板清理。预制装配式住宅混凝土用量要高于现浇住宅,振捣器工作时间较长,耗电量较大。所以,预制装配式住宅混凝土工程耗电量偏高。三是耗煤量,因预制构件需蒸汽养护,所以预制装配式住宅混凝土工程耗煤量高于现浇住宅。

模板工程资源,能源消耗量分析

模板工程分为木模板工程和钢模板工程两部分。测评项目中木模板周转次数约为3,钢模板在现场施工中循环次数较多,大钢模板周转次数为200次,主要构件周转次数为50-120次,本研完将构件厂和施工现场的钢板周转次数均设定为100次

数据名称

现浇住宅

预制装配式住宅

木板消耗量(平方米/平方米)

14.46

4.20

钢模板消耗量(平方米/平方米)

0.09

0.13

木模板耗电量(kw.h/平方米)

0.24

0.06

钢模板耗电量(kg.h/平方米)

0.17

0.22

总耗电量(KW.H/平方米)

0.40

0.28

预制构件减少了预制装配式住宅的木模板用量。预制构件制作全部使用钢模板,且构件安装需要大量支撑杆件,导致预制装配式住宅钢模板用量高于现浇住宅。

预制装配式住宅由于木模板用量较现浇住宅少,木模板的加工能耗少能耗节省优势明显。同时,由于预制装配式住宅钢模板用量较现浇住宅大,因此钢模板的加工能耗较高。

外装修程

外装修工程主要是保温施工。预制装配式住宅外墙夹心保温与结构使用寿命相同,为50年,而现浇住宅外墙外保温设计使用年限为25年。在计算中,取现浇住宅保温材料用呈和施工能耗的两倍与预制装配式住宅进行对比。

数据名称

现浇住宅

预制装配式住宅

保温板消耗量(KG/平方米)

3.06

1.55

粘结材料消耗量(KG/平方米)

8.10

1.34

砂浆消耗量(KG/平方米)

16.20

2.68

外保温耗电量(kg.h/平方米)

0.67

0.17

现浇外墙外保温采用EPS保温板,而预制构件夹心保温采用XPS保温板。由于XPS板厚度(50mm)小于EPS板厚度(80mm),而两种板容重相近,因此预制装配式住宅保温板用量较少

预制外墙PS保温板通过阻热性能非常好的玻璃纤维连接件和结构混凝土连接在一起,不霛粘接材料,同时混凝土保护层代替砂浆保护层,因此,预制装配式仼宅保温板粘结材料和砂浆的用量较少

现浇住宅外保温施工电动吊篮需要耗电,而预制构件保温板人工铺贴,不产生耗电量。预制装配式住宅保温板、粘结材、砂浆节省量和耗电量方面优势明显。

运输工程

场外运输包含各类建筑材料和构配件的运输,由于场外运输能耗与货物产地、运输路线、载重量、司机习惯关系密切,故测评不考虑场外运输。

场内运输主要包括构件厂龙门吊运行和施工现场塔吊运行耗电量。预制装配式住宅多为大型构件吊装,而现浇住宅施工往往是将钢筋、混凝士等材料多次吊装,增加塔吊平移和空载升降次数,所以,现浇住宅塔吊用电量较预制装配式住宅明显增高。

数据名称

现浇住宅

预制装配式住宅

运输耗电量(KW.H/平方米)

4.40

1.98

施工废弃物

混凝土剪力墙结构建造废弃物包括钢材、木材、混凝土块、砂浆、保温材料等。本测评只对废弃钢材、混凝土、砂浆、保温材料进行测算。

数据名称

现浇住宅

预制装配式住宅

保温材料(KG/平方米)

0.33

0.15

砂浆(KG/平方米)

0.17

0.03

混凝土(KG/平方米)

14.39

10.80

钢材(kg/平方米)

1.09

0.69

合计(KG/平方米)

15.98

11.08

▲施工废弃物消耗表

钢材废弃物主要包括钢筋截料和破损扣件两部分。预制构件厂对钢筋截料回收后用于预埋件制作,所以,预制装配式住宅钢筋废弃量低于现浇住宅

预制构件生产过程混凝土损耗量很小,混凝土废弃量低于现浇住宅。

砂浆废弃主要来自施工现场的外墙外保温施工,现浇住宅砂浆废弃量较大。

由于竖向施工操作面复杂、材料保护、工人操作水平和环保意识等不到位,导致现浇住宅保温板废弃量较大。

建造阶段碳排放比较

所有数据统一折算为碳排放指标。

资源

碳排放因子

传统住宅

装配式住宅

钢材/kg

2

110.08

109

混凝土/立方米

260.2

101.478

111.886

木材/KG

0.2

2.892

0.84

砂浆/KG

1.13

18.306

3.0284

保温材料/KG

11.2

34.272

17.36

能源

0.68

8.35

5.39

合计/KG

275.38

247.50

综上,从资源消耗水平上看,预制装配式住宅的优势主要体现在砂浆、木材、保温板及其他材料用量上,而在钢材、混凝土等主材消耗方面相比现浇住宅尚无优势。从能源消耗和废弃物产生量方面看,预制装配式住宅较现浇住宅具有明显优势。

与传统建筑业生产方式相比,工业化生产在设计、施工、装修、验收、工程项目管理等各个方面都具有明显的优越性。从全球范围看,绿色化、信息化和工业化是建筑产业发展的三大趋势,装配式建筑正顺应了这一趋势,同时也是气候变化巴黎协定和中美联合声明的重要内容。

我国作为世界第二大经济体,拥有世界上规模最大建筑市场,在社会发展、经济基础、科技水平等具备了发展装配式建筑的条件。国务院关于大力发展装配式建筑的指导意见提出八大任务,是中国政府落实五大发展理念,大力发展装配式建筑发出的最强声,也是对世界的庄严承诺。

建筑业转型升级的最终目标是建筑产业现代化,它是以建筑工业化为核心,结合技术创新、现代化管理、信息化手段,实现建筑全产业链的改造升级,全面提高建筑工程的质量和经济效率。

目前我国的建筑工业化率不到7%,国外的历史经验表明,我国建筑产业化还处在初级阶段具有巨大的提升空间。发展装配式建筑是我国建筑产业转型的大势所趋!相信随着技术的提高,管理水平的进步,装配式建筑将有广阔的市场与空间.

 

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