风口里的装配式建筑,一条少有人注意的碳减”主线“

装配式建筑是传统建筑转型为绿色建筑的必经之路。

装配式建筑是传统建筑转型为绿色建筑的必经之路。

 

翻开人类发展的历史,建筑是其中不可或缺的一部分。

 

从旧石器时代开始,人类便已经有了穴居概念。这种起源于自然山洞,经简单的工具开凿而成的居所成为人类最早的建筑形式。

 

之后的岁月里,历经兽骨帐篷、兽皮帐篷的过渡,从旧石器时代进入到新石器时代。农耕时代,人类开始定居下来。以石头、木材、泥砖和茅草为原材料,真正具备建筑要素的房屋出现了。

 

随着工业革命的来临,以钢筋水泥为主材的现代式建筑开始出现,其代表作便是耸入云间的摩天大楼。

 

而今天,科技进步带动现代建筑技术快速发展,建筑材料、工艺历经多次迭代升级,诞生了一种新的建筑形式——装配式建筑。

 

本文的目的便在于与读者共同探讨装配式建筑与传统建筑的区别和优劣。

 

01 传统建筑转型为绿色建筑的必经之路

 

可能部分读者对装配式建筑有些陌生。

 

其实,装配式建筑由来已久。

 

比如古埃及和古希腊石头结构的柱式建筑,中世纪用石头和彩色玻璃建造的哥特式教堂,中国的木结构庙宇和宫殿等。都是在加工场地把石头构件凿好,或者把木头柱、梁、斗拱等构件制作好,再运到现场安装。

 

古时候的神庙、宫殿、坟墓等大型建筑采用了很多装配式的理念来建造。

 

进入18世纪以来,随着工业革命的发展带来人口急速的增长,住宅和厂房的需求迅速攀升。再叠加二战城市重建,使装配式建筑快速普及。

 

美国、日本、欧洲等发达国家的装配式建筑占比目前已经达到80%以上,而国内的装配式则是刚刚起步。

 

理解起装配式建筑的含义也并不困难,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(如楼板、墙板、楼梯、阳台等),运输到建筑施工现场,通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。

 

核心的要素在于预制,模块化组装。

 

以墙体为例子,传统式建筑需要工人在现场一层一层地砌砖。而装配式建筑则是将墙体整体预制好,而后到现场拼接起来,就好像小朋友玩的搭积木游戏。

 

相较于传统建筑,装配式建筑在建筑品质、施工工期、节能环保等方面都具有难以比拟的优势。

 

具体来看,传统建造方式对人工的依赖性较高,品质监控难度大。而工业化生产的材质和装配式的建造方式更容易形成一套标准化体系,确保了品质。

 

装配式建筑的大部分构件均在工厂完成,水电安装与主体安装可同步进行,整体交付比传统建筑快30%~50%。

 

相较于传统建筑,装配式建筑最为核心的优势是降低污染和排放。

 

可以说装配式建筑是是传统建筑转型为绿色建筑的必经之路,是实现双碳目标至关重要的一环。

 

众所周知,建筑业作为我国重要的国民经济支柱产业,伴随着中国巨大的经济增长而成长。

 

可是,钢材、水泥、铝材等建材的生产伴随着高排放、高污染。建筑运行阶段同样会伴随着高污染和高能耗。

 

根据中国建筑节能协会能耗专委会发布的《中国建筑能耗研究报告(2020)》数据显示。2018 年我国建材生产阶段的碳排放最高为27.2亿tCO2,占全国的比重为28.3%。其中90%左右来自钢材、水泥和铝材的生产阶段。

 

建筑施工阶段相对碳排较少,占全国碳排放的比重为1%。建筑运行阶段碳排放21.1tCO2,占全国碳排放的比重为21.9%。

 

传统建筑材料浪费现象严重,建造过程还伴有粉尘、噪音、建筑垃圾等。

 

而装配式建筑现场以干法作业为主,可有效减少能源消耗以及环境污染;另外,装配式建筑由于其可拆除的特性还可以实现重复利用;

 

据业内资深专家测算,采用装配式建筑各类装配式建筑在建造阶段碳排放相较于现浇能够下降约20%;全生命周期下,由于采用新型材料,碳排放可下降接近40%。

 

从另外一个维度来看,人口红利消退或将倒逼行业转型升级。

 

传统建筑业属于劳动密集型行业,对人工依赖性较高,随着劳动力逐渐减少、人工成本不断攀涨。

 

据阿尔法调研发现,农民工劳动力呈现短缺和老化两个特点。2014年至今,建筑业农民工数量几乎每年都在减少,农民工供给端逐年下滑。

 

与此同时,年龄结构逐步上升,18-40岁农民工数量大幅下滑。

 

随着经济持续发展,人力成本随之上升,据统计,农民工平均收入过去5年保持每年5%以上的增速。建筑农民工更为稀缺,使得人力成本高于整体水平。

 

这背后是互联网+服务产业发展的必然结果。随着互联网商业模式的不断创新,众多新的岗位被创造出来了,服务业对就业的吸纳能力超过了传统行业。

 

年轻的农民工流入了快递、外卖、自媒体、网约车等行业。预计未来流入建筑业的年轻工人数量或将持续下滑,劳动力短缺也将推动人力成本进一步上涨。

 

以预制率35%的30层住宅项目为例,装配式建筑较传统建筑可节约工期20~45%、减少能源消耗20~40%,现场施工人数、建筑粉尘分别降低60~75%、20~30%。

 

因此,劳动力的因素可能成为助推器,倒逼行业谋求转型。

 

缺点也不是没有,由于产业配套不完善、相关技术不成熟等问题,目前装配式的建造成本,尤其是钢结构,依然明显高于传统建筑。

 

但是,在人工成本高攀的背景下,其建造成本的下降空间远高于传统建筑。加之后期运维费用更低,故从建筑全生命周期角度来看,装配式未来将具有更大的成本优势。

 

正是基于装配式建筑的种种优势,2016年,国务院印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》。指出“将力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”,装配式建筑开始了爆发式增长。

 

2020年,全国新增装配式建筑面积6.3亿平,同比增长50.72%,近4年复合增速为53.32%,占新增建筑面积比例约20.5%。超额完成了《“十三五”装配式建筑行动方案》中提出的新增建筑面积15%以上的工作目标。

 

预计“十四五”期间装配式建筑将持续快速增长,2025年装配式建筑占新建建筑面积的比例有望达到30%以上。

 

若以 2025 年装配式建筑占比达 30%为依据,业内人士保守估计在2020-2025年装配式建筑新开工面积复合增速高于25%。

 

在产业蓬勃发展的同时,更为重磅的利好刺激也纷至沓来。

 

中央经济工作会议提出2022年将大力推进保障性住房建设。2021年,全国40个重点城市计划新筹集保障性租赁住房93.6 万套。

 

实际结果来看,2021年前三季度,40个城市已开工建设保障性租赁住房72万套,占全年计划的76.9%,完成投资775亿元。

 

大力推进保障性住房建设利好装配式建筑的逻辑其实不难理解。

 

一方面,“双碳”背景下,政府主导的保障性租赁住房项目,倾向于尽可能提高装配式建造方式占比,将为装配式建筑行业带来新的成长空间。

 

另一方面,工期缩短带来的额外租金收益相应地抵补了部分装配式建造方式带来的增量成本,带来一定的经济效益。

 

这期间,在装配式建筑产业链中最为受益的是装配式钢结构建筑。

 

02 装配式钢结构建筑迎来高速发展期

 

从应用领域来看,装配式建筑主要用于商品住房、公共建筑和保障性住房,2019年的占比分别为41%、22%、13%。

 

分类型看,装配式建筑的结构形式主要有三种,即装配式混凝土结构(PC)、装配式钢结构(PS)和装配式木结构。

 

装配式混凝土结构建筑占比68.3%,主要应用于住宅、办公楼、教学楼、医院等,是目前渗透率最高的一种装配式结构。

 

钢结构建筑占比30.2%,主要用于大跨度厂房、体育馆、超高层办公楼等;木结构及其他仅占1.5%左右。

 

钢结构是主要由钢板、型钢、钢管、钢索等钢材,用焊缝、螺栓或铆钉连接而成的建筑结构形式。

 

与其他结构形式如钢筋混凝土结构、砖石等砌体结构相比,具有强度高、自重轻、塑性韧性与抗震性能好等诸多优点。适用于机械化加工,工业化程度高,施工周期短。

 

最突出的优势在于由于很少使用水泥砂石等材料,大幅度减轻了扬尘、建筑垃圾和噪音等环境污染问题,符合绿色建筑降低排放、降低污染的要求。在保障性租赁住房的建设中优势凸显。

 

正是基于装配式钢结构客观存在的竞争优势。2016年11月工信部发布的《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》中提出“到2020年钢结构用钢占建筑用钢比例从2015年的10%提升到25%以上”。

 

依此目标,2020年钢结构产量有望实现快速增长。

 

中办、国办于2021年10月21日发布的《关于推动城乡建设绿色发展的意见》再次确认了“钢结构+住宅”方向。明确提出“大力发展装配式建筑,重点推动钢结构装配式住宅建设”,在最高层级确认了钢结构建筑是建筑业未来的发展方向。

 

预计2022年保障性住房建设规模将继续扩大,装配式钢结构建筑正迎来重要的发展机遇。

 

具体到应用来看,钢结构普遍应用于建筑业、制造业、交通等行业。按照应用领域的不同,钢结构可以大致分为设备钢结构、建筑重钢结构、建筑轻钢结构、桥梁钢结构、空间钢结构等五大类。

 

其中,钢结构的一个重要应用场景在BIPV(光伏建筑一体化)。光伏建筑是减少建筑的能耗和碳排的一个重要技术手段,BIPV与钢结构的结合更好,兼具美观、节能和功能性。

 

钢结构BIPV光伏屋面目前是较为普遍的光伏屋面应用方式。在国家大力推进光伏建筑一体化的背景下,钢结构BIPV空间广阔。

 

成本同样是存在的问题。当前装配式钢结构约占装配式建筑的30%,造价约为装配式混凝土结构的1.1倍,但人工费仅为混凝土结构的60-70%。伴随着劳动力成本上升和钢结构企业规模效应提升,两者的价差将持续缩小。

 

当前我国钢结构行业的市场集中度较低,行业内中小型企业众多,头部企业少。钢结构行业 CR5仅为5%左右,而美国钢结构企业CR3超过50%。

 

建筑重钢结构等高端钢结构产品在精度要求、价格难度和制造工艺等方面难度较大,壁垒相对较高;轻钢结构技术成熟,进入门槛较低,中小型企业涌入市场,竞争激烈。

 

预计随着钢结构技术标准、行业规范的完善将进一步加速中小企业退出市场,钢结构行业强者恒强格局可期。

 

钢结构的生产主要包含钢结构设计、制造、安装三个环节,钢结构行业具备制造业与建筑工程业的双重特性。

 

因此,诞生了三种商业模式,第一种便是只负责制造钢结构材料,以鸿路钢构( 002541.SZ)为代表;第二种是负责制造和安装环节,属于分包模式。

 

第三种是总包模式,钢结构企业负责钢结构的设计、制造、安装等全过程。目前,精工钢构( 600496.SH)、东南网架( 002135.SZ)等国内大型钢结构企业以分包、总承包的模式为主。

 

只负责制造钢结构的企业相对来说覆盖的产业链环节少,资金压力较小,资产周转更快。而总包模式下,对产业链进行了一体化整合,相对来说毛利率更高,具备一定议价能力。

 

03 装配式装修

 

装配式装修是装配式产业链又一重要环节。

 

根据住建部的定义,装配式装修是指“采用干式工法、将工厂生产的内装部品在现场进行组合安装的装修方式”。

 

按模块来分,通常包括内墙/地面/吊顶系统、管线集成、设备设施以及整体部品等,其施工方法同样为干法施工,全部构件均为工厂预制、现场组装。

 

2020年装配化装修建筑面积较 2019年增长58.7%,占装配式建筑面积比例11.4%,占新建建筑面积比例2.3%。

装配式装修目前主要应用于保障房、长租公寓、酒店、办公楼等公建领域,典型特点是个性化小,标准化程度高,工期要求紧,后期更新频繁。

装配式装修相较传统装修,同样在装修品质、施工工期、节能环保等方面都具有难以比拟的优势。

 

传统墙面装修首先要对原始墙面进行一定处理。包括清理、抹灰、腻子、打磨、砂补等,部分处理需要反复进行 2-3 次,直至墙面平整光滑、无气泡。

 

以乳胶漆饰面为例,整个工艺流程包含“基层处理、石膏填充→挂网→第一道腻子打磨→第二道腻子打磨→刷底漆→第一层面漆→第二层面漆→清扫清洁”八道工序,工期一般为 1~2 周。

 

装配式装修的墙面系统则是采用架空方式。架空部分铺设水管,利用专用构件调平,之后进行墙板安装,工期较传统墙面装修大大缩短。

 

以50平的保障房为例,装配式装修的现场工期较传统装修减少80%,用工量减少60%,地面、隔墙及整体的材料减轻60%~70%。

 

假设 2022 年装配式装修在保障房中渗透率为20%,相比2020年,仅保障房带来的市场就提升了61%的行业空间,拉动效果非常明显。

 

目前亚厦股份( 002375.SZ)、柯利达( 603828.SH)、金螳螂( 002081.SZ)等多家装饰企业布局装配式装修,并取得一定成果。

 

04 结语

 

建筑的发展始终伴随着人类文明的传承。

 

从旧石器时代的穴居到农业时代木屋、石屋,再到工业时代的楼房。而今,一种更环保、更经济的装配式建筑模式逐步发展开来。

 

装配式建筑既有政策推进等外部利好,本身的减碳、降本的内生优势使得产业未来增长的路径愈发明晰。

 

这其中,保障性住房和光伏建筑的利好支撑装配式钢结构建筑、装配式装修产业高速发展。

 

 

 

 

(本文仅代表作者观点,不代表百略网立场。)
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