李子柒重返公众视野,亲手用竹子建起一座森林中的衣帽间,向全球展示了中国美学可以超越语言、时空和种族的界限。
木头和竹子,是大自然给人类最绿色的馈赠。用木竹盖房子可以追溯到新石器时代,人类从穴居巢居转向地面建筑的时候。在三星堆、河姆渡,都发现了木竹结构的痕迹。当代,木竹结构因其可持续性和美观性, 在欧美地区得到了广 泛的应用。 它不仅是普通住宅建筑的首选材料,还因其出色的强度和灵活性,被用于构建各种公共设施, 如展览馆、博物馆、体育场馆等。而在国内,受制于工业化、成本等因素,木竹类材料始终未能得到重视。
双碳战略和材料深加工技术的进步,给木竹的场景应用带来了新契机。木竹材料因其在源头减碳、过程降碳、末端消碳等低碳方面的优势,理应引起政府及行业的高度重视。
中林绿碳是央企二级公司,也是国内始终倡导和推动木竹应用的头部企业。总经理毛林海曾在加拿大木业协会工作多年,始终致力于木竹的行业推广。如今,回归央企后的毛总,将带着怎样的新思路,在双碳趋势下,改变中国建筑节能的旧格局?第44期火花谈,睿和智库创始人韩玮烨对话中林绿碳(北京)科技有限公司总经理毛林海。
在实现双碳目标的大背景下,中国建筑业面临着巨大的减排挑战,而木结构建筑正迎来其发展的黄金时期。
毛林海:继北京故宫、应县木塔、日本法隆寺等低层古木建筑之后,近十年全球50米以上的高层木结构建筑已超百栋,如美国25层的Ascent大楼高86.6米,日本更是计划建造350米的木结构建筑。
这不仅得 益于 国际建筑规范放宽木结构限高,更是新型木材如交叉层压木材(CLT)和胶合层压木材(GLT),以及钢-木、混凝土-木混合结构体系的应用。另外,计算机辅助设计和数控技术等,也提升了木结构建筑的精确性和施工效率,扩大了木结构在住宅和公共建筑中的应用。
此外,现代木结构建筑采用高温干燥技术,将交付木材含水率降至12%以下,可适应潮湿环境;运用化学、物理防虫及防腐技术,木材耐久性得到提升……这些技术的进步保障了木结构的稳定性和抗虫害能力,促进了其在全球建筑业的普及。
韩玮烨木结构与钢、混凝土建筑之间的相似之处和差异性是什么,未来木结构建筑的市场占有率能达到多少?
毛海林:基于我在木材行业十多年的经验,无论是木结构、钢结构还是混凝土建筑,都一定要满足70年的耐用性标准,都得保证安全、保暖这些基本功能。
而木结构有它独特的地方。研究表明,居住在木结构环境中具有多种健康益处,包括改善空气质量、调节湿度、减少噪音和提供舒适的居住环境等。这得益于木材中的芬多精等自然成分。
在抗震和防火方面,木结构的“特长”更得到展现。木质材料轻质和结构连接的灵活性,在地震等自然灾害中受损较小。如四川地震中木结构建筑的破坏程度远低于混凝土建筑。同时,木结构在火灾中能形成保护性的碳化层,有效延长耐火时间,这使得木结构的强度在火灾中能够保持较长时间,比金属构件更耐火。
此外,木结构建筑以其保温性能和环保特性,在节能和可持续发展方面占据优势。与混凝土和钢结构相比,木材在生长过程中能吸收二氧化碳,生产建造过程中垃圾排放减少77.7%,全生命周期可节能50%-70%,节水46.17%。而且木结构建筑的生命周期结束后,能够100%降解或回收再利用,极大减少了建筑垃圾。
全球范围内,建筑师和设计师们越来越认识到木材的独特价值,具有艺术和美学的木建筑层出不穷,如日本东京奥运会主场馆、巴黎奥运会水上运动中心,以及中林绿碳参与的杭州亚运会亚运村服务中心《云桂》项目。在政策和市场需求的加持下,未来国内木结构建筑可能占到新建20%-30%的市场份额。
韩玮烨2016年我国开始推广现代木结构装配式建筑,并在2022年进一步强调了“以竹代塑”的重要性,这些举措有何考量和长远意义?
毛林海:发展木竹产业不仅是对环境负责的选择,更是未来建筑和材料领域的一次革命,即对未来的投资。
一方面,面对塑料污染这一全球性挑战,木竹材料以其可再生和可降解的特性,正在取代那些对环境和人类健康构成威胁的材料。
另一方面,我国的竹林面积、蓄积量均位列世界第一,但若十年不采伐竹材将会枯死。据统计,我国大约有70%的竹材未被合理规划利用,因此造成了大量的资源浪费。
目前,木竹产业与一二三产业高度关联,市场规模可达上万亿,是实现绿色转型和环境保护的重要方法。尤其,通过产业升级可带动整个林农产业链的繁荣,增加农民收入,对乡村振兴和共同富裕具备极其重大意义。
COP27(《联合国气候平均状态随时间的变化框架公约》第二十七次缔约方大会)报告数据显示,建筑环境占全球CO₂排放量的37%,其中27%来自建筑运行,10%来自建筑材料生产。2021年,建筑行业运行阶段CO₂排放量比2020年增加5%,比2019年峰值高出2%。零碳建筑(ZCB)是实现2050年建筑环境净零碳目标的可持续发展模式。
树木和竹材在生长过程中能吸收二氧化碳,被视为气候解决方案和可持续建材。其中,竹材固碳能力强,每公顷可达5.09吨,超过杉木和热带雨林。另外国外研究显示,木结构建筑可减少高达69%的碳排放。
中国在木结构建筑领域拥有先发优势,然而随市场的发展,却慢慢的变成为别墅以及美术和艺术品的专属,未成为市场主流。是遗憾,也是机遇。
韩玮烨有关竹木结构建筑,国内外在技术应用和市场普及方面有哪些显著的不同?
毛林海:中国作为木结构建筑的鼻祖,拥有近千年的木结构建筑历史,如应县木塔、佛光寺东大殿、奉国寺大殿等。然而,解放后由于国际木材禁运和国内乱砍滥伐现象,中国慢慢地减少了木材在建筑中的应用。
相比之下,欧美和日本在木结构建筑领域持续发展,趋向工业化、大型化和标准化。北美、芬兰和瑞典等国现存和新建住宅中木结构占比均高达80%以上,且高层木建筑在国际上已广泛建设,而中国在这方面仍处于发展初期。
此外,虽然我国在竹材加工研发技术方面整体处于世界领先水平,但在重大科研项目中推动成果向标准转化方面还有待加强。竹材料因其生态性和可持续性被大范围的应用于建筑结构、屋顶、桥梁等多个领域,而中国在这方面的应用相对较少。
韩玮烨早在2016年开始多省市就陆续开展了木结构建筑试点工作,但为何落地实践较缓慢?
毛林海:原因有很多方面。首先,在认知上存在一定的差异,中国公众习惯于将看不见木材的结构不视为木结构,且一致认为混凝土结构更为坚固。
其次,成本居高不下是主要障碍之一。国产木材用量较少、产值低,因此多采用进口木材。另外,中国的竹林面积虽超过1亿亩,但成熟竹材有效采伐率仅30%,导致生产所带来的成本及产品价格高。
此外,技术和人才成熟度也是一个主要的因素。相比于传统的混凝土和钢结构建筑,中国在木结构现代建筑方面的技术成熟度相比来说较低,机械装备率不足30%。同时,从事木结构建筑行业的单位或机构相对较少,尤其是大型国有企业,虽然关注但尚未深入参与。
目前,国内木材应用领域有限,大多分布在在公共建筑中,如剧院、售楼处、示范区,以及一些民宿、度假村。大多数项目都像艺术品一样独特且设计精美,限制了市场化、规模效应的发挥。
面对木竹材料开发的挑战,行业亟需引领者拓展应用场景。整合产业链,将传统材料升级为绿色新材,助力实现“双碳”目标。
韩玮烨您认为在国内推广木结构建筑,有哪些有效的策略或措施?贵公司有何具体案例?
毛林海:首先,提升公众对木结构建筑的认识和体验至关重要。通过实际案例和体验中心,让公众能够直观感受木结构建筑的优势,并拓展其在住宅、写字楼等多元化场景中的应用。
其次,国家层面需要出台更多支持木竹结构建筑的政策,如税收优惠、优化土地政策、推广碳汇交易等,并增加碳排放指标有关要求,促进建筑行业的节能降碳。随着规模化生产,木结构建筑成本有望降低。
再次,木竹结构的推广和发展离不开技术创新和国际交流学习。一方面,通过自主研发新型木材处理技术,继续提升木结构的抗震、防腐和耐久性能。另一方面,学习借鉴国外在木结构建筑扶持政策、标准规范等先进管理经验,并引进先进的部件生产技术和机械装备。
当然,木竹结构建筑的推广和技术升级,需要政府部门、行业组织、高校以及各类企业的共同参与和协作。例如,中林绿碳与北京林业大学合作,于2023年建成了北京首个近零能耗木结构建筑——中林绿碳驿站,主要以国储林杉木和胶合木作为主要材料,同时配备光伏发电与储能设施,可满足日常照明、办公、空调等用电需求。
毛林海:中林绿碳已经开发了许多竹材产品,例如用于海上光伏平台的竹基架,取代钢材,具有低成本和耐久性优势;竹基光伏智慧灯杆能利用光伏发电,无需接入电网即可发光;竹缠绕技术以竹子作为基础材料,树脂为胶粘剂,通过缠绕方式生产管道和管廊,目前已在全国有400多公里的应用。
其次,国家领导人提出了“以竹代塑”的倡议,国家发改委等部委也提出了《加快“以竹代塑”发展三年行动计划》。我 们希望在日用品、建筑领域、工业领域更多地应用竹材,以竹代塑,减少塑料使用,推动绿色发展。
再次,建立竹产业园是推动竹产业高质量发展的有效途径。通过数字化和管理,与研究机构合作,从上游到中游到下游共同建立产业园区,推动竹产业的整体发展。
目前,竹材采伐和加工存在一定的困难,公司正在联合专业研究机构研发竹材下山和加工的设备,来提升自动化和智能化水平,降低生产成本。
中林集团是国务院国资委管理的唯一一家林业央企,中林绿碳作为其全资控股公司,专注于木竹产业的绿色赋能。企业主要采用轻资产运营模式,依托核心技术和知识产权,通过授权合作方式控制竹木材料的采集、产品设计和加工、销售,实现产业链全链条的高效管理。
公司的核心优点是研发能力。目前,中林体系拥有118件木结构相关专利,参与制定10余项国家和行业标准,是木材行业首家高新技术企业。同时,通过应用BIM技术和AI大模型,实现木结构建筑的数字化和数据化设计和应用。
在推动木结构建筑主体框架承担重量的构件的国产化方面,公司还与地方政府、国有林场、国家杉木研究中心紧密合作,快速推进杉木转化为木结构用材。
在未来规划中,中林绿碳将通过重点项目逐渐打开市场。公司正在与临港集团合作建设高达60米的上海临港高层木结构项目,该项目将成为亚洲最高的现代木结构建筑,也是中林绿碳对外展示的重要窗口。
包括竹基光伏智慧灯杆、木结构建筑、竹缠绕管道等产品都将在该项目落地,还将拓展装饰装修、产业园等业务。而在城市更新层面,公司还将拓展包括邻里中心、社区中心在内的木竹结构建筑。
不仅限于传统木竹产品,公司还在研发新材料和新应用,如使用竹材制作固态电池。公司预计未来将实现数十亿的年营业额和数亿的利润,更名为竹木新材料集团将成为公司发展的重要方向。
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这不仅仅需要政策和技术的推动,更需要行业自身在面对未来时必须迈出的一大步。
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