建筑节能前景(建筑节能产品)

（报告出品方/作者：华泰证券，方晏荷，黄颖，张艺露）建筑节能：BIM、装配式、绿色建材齐发力设计是关键，信息化是重要保障，BIM 加快推广前端设计是实现零能耗建筑的关键，不同的建筑设计将造成能耗的较大差别。
在迈向零能 耗建筑的过程中，根据能耗目标实现的难易程度表现为超低能耗建筑、近零能耗建筑和零 能耗建筑三种形式。
超低能耗建筑是近零能耗建筑的初级表现形式，通过被动式设计降低 建筑冷热需求，通过主动技术措施提升能源系统的能效。
在这个过程中，前端被动式设计 对建筑性能有决定性影响，将影响建筑全生命周期的碳排放，在实现室内舒适度的同时降 低建筑能耗，是目前最经济有效的建筑节能手段。
我国已将建筑节能设计纳入强制性要求，建筑信息化是实现节能减排的重要保障。
《建筑节 能与可再生能源利用通用规范》(GB55015-2021，后文简称《通用规范》)中，指出新建居 住建筑和公共建筑平均设计能耗水平应在 2016 年执行的节能设计标准的基础上分别降低 30%和 20%，碳排放强度应降低 40%。
通过优化建筑设计可以很大程度降低能源消耗量， 为实现零碳建筑助力。
然而，由于建筑工程是一项复杂的系统工程，受到各种因素的相互 影响，难以直接判断建筑设计的优劣。
例如，加大外窗面积可改善自然采光，但在冬季夜 间将增大热量消耗，同时在夏季由于太阳光辐射通过窗户进入室内致使空调能耗增加。
这 就需要利用信息技术对不同的方案进行详细模拟测试和比较。
BIM 技术是建筑信息化的重要手段，能够有效提高建筑设计的效率和品质，使得相关节能设 计措施快速准确应用。
我国的建筑信息化开始于九五时期的“甩图板”工程，算量计价软件、电 子投招标的推广带动了建筑行业信息化的进一步落地。
BIM 技术带来建筑信息化的第二次变 革，使得建筑行业迈向基于三维模型设计和建造的全新模式，从根本上改变了从业人员仅依 靠符号文字形式图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提 高质量与效率。
在建筑设计的过程中，BIM 技术通过流程化、数字化和参数化的方式实现协 同设计，减少各单位间的协作成本，同时通过软件和插件应用实现碳排放监测和能耗实时管 理，进而确定最佳节能设计方案，保障项目建设的经济、节能以及质量目标得以实现。
国家及地方相继出台 BIM 推进政策，十四五规划指明发展新方向。
2011 年，住建部发布的 《2011-2015 年建筑业信息化发展纲要》第一次将 BIM 纳入信息化标准建设的重要内容， 2016 年住建部发布《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》，BIM 成为十三五建筑业重点 推广的五大信息技术之首。
在住建部发布的《“十四五”建筑业发展规划》中，首次提到 BIM 标准体系的搭建，并指出要加快推进 BIM 技术在工程全寿命期的集成应用，到 2025 年基 本形成 BIM 技术框架和标准体系。
各省市也相继出台 BIM 推广应用文件。
在深圳印发的《关 于加快推进 BIM 技术应用的实施意见(试行)》中，要求自 2022 年起新建(立项、核准备案) 市区政府投资和国有资金投资建设项目、市区重大项目、重点片区工程项目全面实施 BIM 技术应用，济南市人民政府也计划 2023 年新建住宅建筑实现 100%BIM 交付。
在政策及建筑节能增效需求的双重推动下，我国 BIM 未来市场空间广阔。
根据华经产业研 究院，2020 年我国 BIM 市场规模为 119.1 亿元，同比增速 35%，2017-2020 年 CAGR 为 31%，高于 TransparencyMarket 统计的全球 BIM 市场 16%的 CAGR。
2015 年住建部发布 的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中指出，到 2020 年底建筑行业甲级勘察、设 计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现 BIM 应用。
根据建设通大数据 研究院的统计，截至 2022 年 3 月 24 日，符合相关要求的企业数量达 10,217 家。
从 BIM 投入来看，主要包括购置、咨询培训和维护升级支出，锐观咨询统计数据中施工企业每年 BIM 投入约为 123 万元，华经产业研究院的统计数据中 2021 年施工企业 BIM 投入超过 100 万的企业占比最高，为 44.84%。
此外，中国建筑业协会、广联达（002410 CH）联合发布 的《中国建筑业企业 BIM 应用分析报告》指出，施工企业在 BlM 上的投入以每年 30%左右 的速度增长。
我们假设企业数量维持 10,217 家不变，按照每家企业 BIM 系统每年投入 150 万以及 30%的年增长率计算，预计 2022/2023/2024 年我国 BIM 的市场规模为 153/199/254 亿元。
BIM 中游行业壁垒较高，运维环节有望产生长期价值。
我国 BIM 产业链参与主体包括上游 设备服务供应商、中游设计商和咨询商、下游施工商： 上游供应商提供设备、原材料等要素，其中云平台作为 BIM 厂商的硬件，其成本占比约 2%， 供应商较为集中，但服务差异不大，议价能力有限，主要供应商即阿里、腾讯、华为；BIM 技术平台提供图形引擎，图形引擎是开发 BIM 项目管理平台的关键部分，以国际厂商为主， 国产化率有待提升，代表企业广联达、云建信、Autodesk；软件公司技术对业务数据的贡 献能力有限，未来外包模式预计将逐步转化为自有模式，与中游进行融合。
工程设计商和 BIM 咨询商位于产业链中游，主要负责将 BIM 应用于建筑设计，提供总体 设计、咨询等相关服务，在工程项目的实施过程中是 BIM 的发起点，通过 BIM 应用连接上 下游，BIM 设计模型的质量、可靠性、规范性和复用性对后期模型的深化以及整体工程量 的影响较大。
中游环节具有较高的壁垒，一方面，新进入者面临着较为严格的资质认证， 需要具备建筑智能化系统集成专项工程设计、建筑智能化工程专业承包等资质。
另一方面， BIM 要求具有综合技术能力的专业人才，使用人员除了必须具备专业技术能力外，还必须 深入了解行业的业务流程、管理标准、相关技术和应用环境，并能针对不同层级、不同区 域的特点进行合理规划设计。
此外，应用 BIM 的企业需要根据业主的个性化需求制定综合 解决方案，包括前端设计、中端项目实施及后续运维服务，业主在招标的过程中通常要求 供应商在 BIM 领域具有丰富的项目经验，只有长期服务于应用领域的企业才有机会培养出 兼具行业知识和项目建设经验的专业人才，并能提供专业综合的解决方案。
BIM 下游需求主体是施工方，需求内容包括运维、培训、咨询和产品，施工方通过深化 BIM 设计模型以生成施工图 BIM 模型，并负责 BIM 模型中项目数据信息的收集与更新等。
下游 施工方与中游设计方保持密切联系对于项目的成功推进和交付具有重要作用，BIM 模型中 的数据信息在各阶段的共享互通能有效地降低设计变更成本、节约项目资源和规避风险。
BIM 运维的基础是 BIM 施工管理，因此施工阶段产生的数据未来有望在 BIM 运维阶段创造 长期价值，但由于当前 BIM 依旧停留在普及阶段，根据头豹研究院数据，BIM 运维市场规 模在 2020 年应用场景中仅占 4.7%。
装配式政策目标明确，钢构制造受益弹性大 根据 CABEE，建筑施工阶段碳排放量约占全国碳排放量的 1%，约占建筑全过程碳排放的 2%，虽然在整体建筑碳排放中占比相对较小，但是由于一方面施工活动在短时间内会产生 大量的碳排放，另一方面，施工中可以更加节省建筑材料、对设备和系统进行优化选择， 并对后期的运维管理产生较大影响，因此减排同样重要，各国纷纷实施推广建筑工业化， 装配式建筑快速发展，相比传统现浇建筑，其在建造和拆除阶段可显著降低碳排放，根据 中建科技，装配式建筑在建造过程可实现碳减排 10%-20%。
我国建筑工业化起步较晚，目标及标准确定后迎来快速发展。
2017 年住建部出台《“十三 五”装配式建筑行动方案》，方案规定：到 2020 年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到 15%以上，其中重点推进地区、积极推进地区和鼓励推进地区分别大于 20%、15%和 10%， 到 2025 年装配式建筑在新建建筑中占比达 30%。
同年 12 月发布《装配式建筑评价标准》， 我国装配式迎来快速发展。
根据住建部，2018-2020 年全国新开工装配式建筑面积 CAGR 达 57.9%，20 年占新建建筑面积的比例约为 20.5%，较 19 年提升 7.1pct，较大幅度超过 了政策要求的 15%以上的目标。
2021 年全国新开工装配式建筑面积达 7.4 亿平方米，同比 增长 18%，占新建建筑面积的比例为 24.5%，较 20 年继续提升 4.0pct。
根据结构体系划分，装配式建筑大致可分为预制混凝土结构（PC）、钢结构（PS）和木结 构三大类，目前主流结构仍以 PC 为主，在住宅中渗透率较高，而钢结构则主要应用在大 跨度厂房、体育馆、超高层办公楼等工业和公共建筑。
根据住建部，2019 年新开工的装配 式建筑中，PC 结构占比 65%，钢结构占比 31%；2021 年 PC 结构占比 66%，钢结构占比 28%，PC 由于其成本优势、住宅使用接受度较高等原因仍领先发展。
但从碳排放角度来看， 钢结构优于 PC 结构，根据孟昊杰 2018 年 11 月在论文《装配式建筑施工碳排放计算及影 响因素分析》中对秦皇岛青年公寓案例项目的测算，钢结构单位建筑面积碳排放量约为 PC 结构的 56%，此外钢结构材料相比 PC 具备较好的可回收性可实现间接节能降碳，基于此 政策对于钢结构支持力度渐大。
按照装配式建筑交付流程来看，产业链主要分为设计、制造和装修三大环节。
传统建筑的 建设程序为设计-主体结构-二次结构-装修水电，装配式建筑虽然没有改变大类划分，但在 前端的设计环节增加了构件深化设计，在中端的施工环节增加了工厂构件制造，区别于传 统设计可在施工环节进行差错变更，“零变更”的目标对装配式建筑的设计环节提出更高要 求，因此前端设计环节掌握核心技术以及科技运用成熟的企业更容易形成竞争壁垒，而构 件的交付能力和成本优势则是制造环节最核心的竞争力，装配式装修尚处于起步阶段。
我们根据住建部规定的 2025 年装配式建筑占新建建筑的比例达到 30%，钢结构行业“十四 五”规划提出的 2025 年钢结构建筑占新建建筑面积比例达到 15%以上的目标，测算 2025 年末装配式产业链市场规模预计达 2.58 万亿，“十四五”期间 CAGR 约 7.6%，其中钢结构 模式虽成本仍有劣势，但在建筑节能减排方面具备较大优势，双碳目标下有望获得政策青 睐，“十四五”CAGR 约 17.5%；装配式装修由于刚处于发展初期，基数较低，有望随着产业 成熟迎来较快增长，“十四五”CAGR 约 16.6%。
主要假设如下：1）2021 年新建建筑面积 30.2 万亿㎡，考虑到 22 年房地产受政策调控影响，商品房新建 建筑竣工面积预计会进一步下滑（22 年 1-4 月为-11.9%），公共建筑受稳增长影响，需求预 计有所改善，假设综合影响下 22 年新建建筑面积增速-8.0%，2023-2025 年增速恢复至常 规增速水平-2.0%；2）2025 年新建装配式建筑面积占新开工建筑面积为 30%，“十四五”期间匀速实现；3）2025 年钢结构模式占新开工装配式建筑的比例达 15%，以 3.0/5.0/6.0/7.6pct 的速度提 升，关于 PC、PS 造价预测，假设成本分为直接成本（人工费、材料费、机械费）、间接成 本（组织措施费、管理费、规费）、利润和税金四大类；4）根据行业经验，传统建筑设计的单平米收费在 30-40 元（对应建筑单平造价的 1%-2%）， 而装配式建筑额外增加的深化设计和精细化设计部分可增加每平米设计费约 10 元；根据行 业经验，2019 年装配式装修单价预计 2500 元/㎡，假设在产品迭代下每年下降 8%。
改善围护结构热工性能是建筑运行节能重要手段 根据《建筑碳排放计算标准》，建筑运行阶段能耗主要来自暖通空调系统、生活热水系统、 照明及电梯系统，不考虑农村建筑，我们估算暖通空调、生活热水、照明及电梯能耗分别 占比 48%/15%/8%。
1） 暖通空调系统通过交换冷热能量的形式实现空调对环境的温度、湿度以及通排风的作用， 其中 70%以上的暖通空调系统能耗是由于围护结构的传热造成。
围护结构的保温隔热、 蓄热放热能力是影响暖通系统能耗的主要因素，通过改善围护结构的热工性能可以实现 节能。
围护结构主要涉及外墙、内墙、门窗、屋面和地面，其中，窗户是一种特殊组件， 其传热系数通常是建筑其他组件的 5 倍，热损失约占围护结构总热损失 40%-70%，外 墙和屋面的热损失占比约 20%-40%。
在节能手段上，改善门窗绝热性能可以使用更换 窗框材料、使用节能玻璃、采取遮阳措施，外墙和屋面保温可以设置保温层、使用保温 材料和防水材料。
2） 生活热水系统是建筑给排水设计的重要内容，主要包括热源、散热设备、控制系统、管 路系统等，其能耗主要与热源和管路系统有关，通过使用高能效锅炉、太阳能等热源以 及节能管材可以降低这一环节能耗。
3） 照明系统是由照明控制装置及控制软件、灯具、光源等设备构成，以实现特定区域照明 功能的系统。
我国照明系统用电量占整个社会的用电量超 10%，其主要能耗由灯具产 生，照明系统节能可以通过选用 LED 灯、低压荧光灯等节能照明器材以及智能照明控 制系统等方式实现。
4） 电梯系统主要包括电气控制系统、曳引系统、导向系统等，电梯是高层建筑最大能耗设 备之一。
据中国电梯协会测算估计，我国平均每部电梯每天耗电量约 40kWh，约占整 个建筑能耗的 5%，电梯系统节能主要通过对电梯内部系统进行调整升级的方式实现， 包括加装电能回馈装置、采用永磁无齿型曳引机等。
我们主要聚焦建筑运行阶段节能要求提升对建筑材料的影响，故以下将重点分析优化暖通 空调系统涉及的节能玻璃、遮阳材料和保温材料。
（报告