導(dǎo)語：建筑生命周期評(píng)估中碳排放計(jì)算研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：建筑生命周期評(píng)估是對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)全過程的環(huán)境影響效益進(jìn)行系統(tǒng)性分析的工具，其分析內(nèi)容全面，但復(fù)雜的操作流程不便于在方案前期對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。建筑生命周期碳排放計(jì)算以單一指標(biāo)為計(jì)算對(duì)象，是一種能綜合反映建筑節(jié)能、節(jié)材以及永續(xù)發(fā)展等方面環(huán)境影響效益的評(píng)估方法。然而，新版《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2019仍將建筑生命周期碳排放計(jì)算分析置于最后，難以引起關(guān)注和重視，此外，建筑策劃中也欠缺以減碳為綠色理念核心的思考。本文通過對(duì)建筑生命周期評(píng)估方法及評(píng)估內(nèi)容的對(duì)比，分析碳排放計(jì)算在建筑生命周期評(píng)估和綠色建筑評(píng)價(jià)中的重要性，并研究建筑生命周期碳排放計(jì)算對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義。本研究表明建筑生命周期環(huán)境影響負(fù)荷可以通過碳排放量進(jìn)行高度概括，減碳在綠色建筑設(shè)計(jì)中具有較強(qiáng)的代表性與針對(duì)性優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：住區(qū)、生命周期、碳排放、綠色建筑

一、引言

生命周期評(píng)估（LifeCycleAssessment，簡(jiǎn)稱LCA）的應(yīng)用可追溯至1960年美國(guó)可口可樂公司用其來分析生產(chǎn)不同飲料容器的資源消耗，產(chǎn)品各階段的環(huán)境影響評(píng)估也在近幾十年逐步完善。建筑的生命周期評(píng)估因建筑壽命遠(yuǎn)長(zhǎng)于一般工業(yè)產(chǎn)品，建筑的批量化生產(chǎn)應(yīng)用較少，在建筑性能和環(huán)境影響評(píng)估時(shí)所涉及的因素繁多，因此自成一套體系。我國(guó)的建筑生命周期評(píng)估發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，在行業(yè)中更多是以國(guó)標(biāo)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2019以及各地方綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)估建筑全生命過程整體性能與環(huán)境效益的依據(jù)，其中，“建筑碳排放計(jì)算”是綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中權(quán)重系數(shù)最大的“提高與創(chuàng)新”項(xiàng)之一。然而，在諸多綠色建筑評(píng)估實(shí)踐中，碳排放計(jì)算僅在設(shè)計(jì)完成后以核算報(bào)告的形式呈現(xiàn)，其設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用與價(jià)值難以體現(xiàn)。

二、建筑生命周期評(píng)估

生命周期評(píng)估是測(cè)量產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、分解過程中環(huán)境效益的方法[1]，是整合產(chǎn)品全生命周期各環(huán)境影響的系統(tǒng)性分析工具，其中，建筑生命周期評(píng)估涵蓋了建材加工制造、施工、建筑使用與維護(hù)、拆除和廢棄等階段，并按照目標(biāo)與范圍界定、評(píng)估清單梳理、環(huán)境影響評(píng)估及評(píng)估結(jié)論詮釋四個(gè)步驟進(jìn)行全過程模型化、系統(tǒng)化計(jì)算，找出影響熱點(diǎn)并預(yù)測(cè)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)，其目的在于建筑本體效益研究、市場(chǎng)約束與政策指導(dǎo)。1.建筑生命周期評(píng)估工具。建筑生命周期評(píng)估工具（BuildingLifeCycleAssessmentTool，簡(jiǎn)稱LCATool）是建筑生命周期評(píng)估的重要載體，是以建材、能源的使用量為計(jì)算基礎(chǔ)，通過生命周期列表數(shù)據(jù)庫將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的環(huán)境負(fù)荷量。使用建筑生命周期評(píng)估工具需要注意兩點(diǎn)：一是評(píng)估工具的選擇，此方法決定了建筑性能及環(huán)境效益的評(píng)估機(jī)制；二是數(shù)據(jù)庫的選用，直接影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度與透明度。建筑生命周期評(píng)估工具可按照評(píng)估目標(biāo)、使用環(huán)境、適用階段和適用人群等進(jìn)行分類，然而不是所有工具都具有分析建筑全生命環(huán)境影響的能力。根據(jù)生命周期各階段的適用性，建筑生命周期評(píng)估工具分為兩類：一類核查建筑全生命周期的環(huán)境沖擊，即從搖籃到墳?zāi)?；另一類是階段性的建筑環(huán)境影響評(píng)估，如從搖籃到大門。本文僅對(duì)能夠進(jìn)行建筑整體全生命周期評(píng)估的工具進(jìn)行分析（表1）。表1顯示，在適用類型上，SimaPro和BEES不是基于建筑整體的系統(tǒng)化評(píng)估工具，其評(píng)估的全面性體現(xiàn)在二者對(duì)建材進(jìn)行了詳盡統(tǒng)計(jì)與分析，包含的環(huán)境影響指標(biāo)也更豐富，但部分指標(biāo)量化困難。在評(píng)估范疇上，日本AIJ-LCA將建筑的環(huán)境負(fù)荷與資源可持續(xù)利用相結(jié)合，利于項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)性分析[3]；在結(jié)論呈現(xiàn)方式上，SimaPro和ATHENATM只進(jìn)行環(huán)境影響力的量化計(jì)算，而BEES和AIJ-LCA還可進(jìn)行成本效益評(píng)估（表2）。誠(chéng)然，建筑生命周期評(píng)估工具的適用范圍、評(píng)估內(nèi)容直接決定了建筑綜合性能呈現(xiàn)的全面性，然而大量的數(shù)據(jù)收集及分析也勢(shì)必會(huì)增加評(píng)估的難度，更不利于設(shè)計(jì)前期概念方案的構(gòu)思和推導(dǎo)，因此在眾多的環(huán)境影響因素中，尋找、歸納主要影響因子對(duì)建筑生命周期評(píng)估的推廣使用具有重要意義。2.建筑生命周期影響評(píng)估方法。建筑生命周期環(huán)境影響評(píng)估方法體現(xiàn)了各類LCATool的評(píng)估機(jī)制，不同評(píng)估方法既有相似之處，又有因地制宜的地域性特色。根據(jù)ISO14044標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，環(huán)境影響評(píng)估方法基本架構(gòu)包括特征化因子、危害評(píng)估、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置、權(quán)重分配、補(bǔ)充說明五個(gè)要素，其中，第一項(xiàng)是必備要素，其余四項(xiàng)依據(jù)具體的評(píng)估方法進(jìn)行選擇（表3）。特征化、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定及權(quán)重分配對(duì)工程設(shè)計(jì)以及影響評(píng)估尤為關(guān)鍵。特征化是對(duì)建筑生命周期中造成人體或環(huán)境影響的因子以及影響潛力進(jìn)行建模、推導(dǎo)和預(yù)測(cè)分析的過程[8]。例如，鋼材加工及生活用電等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氫氟碳化合物（HFCs）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）會(huì)造成不同程度的全球暖化、臭氧層破壞、酸雨及呼吸道疾病。為便于評(píng)估，需為造成某一環(huán)境影響的典型物質(zhì)設(shè)定特征化因子[9]，并采用統(tǒng)一的單位進(jìn)行各物質(zhì)影響力的計(jì)算，各類物質(zhì)對(duì)于環(huán)境影響的相對(duì)貢獻(xiàn)值以特征化系數(shù)表示。權(quán)重系數(shù)是以被調(diào)查者對(duì)于不同影響危害的感知度和主觀價(jià)值評(píng)判為依據(jù)而設(shè)定的，權(quán)重系數(shù)越大代表某一環(huán)境影響的重要性越高。日本的生命周期環(huán)境影響評(píng)估方法（LifecycleImpactassessmentMethodbasedonEndpoints，簡(jiǎn)稱LIME）以及美國(guó)Eco-indicator99均為“生態(tài)系統(tǒng)”設(shè)定了最大的權(quán)重系數(shù)，在BEES中又將影響類別進(jìn)一步細(xì)化，其中“全球暖化”被賦予了最大權(quán)重系數(shù)，約占BEES評(píng)估因子中的三分之一（表4），說明全球暖化現(xiàn)象在不同評(píng)估方法中的重要性非常顯著。

三、建筑碳排放計(jì)算

1.低碳建筑與節(jié)能建筑。低碳建筑以減少碳排放量為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，是對(duì)單一物質(zhì)元素進(jìn)行控制的建筑設(shè)計(jì)思路。節(jié)能建筑以減少建筑生命周期能耗，尤其是運(yùn)行能耗為目標(biāo)，是對(duì)綜合能源消耗進(jìn)行控制的建筑設(shè)計(jì)思路。在建筑評(píng)估范疇上，節(jié)能建筑只專注于節(jié)能領(lǐng)域，而低碳建筑則是關(guān)注節(jié)能、節(jié)材、廢棄物處理等較廣范疇[4]。簡(jiǎn)而言之，低碳建筑雖僅以碳排放作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，卻比節(jié)能建筑更能揭露建筑生命周期中的各類影響沖擊。2.碳排放計(jì)算的意義。目前，我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)造成的環(huán)境影響主要來自于建材生產(chǎn)加工和建筑運(yùn)行耗能兩個(gè)階段[12]，主要表現(xiàn)為全球暖化、臭氧層破壞和大氣酸化，其中50%的空氣污染，42%的溫室氣體以及50%的氟氯化合物來源于各類建筑能源和資材的消耗[13]，因此上述環(huán)境影響均被賦予最大的權(quán)重系數(shù)（表5）。根據(jù)日本建筑生命周期評(píng)估LIME2（圖1），全球暖化對(duì)人體和自然環(huán)境乃至社會(huì)發(fā)展的影響非常廣泛、深遠(yuǎn)，包括加劇疾病感染風(fēng)險(xiǎn)、影響植被生長(zhǎng)、降低農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、提高空調(diào)制冷能耗等七個(gè)方面。全球暖化主要甲烷、一氧化碳、二氧化碳以及氫氟碳化合物等溫室氣體引起?！禝PCC第四次評(píng)估報(bào)告》及IPCC《氣候挑戰(zhàn)：2014》分別指出，不同溫室氣體的全球暖化程度不同，其中二氧化碳總體貢獻(xiàn)值是76%，甲烷總體貢獻(xiàn)值為14.3%，氧化亞氮總體貢獻(xiàn)值為7.9%，其他溫室氣體總體貢獻(xiàn)值小于2%[14]；21世紀(jì)末期及以后時(shí)期的全球平均地表變暖主要取決于累計(jì)的二氧化碳排放，即使停止二氧化碳排放，氣候變化的諸多方面仍將持續(xù)許多世紀(jì)[15]。由此可見，二氧化碳是造成全球暖化的主要影響因子，其他影響因子中也以含碳的一氧化碳、甲烷及氫氟碳化合物為主。相關(guān)研究表明，一氧化碳和甲烷等氣體的全球暖化潛力特征化系數(shù)分別為二氧化碳的1.57倍和23倍（表6），因此，可將各類溫室氣體的環(huán)境影響轉(zhuǎn)化為以二氧化碳當(dāng)量（kgCO2e）為統(tǒng)一衡量標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估指標(biāo)，以便評(píng)估指標(biāo)和影響類別之間的關(guān)系能夠得到更加直觀的體現(xiàn)。此外，臭氧層破壞、酸雨、光化學(xué)污染等環(huán)境影響也是生命周期環(huán)境影響評(píng)估的重點(diǎn)，其影響來源于氟利昂、二氧化硫、臭氧等物質(zhì)。這些物質(zhì)與二氧化碳有相同的生成與排放規(guī)律，如發(fā)電過程中臭氧、二氧化硫與二氧化碳同時(shí)產(chǎn)生，且受發(fā)電量影響，產(chǎn)生的二氧化碳越多，其他有害氣體產(chǎn)量也越多，所以碳排放計(jì)算雖無法對(duì)全部環(huán)境危害和人體健康危害進(jìn)行詳盡的量化分析，但是其增減變化依然可以反映其他環(huán)境危害的影響程度。綜上，建筑生命周期碳排放計(jì)算以二氧化碳當(dāng)量為單位，計(jì)算指標(biāo)清晰、計(jì)算結(jié)論便于理解，既體現(xiàn)了建筑生命周期內(nèi)節(jié)能、減排及循環(huán)利用等綠色建筑核心設(shè)計(jì)理念，有可檢驗(yàn)綠色建筑技術(shù)的有效性。3.碳排放計(jì)算的應(yīng)用。以表2中的臺(tái)灣BCF法為例，BCF法是建筑生命周期碳足跡評(píng)估的工具，它以科學(xué)化的碳排放量指標(biāo)作為建筑性能評(píng)估和等級(jí)認(rèn)證的依據(jù)，目標(biāo)明確、重點(diǎn)突出，在碳足跡的核查中便于使用者找出節(jié)能減碳的核心與熱點(diǎn)。與BCF法相對(duì)應(yīng)的是臺(tái)灣的綠色建筑評(píng)估體系，即綠建筑標(biāo)章EEWH[17]，BCF法與EEWH評(píng)估體系均可作為建筑等級(jí)認(rèn)證的工具，前者以碳排放量為評(píng)估對(duì)象，以生命周期為評(píng)估范圍，是完全量化的評(píng)估模式；后者以生態(tài)、節(jié)能、減廢、健康為評(píng)判建筑的標(biāo)準(zhǔn)，是更多元化的評(píng)估模式。如此，建筑生命周期評(píng)估工具與相應(yīng)的綠色建筑評(píng)估體系緊密結(jié)合，共同發(fā)揮建筑評(píng)估診斷的作用促進(jìn)了臺(tái)灣綠色建筑的蓬勃發(fā)展。與之相比，《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》第9.2.7條對(duì)建筑碳排放計(jì)算分析進(jìn)行了要求，《建筑碳排放計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)》CECS374:2014也對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明[18]。然而，碳排放計(jì)算分析之于綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的位置靠后，方案設(shè)計(jì)階段缺少對(duì)減碳理念的認(rèn)知和重視，以至于減碳措施分析往往是對(duì)其他條文中相關(guān)內(nèi)容的再次梳理與總結(jié)，不具有前瞻性和導(dǎo)向性；再者，目前的碳排放計(jì)算方法是以最終的施工圖、造價(jià)清單或電費(fèi)清單等為核查依據(jù)，尚缺基于方案或初步設(shè)計(jì)的碳排放量估算法，因此難以為建筑師提供指導(dǎo)和建議。

四、結(jié)論

建筑生命周期評(píng)估因其復(fù)雜、繁瑣，難以在建筑設(shè)計(jì)前期得到有效利用，對(duì)建筑生命周期評(píng)估的合理簡(jiǎn)化是其推廣的前提。在建筑方案階段，過多的概念融合不利于方案深化，反而容易形成理念混亂、技術(shù)堆砌之感。碳排放計(jì)算建立在對(duì)建筑生命周期評(píng)估內(nèi)容梳理整合的基礎(chǔ)上，根據(jù)各類影響因子的相關(guān)性和重要性設(shè)定單一計(jì)算對(duì)象，能夠以點(diǎn)帶面，化繁為簡(jiǎn)，將復(fù)雜的生命周期評(píng)估轉(zhuǎn)化為通俗易懂、操作便捷的建筑評(píng)估手段，是一種系統(tǒng)性的量化方法，也是進(jìn)行建筑性能等級(jí)認(rèn)證的工具。此外，減碳理念是綠色建筑設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，可作為方案比選的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以及各專業(yè)協(xié)同配合的統(tǒng)一目標(biāo)，在設(shè)計(jì)周期內(nèi)具有全程指導(dǎo)意義。

作者:劉依明 劉念雄 單位:清華大學(xué)建筑學(xué)院