绿色建材基于LCA的环境协调性评价指标体系研究

马丽萍 蒋 荃 赵春芝

（中国建筑材料科学研究总院，中国建筑材料检验认证中心有限公司，北京 100024）

1 前言

伴随着“绿色奥运”的成功举行，“绿色”日益成为人们现代生活的重要追求。绿色建材的研发与评价，不仅是人类社会可持续发展的必然要求，也是现代材料科学与技术的新发展。提高绿色建材在建筑中的使用率是建筑可持续发展的必然归宿。然而，我国目前绿色建筑和绿色建材各自独立发展，二者之间并没有形成有机的联系，导致出现绿色建筑选材和绿色建材应用两难的局面。因此，研究、建立并完善绿色建材分析评价方法成为目前亟待解决的绿色建筑关键技术之一。

本文在对我国各类建材及产品的使用性、功能性、安全性，以及全生命周期中资源、能源消耗和污染物排放情况等进行深入调查分析的基础上，系统的开展了绿色建材分析评价方法的研究，提出了绿色建材的定义，着重阐述了绿色建材基于生命周期分析（LCA）的环境协调性影响评价指标体系,以期为绿色建材的识别与选取提供指导性原则。

2 绿色建材的定义与评价模型

2.1 绿色建材的定义

绿色建材的理念已经深入人心，人类对绿色建材的要求日益迫切，也基于绿色理念不断创造着更多、更好的建筑材料。然而，关于绿色建材的详细定义至今没有一个全面、确切的表述。目前国内有关绿色建材的定义只有在1999年“首届全国绿色建材发展与应用研讨会”上提出的：绿色建材是指采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工业或城市固体废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性，有利于环境保护和人体健康的建筑材料[1]。

该定义涵盖了节能、利废等内容，也突出了安全健康的要求，但并未将资源、环境意识贯穿或渗透于建筑材料的整个生命周期中。此外，除了资源环境属性和安全健康性以外，人们对绿色建材的需求还包括在日常生活中具有消磁、消声、调光、调温、防火、隔热、抗静电甚至可调节人体机能等各种先进功能。作为一种材料，如若不考虑功能性，而仅仅追求其环保性，那么这种材料对人类而言也是毫无意义的。因此，上述关于绿色建材定义的表述并不恰当。

绿色建材的概念属于系统分析的问题，是使用性、功能性、安全性和生命周期环境协调性等四个属性的有机统一的整体。基于这一理念，绿色建材的定义可概括为：具有满足使用要求的优异性能或最佳使用性能、优良的特殊功能性、安全健康性以及全生命周期中对地球环境负荷最小的建材。这要求我们在建筑材料的选择、生产和使用中应从人类社会的长远利益出发，以满足人类社会的可持续发展为最终目标，同时更好的挖掘建筑材料的潜在功能，使建筑材料具有尽可能高的使用性能和使用价值。

2.2 绿色建材综合评价体系

绿色建材评价体系的建立应遵循科学性与实用性相结合的原则。基于绿色建材的概念内涵，结合我国建材工业的具体情况，制定绿色建材评价体系应考虑以下六个原则：①国家产业政策允许生产，且符合国家或行业制定的基本质量与环保标准，是绿色建材评价的先决条件；②绿色建材评价体系应针对我国自身的地域、经济、社会及技术水平现状，兼顾建材产业的实际情况，充分体现其实用性和可操作性，并尽可能与国际接轨。③应根据绿色建材的定义，综合其使用性、功能性、安全性和生命周期环境协调性四个方面确立评价指标体系。④充分利用我国现有的产品标准、环保标准，及其他各类技术标准，并以此作为绿色建材评价的依据；⑤绿色建材评价指标的确定应有阶段性和动态性，应充分体现国内的先进水平，同时又要适当考虑我国现有总体生产技术水平的限制。随着生产技术水平的不断提高和完善，应对评价指标进行相应的调整和完善；⑥绿色建材应具有等级制，应根据不同水平分成若干等级，便于管理[2]。

基于以上原则，通过对建筑材料的使用性、功能性、安全性和生命周期环境协调性四个方面综合研究，构建了“使用性子系统”、“功能性子系统”、“安全性子系统”、“生命周期环境协调性子系统”四个子系统，并对评价体系目前所处的环境状况（包括现行标准、科技发展因素等）及四个子系统之间的相互关系进行了理论分析，提出了绿色建材综合评价体系结构框架（如图1所示）。

图1 绿色建材综合评价体系结构框架

各类产品均有相应的产品质量标准，产品的使用性子系统即为产品质量标准中所规定的各个基本使用性能指标的集合。产品满足相应的使用性要求是对其进行绿色度评价的先决条件。产品的功能性子系统是产品除符合标准一般要求外还具有的一些附加功能属性的集合，如产品的电磁屏蔽性、抗菌性、调温调湿性、改善空气质量等等，诸如此类特殊功能更好的满足了人们对居住的舒适度需求。产品的安全性子系统是国家有明确法律法规限定的建筑材料中所含有毒有害物质的限量参数的集合。与使用性子系统类似，安全性子系统也是绿色建材评价的先决条件。此外，在绿色建材的研究与评价中，一个很关键的问题是“产品生命周期中对资源和环境系统的影响和评价问题”，即产品的生命周期环境协调性子系统评价。目前，较为流行的方向是采用生命周期分析的基本思想与原则进行环境协调性评价。

3 建材工业LCA研究与发展现状

LCA研究及以LCA为基础的相关研究（LCA具体方法步骤见图2），已经渗透到产品开发、生产管理、采购与消费、资源管理、废弃物管理、区域规划，乃至工业技术研发等各个层面，成为国际社会实现低碳经济和可持续发展的重要的理论和方法基础。在我国，LCA及其相关应用研究的发展也非常迅速，并力争与国际发展趋势保持一致。ISO 14040系列标准早被等同转换为国标，Ⅲ型环境声明国家标准GB/T 24025和生态设计国家标准GB/T 24062已颁布实施，碳足迹排放评价规范（PAS 2050）也已引入中国，并试图建立中国的碳足迹排放评价标准。

就建材工业而言，LCA个案研究已经深入到各类建材产品，针对水泥[3]、玻璃[4]、陶瓷[5]、墙材[6]、钢铁[7]、铝[8]、塑料[9]等量大面广的建材产品，形成了相对完善的环境负荷数据库，初步建立了生命周期评价指标体系。此外，建材III型环境声明作为有效地市场刺激机制，也获得较快的发展，相关标准体系正在建立与完善。首批建材产品生命周期评价技术规范标准《生命周期评价技术规范文件——浮法玻璃》和《生命周期评价技术规范文件——建筑装饰复合板》已由中国建筑材料检验认证中心制定。水泥产品生命周期评价技术规范标准《生命周期评价技术规范文件——通用水泥》和等同转换《ISO21930：Building construction - Sustainability in building construction - Environmental declaration of building products》制定的国家标准《建筑物—建筑物的可持续性—建材产品的环境声明》已列入计划。诸如以上标准与举措的制定、实施极大的推动了我国建材行业LCA方法及其应用的研究，也为建材与建筑业实施节能减排和发展低碳经济奠定了良好的基础。

LCA研究虽然在我国取得了一定进展，但受时间、研究基础及研究条件等各方面因素的限制，LCA研究成果仍缺乏系统化，很多基础数据缺乏。加之由于没有相关法规政策的引导或强制性标准作支撑，在企业内部产品生命周期环境协调性评价及生态设计未能成为企业的例行行为，众多与环境负荷有关的数据仍处于封锁、不被公开或未监控的状态。同时，由于相关宣传工作不到位，大部分企业对LCA、生态设计、III型环境声明和碳足迹等还比较陌生，严重影响了企业参与的积极性，给LCA及相关技术的研究、发展造成了诸多障碍，也给建材与建筑业节能减排的实施带来了很多困难。

图2 LCA具体步骤

4 绿色建材基于LCA的环境协调性评价指标体系

绿色建材综合评价体系从产品的使用性、功能性、安全性和生命周期环境协调性四方面着手，系统、客观、定量的评价产品。其中生命周期环境协调性是指从产品系统的整个生命周期评价其资源、能源消耗与环境污染物排放。

众所周知，LCA的实施不仅需要足够的数据基础作支撑，同时依赖于现行的产品LCA评价标准，而目前对于多数建材产品而言，尚缺乏相应门类的生命周期评价技术规范标准。因此，鉴于研究的可操作性，本文综合运用 “Ⅲ型环境声明法” 和“检查清单法”两种评价模式。对于目前已存在相应门类产品生命周期评价技术规范标准的建材产品，应采用“Ⅲ型环境声明法”进行评价。对于尚未制定相应生命周期评价技术规范标准的建材产品，可采用“检查清单法”进行评价（具体评价路线见图3）。这里，需区分生命周期概念和真正意义的定量生命周期分析。其中“Ⅲ型环境声明法”力图采用完整意义的定量生命周期分析进行研究，而“检查清单法”则是在体现生命周期概念的同时，运用定性与定量相结合的清单核查方式进行评价。

图3 产品生命周期环境协调性子系统评价流程图

4.1 Ⅲ型环境声明法

Ⅲ型环境声明是定量生命周期评价的一个典型应用。它是由ISO 14025定义的一种提供产品环境信息的标准方式，是经第三方独立审核、通过验证或认证的产品LCA报告，即通过环境声明的形式将LCA结果传递给消费者。也称为EPD。

Ⅲ型环境声明根据预先确定的规则，以一种可比较的形式来表达生命周期评价结果。因此若使环境声明能够进行产品的专业比较，则必须基于具有可比性和一致性的规则和要求，因此产品类别生命周期评价技术规范（即PCR文件）的制定是其先决条件。由于不同种类的产品，其生产工艺技术差异较大，随之表现出对资源与环境不同的影响，因此需要针对不同产品制订相应的生命周期评价技术规范。另外，为了保证Ⅲ型环境声明的可比性，PCR适用的对象必须具有相同的使用功能，因此也需要界定其覆盖的产品范围。一方面明确了PCR中数据收集与处理规范的适用对象，另一方面避免了PCR规范的混乱，保证了产品Ⅲ型环境声明的可比性。在进行产品门类定义时，将具有相似的特性、功能和用途的产品归为一类，使用同一功能单位；当产品具有多种功能，不能明确判断该产品所能应用的功能单位时，应以相关行业或部门的通用产品类别为基础确定产品的分类（生命周期评价技术规范内容详见图4）。

目前，我国Ⅲ型环境声明生命周期评价技术规范的研究与制定尚处于起步阶段，但已取得一定进展。针对浮法玻璃和金属装饰复合板产品的生命周期评价技术规范标准已经制定。通过逐步建立各门类建材产品的生命周期评价技术规范，使其环境协调性评价及Ⅲ型环境声明验证得以规范化与标准化。

图4 产品类别生命周期评价技术规范

4.2 检查清单法

根据绿色建材生命周期环境协调性评价的原则要求和指标的可度量性，将检查清单指标区分为两大类，即“宏观性指标”和“微观性指标”。

（1）宏观性指标，其主要评价依据为国家目前推行的环境保护政策法规、环境产业发展规划要求和环境管理体系标准等。设立该类指标可以定性考核产品生产企业对相关政策法规的符合性程度及其环境、能源管理工作实施的优劣情况。

（2）微观性指标，其目的在于评价、考核产品在全生命周期各阶段所对应的各类环境要素。基于评价体系的原则要求和指标的可度量性，微观性指标亦分为定性评价和定量评价两部分。其一，对于LCA生命周期阶段所涉及的部分环境要素，目前尚未建立相关评价标准，我们力求通过定性的方式对其加以判断。鉴于评价的针对性和可操作性，该部分选取了能定性反映产品“节能”、“节材”、“节水”、“环保”、“清洁生产”、“可循环利用”等LCA分析最终目标的7项指标，其考核依据为目前国家推荐或强制企业执行的各类标识认证。其二，对于LCA生命周期阶段所涉及的部分环境要素，目前已建立相关强制性或推荐性的国家或行业标准，我们力求依据标准进行定量化评价。定量评价指标体系分为一级指标和二级指标两个层次。一级指标为普遍性、概括性的指标，包括资源消耗、能源消耗、废水排放、废气排放、固废排放、原材料本地化、产品回收利用、环境噪声排放等8大项。二级指标在一级指标之下，代表建材产品具体的、可操作的、可验证的若干指标，是一级指标的具体反映。

检查清单指标评价体系框架见图5所示。

本文综合了检查清单法和Ⅲ型环境声明法两种评价模式对绿色建材生命周期环境协调性子系统进行评价。一方面使子系统评价具备较强的可操作性，另一方面也为今后运用完整的LCA方法评价产品打开了入口。随着建材LCA方法、数据库及评价技术的不断完善与成熟，运用完整的LCA法将成为评估建材产品生命周期环境协调性影响的主导性方法。

图5 检查清单指标体系结构

5 结语

绿色建材综合评价体系基于绿色建材的定义，综合产品 “使用性、功能性、安全性、生命周期环境协调性”四个方面，统筹兼顾，科学建立。该评价体系的建立，可以应用于建筑材料及产品的绿色度认定，不仅有利于规范当前鱼目混珠的绿色建材市场，促进绿色建材的推广使用和不断发展创新，而且有助于建筑设计单位在建筑设计过程中优先选择绿色度高的建筑材料及产品。从建筑设计的源头上保证所用材料的绿色度，从而带动建筑产业的绿色化升级。

在绿色建材综合评价体系中，“生命周期环境协调性”子系统是不可或缺的一部分。基于LCA理念，同时兼顾各方面条件的成熟度，将定性分析与定量评价有机结合，综合运用“Ⅲ型环境声明”和“检查清单”两种方式共同评价，赋予了产品生命周期环境协调性评价较强的可实施性。此外，LCA以及基于LCA的Ⅲ型环境声明作为未来建材产品生命周期环境协调性评价的主导性方法，仍有大量基础工作需要完成，包括建立国内统一的LCA基础数据库、完善制定更多建材产品生命周期评价技术规范等。

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