建筑物生命周期及其碳排放的评估研究综述

熊辉 广东景龙建设集团有限公司 监事会主席、博士、副教授

建筑物生命周期及其碳排放的评估研究综述

熊辉 广东景龙建设集团有限公司 监事会主席、博士、副教授

本文简要介绍了建筑物的生命周期评估LCA以及该周期内建筑碳排放的评估。针对前者，根据相关文献与ISO-14040的解释定义，给出了生命周期评估LCA的示意图；针对后者，介绍了中国大陆与台湾的主要研究成果。

生命周期；评估；碳排放

1. 建筑生命周期评估

1.1 相关评估政策

建筑物的生命周期评估来自国际标准化组织ISO-14040生命周期评估LCA(Life Cycle Assessment)的原则与架构。ISO-14040的解释定义为产品在生命过程中(from Cradle to Grave)，从原料取得、制造过程、使用与废弃等阶段，评估各阶段所产生的环境冲击，而所谓环境冲击为能源的使用、资源的耗用、污染排放等。生命周期评估的概念应用，可追溯至1969年，美国可口可乐公司委托中西部研究所对其饮料容器材质之能源耗用量之评估。1980年代起，美国能源部开始分析各产业制程的能源流与物质流(Energy and Material Flows)，此即生命周期评估之前身。于2002年，世界高峰会提出促进较可持续的消费与生产模式之呼吁，联合国环境规划总署(UNEP)与SETAC共同合作，推行为期十年的生命周期计划(Life Cycle Initiative)，使LCA与生命周期思考(Life Cycle Thinking)能实际应用至产业生产及政府决策之中。

1.2 周期内涵盖内容

建筑物的生命周期(Life Cycle)意为从建筑物出生到灭亡的时间，建筑物生命周期评估LCA则为，建筑物从建材的生产、建材运输、建造施工、营运使用、维护更新到废弃拆除等阶段，所有过程的环境影响评估，如图1所示。[1][2]

图1：建筑物生命周期中各阶段涵盖内容

2建筑生命周期内二氧化碳评估

建筑生命周期中各阶段涵盖之内容细分，可以发现建筑物有别于一般工业产品，具有复杂且庞大的生命周期体系，必须将研究对象与范围限缩，清楚考虑生命周期各别阶段，再整合各别阶段的相关研究，如此才能使建筑生命周期的考虑更为精确与周全，国内室内装修生命周期评估方式也主要由生命周期概念而衍生。

2.1 中国大陆方面的研究

在中国大陆方面，于萍等人认为传统的线性划分已经不能满足可持续发展的要求，且在计算住宅建筑碳排放时应侧重主要排放阶段，并考虑建筑以外的一些影响因素。[2]李兵对低碳建筑技术体系与碳排放测算方法进行了研究，对英国、美国、德国、日本以及我国低碳建筑的建设情况进行了分析和对比，提出构建我国低碳建筑管理模式，应包含低碳目标规划、低碳组织保障、低碳技术保障、低碳节能效果测评等内容；并总结现有低碳技术，将其分为10大系统，140余项技术，建立低碳建筑技术体系，便于建筑物进行低碳技术的选取。[3]吴东东以保障性住房为研究对象，基于BIM建立了详细的Revit模型，并利用统计的工程量数据结合碳排放计算的方法进行碳排放计算，并通过实际项目的计算实例进行钢结构与混凝土结构对比分析。[4]曲建升等人对中国各类居民住房单位面积碳排放因子进行了科学评估，综合运用中国1982-2011年相关统计数据，对2010年中国31个省区居民住房建筑固定碳排放量进行的区域分析，发现中国居民住房建筑物固定碳排放总量存在明显的东西差异，总体表现为东南发达省份排放总量高，西北欠发达省份排放总量低；人均排放量以中东部尤其是东南沿海省、市较高，西北、东北地区较低，大致可以沿东北--西南走向划界，界线以上区域碳排放总量以及人均排放量较低，界线以下区域排放总量及人均排放量都较高。[5]

2.2 中国台湾方面的研究

台湾方面，欧文生依据联合国IPCC组织(跨国间气候变迁小组)所采用的方法，以能源消耗量与二氧化碳排放量作为环境负荷量的评量目标方法，建立本土性建筑物室内装修环境负荷量数据库，并调查住宅类与办公类实际案例做解析与印证。[6]赵又婵建立本土百货公司室内建材耗能数据；针对百货公司常见室内装修型态，建立约50项装修建材二氧化碳排放量数据库。[7]萧圣谋分析案例装修建材之整体碳排量，讨论了不同建材所产生之碳量以提出减碳对策。[8]徐均昊调查分析案例并建立整建工程碳排放评估模块。[9]

此外，D.Z. Li等人从收集探讨许多相关研究之文献整理，建立出一套住宅建筑生命周期的碳排放评估公式以中国案例作为探讨，与国内不同的观点为缺少修缮阶段事项，提供出之公式为住宅建物的碳排量为建材准备和建筑施工、建筑营运、建筑拆除以及废弃处理，计算方式为建材单位面积加乘机具使用耗能或运输耗能、使用年限等。其分析案例结果，住宅建筑的碳排放量有90%的排放量集中于建材准备阶段和建筑营运阶段。[10]

3 总结

综上所述，目前不乏建筑物生命周期碳排放评估相关之研究，但应用方式多以量测图说代入公式计算，其方式计算过程自由度高，可是过程不易透明化，且二维图说必须对照各项图面才可得知量测的尺寸长、宽、高度，以及设计样式细节等，当遇到图说数量庞大或者变更设计时，则必须重头量测计算，此方式效率不佳且计算过程繁复，因而容易产生计算错误或遗漏计算之情形。若能将计算事项与图面结合，且能显示建筑模型与计算项目，不但可以让计算过程更方便、透明化，图面信息的立体化与连动性之功能，使变更图面时也跟着量据尺寸也随之更变，故能让计算过程简化、提升效率。

[1] 低碳建筑联盟网： http://www.lcba.org.tw/，2017年7月获取

[2] 于萍，陈效逑，马禄义.住宅建筑生命周期碳排放研究综述[J].建筑科学，2011，27(4)：9-12，35

[3] 李兵.低碳建筑技术体系与碳排放测算方法研究[J].华中科技大学博士论文，2012

[4] 吴东东.基于BIM的绿色建筑分析及碳排放计算的应用研究[J].哈尔滨工业大学硕士论文，2015。

[5] 曲建升，王莉，邱巨龙.中国居民住房建筑固定碳排放的区域分析[J].西部资源与环境，2014，50(2)：200-207

[6] 欧文生.建筑物室内装修环境负荷评估之研究[J].国立成功大学硕士毕业论文，2000

[7] 赵又婵.百货公司室内装修生命周期二氧化碳排放量评估[J].国立成功大学硕士论文，2004

[8] 萧圣谋.室内装修建材二氧化碳减量对策之研究—以新成屋为例[J].大学硕士论文，2013

[9] 徐均昊.集合住宅室内装修整建工程二氧化碳排放评估之研究[J].国立高雄第一科技大学硕士论文，2013

[10] D.Z. Li， H.X. Chen， et al. A methodology for estimating the lifecycle carbon efficiency of a residential building[J]. Building and Environment, 2013, 59(1): 448-455