新老建筑全生命周期碳排放量研究综述

摘要：全球碳排放量攀升，温室效应加剧，为推动绿色发展，我国于2020年提出碳达峰与碳中和的“双碳”战略。在能源制度改革的大背景下，各行业不断衍生出新业态、新机会，以建工领域为例，建筑全生命周期碳排放的把控是响应“双碳”战略的关键。本文检索了近年来国内外建筑全生命周期碳排放的相关研究，从全生命周期的阶段划分和建筑碳排放的计算方法两方面入手，总结归纳其研究成果，提出针对于新老建筑全生命周期减碳的前景展望。

关键词：“双碳”战略；全生命周期；碳排放

ReviewonLifeCycleCarbonEmissionStudiesofNewandOldBuildings

LiFeiyaoLiuZhifeng*ZhangXingyueYangShuangZhongWen

SchoolofArchitecturalEngineering，JinlingInstituteofTechnologyJiangsuNanjing211169

Abstract：Globalcarbon emissionsarerisingandthegreenhouseeffectisintensifying.Topromotegreendevelopment，Chinahasproposeda"dualcarbon"strategyofcarbonpeakingandcarbonneutralityin2020.Underthebackgroundofenergysystemreform，newbusinessformsandnewopportunitieshavebeenderivedfromvariousindustries.Takingtheconstructionindustryasanexample，thecontrolofcarbonemissionsinthewholelifecycleofbuildingsisthekeyinresponsetothe"dualcarbon"strategy.Thispapersearchesforrelevantresearchonthewholelifecyclecarbonemissionsofbuildingsathomeandabroadinrecentyears，summarisestheresearchresultsfromthedivisionofthewholelifecyclestagesandthecalculationmethodsofbuildingcarbonemissions，andputsforwardtheprospectofcarbonreductioninthewholelifecycleofnewandoldbuildings.

Keywords："Dual-carbon"strategy;wholelifecycle;carbonemissions

自1992年联合国气候变化框架公约（FCCC）颁布至今，控制温室气体排放、延缓全球变暖趋势等气候变化问题已成为全球各国共同关心的重要议题。据《全球现状报告2018》统计，建筑行业消耗的能源占全球终端能源消费总量的36%，产生的碳排放占全球能源相关碳排放总量的近40%[1]。2020年，我国建筑业增加值占国内生产总值的7.0%[2]，但建筑业碳排放量占全国碳排放总量的51.3%[3]，建筑行业所面临的减排压力日趋严峻。

2020年，我国提出“将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”[4]。贯彻落实建筑工程领域的“双碳”战略，是党和国家全面推进“中国式现代化”的工作内容之一[5]，不仅关系民生福祉，更关乎民族未来。

将全生命周期评价方法引入建筑工程领域，可以从源头到终端把控建筑全生命周期内各个环节的能源消耗与废弃物排放，最终促进建筑行业的可持续发展。

1建筑全生命周期评价体系的建立和阶段的划分

1.1生命周期评价体系的建立

生命周期评价（LCA）作为一种评价方法，主要被用来衡量某产品从原材料获取到设计、制造、使用、循环利用和最终处理等，定量计算、评价产品实际、潜在消耗的资源和能源以及排出的环境负荷[6]。这一方法自1990年起就已经被应用于建筑工程领域，并成为评价建筑环境影响的一项重要支撑工具[7]。

1990年，国际环境毒理学和化学学会（SETAC）率先对生命周期评价概念进行了系统的阐释，它将其定义为：一种通过对产品、生产工艺及活动的物质、能量的利用及造成的环境排放进行量化和识别而进行环境负荷评价的过程，既是对评价对象能量和物质消耗及环境排放进行环境影响评价的过程，也是对评价对象改善其环境影响的机会进行识别和评估的过程；自1993年起，国际标准化组织（ISO）也相继开展了一系列有关生命周期评价的研究，并将其定义为：对产品系统整个生命周期的输入、输出及潜在环境影响的汇集和评价[8]。

1.2建筑全生命周期的阶段划分

近年来，国内外学者就建筑全生命周期的阶段划分展开积极研究，但由于各项研究存在不同的假设前提和限制条件，因此，不同学者对于建筑全生命周期的阶段划分方式也存在观点上的分歧。图1为国内外学者关于建筑全生命周期阶段划分问题的观点。

综合上述研究，虽然不同学者在建筑全生命周期的阶段划分这一问题上观点迥异，但综合分析来看，其划分的大体思路基本一致。对于绿色节能技术欠缺的老旧建筑和普及并采用绿色节能技术的新兴建筑而言，两者间的碳排放量差异存在于建筑全生命周期的每一阶段。以刘念雄等的划分方式为例，在建材准备阶段，不同建材的原材料获取及其制作过程是影响其碳排放差异的主要因素；在建造施工阶段，碳排放差异主要体现在建材的装配方式和建筑的装修方式上；建筑的使用和维护阶段是绿色节能技术发挥其优势的主要阶段，主要体现在建筑对于声能、光能、热能、生态能等能源的利用及能源的回收循环等方面；在建筑拆卸阶段，拆卸方式的不同、废弃物处置方式的不同都是影响这一阶段碳排放的因素。

2建筑全生命周期碳排放量的计算

2.1国际主要建筑碳排放计算标准

自上世纪以来，随着建筑碳排放的相关研究的不断深入，目前国际上关于建筑生命周期的评价体系种类繁多、生命周期的阶段划分标准不一，导致建筑全生命周期碳排放量的计算方法也不尽相同。此外，造成计算方法差别的主要因素还包括：建筑功能、建筑材料、碳排放源清单的详细程度、与建筑有关的外界环境因素等。从20世纪末开始，各个国家和国际组织积极展开有关建筑碳排放的理论研究并制定了相关标准[9]。2006年，联合国环境规划署（UNEP）联合多家国际研究机构发布“碳排放通用指标”；2007年，美国暖通空调制冷工程师协会（ASHRAE）发布“碳排放计算工具”[10]；2008年，德国推出第二代可持续建筑评估体系[11]；2013-2014年，中国碳排放交易试点地区上海市、深圳市、北京市将建筑物温室气体排放纳入温室气体排放核算与报告的范畴之中[12]；2019年，中国住房和城乡建设部发布《建筑碳排放计算标准》[13]。

2.2国际认可度较高的3种建筑碳排放计算方法

目前，国际上认可度较高的关于碳排放量的计算方法主要有3种，分别是：排放因子法、质量平衡法和实测法[14]，均已广泛应用于不同排放源类型的碳排放估算。表1为这三种方法的对比。

值得一提的是，由中国住房和城乡建设部发布的《建筑碳排放计算标准》中所采用的方法为排放系数法。

2.3建筑全生命周期中各阶段碳排放量占比

无论采用何种计算方法、针对何种类型的建筑，建筑全生命周期各阶段碳排放的比例构成是类似的，主要体现为：运行、使用和维护阶段所占的比例最大，而供暖、用电、通风是此阶段碳排放的主要影响因素。除此以外，其它阶段碳排放所占的比例均较低，建材生产阶段一般不超过15%，拆除处置阶段所产生的碳排放一般不超过20%，由于废弃物回收利用等因素的影响，此阶段的碳排放量甚至可能为较低的负值[15]。

3对于我国建筑碳排放量的思考

3.1我国建筑全生命周期的阶段划分

在充分考虑我国建筑的实际现状的前提下，结合国内外研究成果，以全生命周期划分的完整性为原则，以建筑可持续发展的“双碳”战略为目标，笔者认为，我国建筑的全生命周期可以划分为以下5个阶段：1）建材生产和运输阶段：包括原材料的加工提取、生产装配、运输能耗等；2）建筑建造阶段：包括建筑的施工与装修、机械设备能耗等；3）建筑运行阶段：由建筑本身的运行能耗和周围绿地的负碳排放效应综合决定；4）建筑维护阶段：包括建筑使用过程中的维护、翻新等；5）建筑拆除和处置阶段：包括建筑主体及建筑设备的拆除、运输、处置、回收等。

3.2我国建筑全生命周期碳排放量的计算

笔者认为，基于排放系数法而颁布的GB/T51366－2019《建筑碳排放计算标准》[13]（以下简称标准）对于我国建筑全生命周期碳排放量的计算及分析具有规范和指导意义。

标准规定，在计算建筑全生命周期碳排放时，将全生命周期划分为建筑设计、建材生产、建材运输、建筑建造、建筑运行、建筑拆除共计6个阶段分别进行碳核算，并汇总得到建筑全生命周期碳排放量。表2以标准为依据，总结出的建筑全生命周期各阶段碳排放量计算方法。

结合标准，我们更应明确的是，基于建筑全生命周期碳排放量的计算结果深入研究其数据特点，可以根据各阶段碳排放占总量的比例重点关注或简略分析全生命周期中某阶段的碳排放。

4对于新老建筑全生命周期减碳的展望

4.1老旧建筑全生命周期减碳策略

针对老旧建筑而言，绿色节能技术的普及率较低是导致其碳排放量难以控制的主要原因，且建筑由于受到已设计建造落成的因素限制，因此其全生命周期减碳的重心应放在建筑维护阶段和建筑拆除处置阶段：

（1）在建筑维护阶段，最大程度地将绿色节能技术融入翻新维护的过程中：①结合建筑自身特点及场地周围的地形条件，深入探索可再生资源的利用率和替代率，改善老旧建筑能源结构；②从围护结构方面入手，改善建筑隔热保温、遮光遮阳、通风采光等性能，通过被动技术降低建筑总体能耗；③引入垂直绿化、空中花园、景观水池等新兴生态绿化技术，形成生物气候缓冲带，改善建筑微环境，提升生态系统碳汇能力[16]。

（2）在建筑拆除处置阶段，①尽可能减少建筑物拆除所制造的建筑垃圾与废弃物污染，在科学、安全的前提下降低拆除和运输过程中的设备能耗；②对建筑拆除产生的垃圾、废弃物进行深度分类，评估其回收价值，最大限度地提高资源的循环利用率，促进低碳循环；③按照绿色修复要求，制定并落实全过程环境保护与资源节约计划，实现建筑业可持续发展。

4.2新兴建筑全生命周期减碳策略

针对新兴建筑而言，随着绿色节能技术的推广和运用，越来越多的问题也逐渐浮出水面。（1）在建筑所处的用地范围内，其生态系统的物质循环与能量流动往往不受限于建筑本身的用地边界，因而，划定建筑碳排放系统的范围，明确碳排放控制与治理边界的责任划分有助于缓解建筑碳排放问题的矛盾与模糊之处；（2）使用新材料、新技术对于降低建筑碳排放具有里程碑意义，但与此同时也面临着建造成本的全方位提高，低碳与低成本之间的衡量指标的空缺还有待弥补[17]。表3为结合现有研究及建筑实际，为建筑全生命周期内各个阶段提出的减碳策略。

结语

全生命周期作为衡量和量化环境负荷的工具，不同研究对于建筑全生命周期的阶段划分虽然存在差异，但都是建立在充分考虑建筑主体及建筑内外部环境的基础之上，覆盖了建筑完整的生命周期，为建筑全生命周期碳排放量的计算分析提供了灵活性与便利性。而碳排放的计算方法及其在建筑领域的应用，无论是在理论方法方面还是案例分析方面，都具有较高的探索价值和研究意义。

目前，中国正处于“双碳”战略实施的关键时期，无论是从建筑行业的责任角度，还是全面协调可持续发展的生态平衡角度，建立科学规范的建筑全生命周期碳排放量计算模型，全面系统地分析新老建筑碳排放量影响因素，有的放矢地制定新老建筑全生命周期减碳的优化策略，对于我国“双碳”战略的践行具有深远的现实意义。

参考文献：

• IEA，UNEP.2018GlobalStatusReport：Towardsazero-emission，efficientandresilientbuildingsandconstructionsector，2018.
• HuangL，KrigsvollG，JohansenF，<i>etal</i>.Carbonemissionofglobalconstructionsector[J].RenewableandSustainableEnergyReviews，2017，81：1906-1916.

[3]中国建筑节能协会能耗统计专委会.中国建筑能耗研究报告2020[J].建筑节能（中英文），2021，49（2）：1-6.

[4]习近平.在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话[J].中华人民共和国国务院公报，2020，（28）：5-7.

• 习近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗——在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[M].北京：人民出版社，2022：23.
• 谢林明，陈冲.浅析涉及生命周期评价（LCA）方法的发明创造的客体问题[J].专利代理，2021，（01）：58-61.
• JamesFava.Willthenext10yearsbeasproductiveinadvancinglifecycleapproachesasthelast15years？[J].TheInternationalJournalofLifeCycleAssessment，2006，11（S1）：6-8.
• 尚春静，张智慧.建筑生命周期碳排放核算[J].工程管理学报，2010，24（01）：7-12.
• 马进伟，欧阳林皓，陈茜茜.典型博物馆建筑全生命周期碳排放核算分析[J].安徽建筑大学学报，2023，31（01）：50-55.
• 张时聪，徐伟，孙德宇.建筑物碳排放计算方法的确定与应用范围的研究[J].建筑科学，2013，29（02）：35-41.
• 卢求.探求“低碳”建筑的中国发展之路[J].城市开发，2009（24）：46-47.
• 鲁传一.公共建筑运营企业温室气体排放核算方法探讨[J].气候变化研究进展，2016，12（03）：230-235.
• 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑碳排放计算标准：GB/T51366—2019[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.
• 孙晓涵，吴杰.建筑全生命周期碳排放核算模型和减碳措施[J].四川水泥，2022，（04）：100-101+104.
• GianBlengini.Lifecycleofbuildings，demolitionandrecyclingpotential：AcasestudyinTurin，Italy[J].BuildingandEnvironment，2009，44（2）：319-330.
• 朴世龙，何悦，王旭辉，等.中国陆地生态系统碳汇估算：方法、进展、展望[J].中国科学：地球科学，2022，52（06）：1010-1020.
• 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（04）：9-12+35.

基金项目：2023年度大学生创新项目“新老建筑全生命周期碳排放量对比及优化策略”（202313573014Z）

作者简介：李非遥（2003—），女，汉族，江苏连云港人，金陵科技学院建筑工程学院建筑学专业本科在读。

*通讯作者：刘志峰（1975—），男，汉族，江西赣州人，金陵科技学院建筑工程学院院长，教授，硕士生导师，主要从事建筑与景观规划设计研究。