國內(nèi)外建筑物生命周期碳排放度量進展

李德智　崔鵬　歐曉星

摘要：作為社會碳排放總量的重要組成部分，建筑物生命周期碳排放的度量是其降低和交易的基礎(chǔ)。文章從度量階段、度量方法、度量工具等三個方面，引介國內(nèi)外建筑物生命周期碳排放度量研究現(xiàn)狀。研究發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)外學者大多將建筑物生命周期劃分為材料生產(chǎn)、建造施工、使用維護、拆除等四個階段；度量方法比較多，其中碳排放系數(shù)法應(yīng)用最廣；度量建筑物生命周期碳排放的專用工具較少，但國內(nèi)外綠色建筑評價體系大多將碳排放作為一個重要因素。進而，展望進一步的研究方向，包括統(tǒng)一度量邊界、融合BIM技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：排放；生命周期；建筑物；度量工具

近年來，二氧化碳在內(nèi)的溫室氣體大量排放引致了嚴重的環(huán)境問題，影響了人類的生存和發(fā)展。建筑物在建材生產(chǎn)、運輸、建造、使用、維護、拆除等生命周期都產(chǎn)生二氧化碳，使得建筑業(yè)與工業(yè)、交通運輸業(yè)一起成為全社會碳排放的三大重要源頭。據(jù)統(tǒng)計，全球36%的二氧化碳源自建筑業(yè)，我國建筑業(yè)二氧化碳排放量也占社會總排放量的40%左右。因此，降低建筑物生命周期碳排放量，發(fā)展綠色環(huán)保的低碳建筑的任務(wù)迫在眉睫，這都需要全面、客觀地度量建筑物生命周期碳排放。近年來，隨著“低碳經(jīng)濟”、“低碳建筑”、“節(jié)能減排”等思想理念的深入人心，以及“碳關(guān)稅”、“碳標簽”、“碳交易”、“碳期權(quán)”、“碳匯”、“碳基金”、“碳盤查”等新名詞的風生水起和大行其道，多國政府、組織機構(gòu)和業(yè)界學者基于不同的數(shù)據(jù)源，運用多樣的計算方法，多方位地度量建筑物的碳排放。本文擬從建筑物碳排量度量的生命周期階段劃分、度量方法、評價標準3個方面，總結(jié)國內(nèi)外已有相關(guān)研究的進展和不足，并展望可能的研究方向。

一、 國外相關(guān)研究進展

1. 度量階段。由于研究內(nèi)容、側(cè)重點、目的等不同，國外學者對建筑物生命周期碳排放階段的劃分不盡相同，但大多采用材料生產(chǎn)、建造施工、使用維護、拆除及材料處置4個階段，如表1所示。有的研究將建筑物生命周期中的某個階段進一步分成兩個或多個環(huán)節(jié)，如將使用階段細分為運行和維護兩個部分或?qū)⒔ㄖ芷诮K結(jié)分為拆除和建材處置兩個階段；而有的研究則將幾個階段整合成一個階段，如將建筑材料的原料提取及加工過程納入建造階段或?qū)⒕S護階段和拆除階段合并分析。

2. 度量方法。國外眾多學者度量建筑物生命周期整體或個別階段碳排量時主要采用碳排放系數(shù)法，其計算原理簡單、所需數(shù)據(jù)較少、計算結(jié)果直觀且精讀較高，特別適用于度量單個建筑生命周期碳排放。但是，建筑的復雜性、地域性、可復制性差等特點，給應(yīng)用碳排放系數(shù)法時相關(guān)數(shù)據(jù)的收集帶來較多困難。而且，碳排放系數(shù)是社會平均水平下的統(tǒng)計平均值，受技術(shù)水平、生產(chǎn)狀況、能源使用情況、工藝過程等因素的影響大，區(qū)域性和時效性等特點顯著，也是碳排放系數(shù)法受質(zhì)疑的重要原因。目前，國外使用較廣泛的度量模型如表2所示。

3. 度量工具。近年來，許多政府、組織機構(gòu)制定專門度量碳排放的標準或技術(shù)體系，如表3中的碳排放通用指標。此外，國際上許多度量建筑物可持續(xù)發(fā)展能力的標準或技術(shù)體系將碳排放作為一個重要因素。譬如表3中英國的BREEAM，包含二氧化碳排放量、低或零碳技術(shù)等四個子項的能源類別所占的權(quán)重比達19%，并建立了材料碳排放因子庫。日本的CASBEE從建筑環(huán)境效率定義出發(fā)，通過相關(guān)措施降低環(huán)境負荷所產(chǎn)生的負面效果并據(jù)此評估建筑物運營能耗、可回收建材等項目，從而達到減少建筑材料生命周期二氧化碳排放的目的。

二、 國內(nèi)相關(guān)研究進展

1. 度量階段。同國外研究相類似，在度量建筑生命周期碳排放時，國內(nèi)學者對建筑物碳排放度量的研究也基本遵循材料生產(chǎn)、建造施工、使用維護、拆除及材料處置4個階段的思路，如表4所示。在這四個大的階段的劃分之下，部分學者根據(jù)研究重點和計算方法將部分階段進一步細分，或?qū)⑵渲械牟糠蛛A段加以合并。

2. 度量方法。雖然起步較晚，我國學者對碳排放度量方法的研究也較為深入，只是限于數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計方法等原因，除臺灣地區(qū)較多地運用生產(chǎn)線直接能耗統(tǒng)計法外，我國大多數(shù)學者采用碳排放系數(shù)法，研究熱點如表5所示。可見國內(nèi)研究建筑物碳排放的視野跨度比較大，從建筑單體到住區(qū)，再到與宏觀經(jīng)濟的關(guān)系。少數(shù)學者在碳排放系數(shù)法的基礎(chǔ)上開始探索BIM等新興技術(shù)手段在碳排放度量中的應(yīng)用。此外，實測法雖然準確度高，但由于其實驗條件、數(shù)據(jù)分析處理等較為苛刻，在核算建筑物碳排放時應(yīng)用很少，多數(shù)為鍋爐燃燒過程中廢氣污染物的核算以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、森林生態(tài)系統(tǒng)碳排放量的估算。

3. 度量工具。與發(fā)達國家相比，我國對綠色建筑、低碳建筑的研究啟動晚很多。自20世紀90年代后期開始，我國兩岸三地的相關(guān)組織機構(gòu)才陸續(xù)制定了一系列碳排放計量標準，見表6。在這些評價標準中，作為低碳建筑營建和管理的指導性文件，香港和臺灣的標準在各自區(qū)域內(nèi)有所應(yīng)用。大陸地區(qū)的深圳市率先推出量化規(guī)范，其他標準大多尚未應(yīng)用于實踐。

三、 結(jié)論及展望

建筑物生命周期碳排放是社會碳排放總量的重要組成部分，其度量是建筑業(yè)節(jié)能減排、建設(shè)領(lǐng)域碳交易、發(fā)展低碳建筑等活動的基礎(chǔ)，也是國內(nèi)外可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的研究熱點之一。總結(jié)國內(nèi)外建筑物生命周期碳排放度量相關(guān)研究，可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外通常將建筑物的生命周期劃分為材料生產(chǎn)、建造施工、使用維護、拆除等四個階段，多使用碳排放系數(shù)法度量建筑物生命周期碳排放，度量工具的構(gòu)建尚處于百家爭鳴階段。相對我國而言，國外在建筑物生命周期碳排放度量方面的研究起步早，已從提出碳排放度量的理論方法轉(zhuǎn)為構(gòu)建碳排放度量的工具軟件，度量的建筑類型、規(guī)模等也逐步擴展，碳排放因子庫的構(gòu)建取得積極進展。

對比國內(nèi)外度量建筑物生命周期碳排放的研究進展，可知我國建筑物生命周期碳排放度量尚處于起步階段，建議未來的研究方向包括：

（1）加強政府、學術(shù)機構(gòu)、學者們之間的研究協(xié)作，針對不同的評價目的和階段，統(tǒng)一建筑物碳排量測算階段及測算邊界，避免重復計算或遺漏。

（2）將可持續(xù)、可循環(huán)的思想應(yīng)用在建筑物生命周期的每一個環(huán)節(jié)，充分考慮建筑物生命周期中的直接、間接碳排放以及碳匯效應(yīng)。

（3）借鑒美國、英國、日本等發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，通過激勵建筑材料生產(chǎn)企業(yè)測算并標注材料碳排放系數(shù)等手段，建立健全我國建筑物碳排放因子數(shù)據(jù)庫。

（4）融合BIM等新興技術(shù)，以及建設(shè)項目造價軟件、能耗分析軟件等，分別度量建筑物生命周期各階段的碳排放度量，建立智能化度量建筑物生命周期碳排放的集成平臺。

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基金項目：高等學校博士學科點專項科研基金（項目號：20120092120019）。

作者簡介：李德智，東南大學土木工程學院副教授、碩士生導師，東南大學博士，美國馬里蘭大學訪問學者（博士后）；崔鵬，東南大學土木工程學院碩士生；歐曉星，東南大學土木工程學院講師、博士生。

收稿日期：2014-05-13。