建筑物生命周期及其碳排放的評估研究綜述

熊輝 廣東景龍建設集團有限公司 監事會主席、博士、副教授

建筑物生命周期及其碳排放的評估研究綜述

熊輝 廣東景龍建設集團有限公司 監事會主席、博士、副教授

本文簡要介紹了建筑物的生命周期評估LCA以及該周期內建筑碳排放的評估。針對前者，根據相關文獻與ISO-14040的解釋定義，給出了生命周期評估LCA的示意圖；針對后者，介紹了中國大陸與臺灣的主要研究成果。

生命周期；評估；碳排放

1. 建筑生命周期評估

1.1 相關評估政策

建筑物的生命周期評估來自國際標準化組織ISO-14040生命周期評估LCA(Life Cycle Assessment)的原則與架構。ISO-14040的解釋定義為產品在生命過程中(from Cradle to Grave)，從原料取得、制造過程、使用與廢棄等階段，評估各階段所產生的環境沖擊，而所謂環境沖擊為能源的使用、資源的耗用、污染排放等。生命周期評估的概念應用，可追溯至1969年，美國可口可樂公司委托中西部研究所對其飲料容器材質之能源耗用量之評估。1980年代起，美國能源部開始分析各產業制程的能源流與物質流(Energy and Material Flows)，此即生命周期評估之前身。于2002年，世界高峰會提出促進較可持續的消費與生產模式之呼吁，聯合國環境規劃總署(UNEP)與SETAC共同合作，推行為期十年的生命周期計劃(Life Cycle Initiative)，使LCA與生命周期思考(Life Cycle Thinking)能實際應用至產業生產及政府決策之中。

1.2 周期內涵蓋內容

建筑物的生命周期(Life Cycle)意為從建筑物出生到滅亡的時間，建筑物生命周期評估LCA則為，建筑物從建材的生產、建材運輸、建造施工、營運使用、維護更新到廢棄拆除等階段，所有過程的環境影響評估，如圖1所示。[1][2]

圖1：建筑物生命周期中各階段涵蓋內容

2建筑生命周期內二氧化碳評估

建筑生命周期中各階段涵蓋之內容細分，可以發現建筑物有別于一般工業產品，具有復雜且龐大的生命周期體系，必須將研究對象與范圍限縮，清楚考慮生命周期各別階段，再整合各別階段的相關研究，如此才能使建筑生命周期的考慮更為精確與周全，國內室內裝修生命周期評估方式也主要由生命周期概念而衍生。

2.1 中國大陸方面的研究

在中國大陸方面，于萍等人認為傳統的線性劃分已經不能滿足可持續發展的要求，且在計算住宅建筑碳排放時應側重主要排放階段，并考慮建筑以外的一些影響因素。[2]李兵對低碳建筑技術體系與碳排放測算方法進行了研究，對英國、美國、德國、日本以及我國低碳建筑的建設情況進行了分析和對比，提出構建我國低碳建筑管理模式，應包含低碳目標規劃、低碳組織保障、低碳技術保障、低碳節能效果測評等內容；并總結現有低碳技術，將其分為10大系統，140余項技術，建立低碳建筑技術體系，便于建筑物進行低碳技術的選取。[3]吳東東以保障性住房為研究對象，基于BIM建立了詳細的Revit模型，并利用統計的工程量數據結合碳排放計算的方法進行碳排放計算，并通過實際項目的計算實例進行鋼結構與混凝土結構對比分析。[4]曲建升等人對中國各類居民住房單位面積碳排放因子進行了科學評估，綜合運用中國1982-2011年相關統計數據，對2010年中國31個省區居民住房建筑固定碳排放量進行的區域分析，發現中國居民住房建筑物固定碳排放總量存在明顯的東西差異，總體表現為東南發達省份排放總量高，西北欠發達省份排放總量低；人均排放量以中東部尤其是東南沿海省、市較高，西北、東北地區較低，大致可以沿東北--西南走向劃界，界線以上區域碳排放總量以及人均排放量較低，界線以下區域排放總量及人均排放量都較高。[5]

2.2 中國臺灣方面的研究

臺灣方面，歐文生依據聯合國IPCC組織(跨國間氣候變遷小組)所采用的方法，以能源消耗量與二氧化碳排放量作為環境負荷量的評量目標方法，建立本土性建筑物室內裝修環境負荷量數據庫，并調查住宅類與辦公類實際案例做解析與印證。[6]趙又嬋建立本土百貨公司室內建材耗能數據；針對百貨公司常見室內裝修型態，建立約50項裝修建材二氧化碳排放量數據庫。[7]蕭圣謀分析案例裝修建材之整體碳排量，討論了不同建材所產生之碳量以提出減碳對策。[8]徐均昊調查分析案例并建立整建工程碳排放評估模塊。[9]

此外，D.Z. Li等人從收集探討許多相關研究之文獻整理，建立出一套住宅建筑生命周期的碳排放評估公式以中國案例作為探討，與國內不同的觀點為缺少修繕階段事項，提供出之公式為住宅建物的碳排量為建材準備和建筑施工、建筑營運、建筑拆除以及廢棄處理，計算方式為建材單位面積加乘機具使用耗能或運輸耗能、使用年限等。其分析案例結果，住宅建筑的碳排放量有90%的排放量集中于建材準備階段和建筑營運階段。[10]

3 總結

綜上所述，目前不乏建筑物生命周期碳排放評估相關之研究，但應用方式多以量測圖說代入公式計算，其方式計算過程自由度高，可是過程不易透明化，且二維圖說必須對照各項圖面才可得知量測的尺寸長、寬、高度，以及設計樣式細節等，當遇到圖說數量龐大或者變更設計時，則必須重頭量測計算，此方式效率不佳且計算過程繁復，因而容易產生計算錯誤或遺漏計算之情形。若能將計算事項與圖面結合，且能顯示建筑模型與計算項目，不但可以讓計算過程更方便、透明化，圖面信息的立體化與連動性之功能，使變更圖面時也跟著量據尺寸也隨之更變，故能讓計算過程簡化、提升效率。

[1] 低碳建筑聯盟網： http://www.lcba.org.tw/，2017年7月獲取

[2] 于萍，陳效逑，馬祿義.住宅建筑生命周期碳排放研究綜述[J].建筑科學，2011，27(4)：9-12，35

[3] 李兵.低碳建筑技術體系與碳排放測算方法研究[J].華中科技大學博士論文，2012

[4] 吳東東.基于BIM的綠色建筑分析及碳排放計算的應用研究[J].哈爾濱工業大學碩士論文，2015。

[5] 曲建升，王莉，邱巨龍.中國居民住房建筑固定碳排放的區域分析[J].西部資源與環境，2014，50(2)：200-207

[6] 歐文生.建筑物室內裝修環境負荷評估之研究[J].國立成功大學碩士畢業論文，2000

[7] 趙又嬋.百貨公司室內裝修生命周期二氧化碳排放量評估[J].國立成功大學碩士論文，2004

[8] 蕭圣謀.室內裝修建材二氧化碳減量對策之研究—以新成屋為例[J].大學碩士論文，2013

[9] 徐均昊.集合住宅室內裝修整建工程二氧化碳排放評估之研究[J].國立高雄第一科技大學碩士論文，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