建筑物生命周期及其碳排放的評(píng)估研究綜述

熊輝 廣東景龍建設(shè)集團(tuán)有限公司 監(jiān)事會(huì)主席、博士、副教授

建筑物生命周期及其碳排放的評(píng)估研究綜述

熊輝 廣東景龍建設(shè)集團(tuán)有限公司 監(jiān)事會(huì)主席、博士、副教授

本文簡(jiǎn)要介紹了建筑物的生命周期評(píng)估LCA以及該周期內(nèi)建筑碳排放的評(píng)估。針對(duì)前者，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)與ISO-14040的解釋定義，給出了生命周期評(píng)估LCA的示意圖；針對(duì)后者，介紹了中國(guó)大陸與臺(tái)灣的主要研究成果。

生命周期；評(píng)估；碳排放

1. 建筑生命周期評(píng)估

1.1 相關(guān)評(píng)估政策

建筑物的生命周期評(píng)估來(lái)自國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO-14040生命周期評(píng)估LCA(Life Cycle Assessment)的原則與架構(gòu)。ISO-14040的解釋定義為產(chǎn)品在生命過(guò)程中(from Cradle to Grave)，從原料取得、制造過(guò)程、使用與廢棄等階段，評(píng)估各階段所產(chǎn)生的環(huán)境沖擊，而所謂環(huán)境沖擊為能源的使用、資源的耗用、污染排放等。生命周期評(píng)估的概念應(yīng)用，可追溯至1969年，美國(guó)可口可樂公司委托中西部研究所對(duì)其飲料容器材質(zhì)之能源耗用量之評(píng)估。1980年代起，美國(guó)能源部開始分析各產(chǎn)業(yè)制程的能源流與物質(zhì)流(Energy and Material Flows)，此即生命周期評(píng)估之前身。于2002年，世界高峰會(huì)提出促進(jìn)較可持續(xù)的消費(fèi)與生產(chǎn)模式之呼吁，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃總署(UNEP)與SETAC共同合作，推行為期十年的生命周期計(jì)劃(Life Cycle Initiative)，使LCA與生命周期思考(Life Cycle Thinking)能實(shí)際應(yīng)用至產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)及政府決策之中。

1.2 周期內(nèi)涵蓋內(nèi)容

建筑物的生命周期(Life Cycle)意為從建筑物出生到滅亡的時(shí)間，建筑物生命周期評(píng)估LCA則為，建筑物從建材的生產(chǎn)、建材運(yùn)輸、建造施工、營(yíng)運(yùn)使用、維護(hù)更新到廢棄拆除等階段，所有過(guò)程的環(huán)境影響評(píng)估，如圖1所示。[1][2]

圖1：建筑物生命周期中各階段涵蓋內(nèi)容

2建筑生命周期內(nèi)二氧化碳評(píng)估

建筑生命周期中各階段涵蓋之內(nèi)容細(xì)分，可以發(fā)現(xiàn)建筑物有別于一般工業(yè)產(chǎn)品，具有復(fù)雜且龐大的生命周期體系，必須將研究對(duì)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(guān)研究，如此才能使建筑生命周期的考慮更為精確與周全，國(guó)內(nèi)室內(nèi)裝修生命周期評(píng)估方式也主要由生命周期概念而衍生。

2.1 中國(guó)大陸方面的研究

在中國(guó)大陸方面，于萍等人認(rèn)為傳統(tǒng)的線性劃分已經(jīng)不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，且在計(jì)算住宅建筑碳排放時(shí)應(yīng)側(cè)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(duì)低碳建筑技術(shù)體系與碳排放測(cè)算方法進(jìn)行了研究，對(duì)英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、日本以及我國(guó)低碳建筑的建設(shè)情況進(jìn)行了分析和對(duì)比，提出構(gòu)建我國(guó)低碳建筑管理模式，應(yīng)包含低碳目標(biāo)規(guī)劃、低碳組織保障、低碳技術(shù)保障、低碳節(jié)能效果測(cè)評(píng)等內(nèi)容；并總結(jié)現(xiàn)有低碳技術(shù)，將其分為10大系統(tǒng)，140余項(xiàng)技術(shù)，建立低碳建筑技術(shù)體系，便于建筑物進(jìn)行低碳技術(shù)的選取。[3]吳東東以保障性住房為研究對(duì)象，基于BIM建立了詳細(xì)的Revit模型，并利用統(tǒng)計(jì)的工程量數(shù)據(jù)結(jié)合碳排放計(jì)算的方法進(jìn)行碳排放計(jì)算，并通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目的計(jì)算實(shí)例進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)比分析。[4]曲建升等人對(duì)中國(guó)各類居民住房單位面積碳排放因子進(jìn)行了科學(xué)評(píng)估，綜合運(yùn)用中國(guó)1982-2011年相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)2010年中國(guó)31個(gè)省區(qū)居民住房建筑固定碳排放量進(jìn)行的區(qū)域分析，發(fā)現(xiàn)中國(guó)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(xiàn)為東南發(fā)達(dá)省份排放總量高，西北欠發(fā)達(dá)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(qū)較低，大致可以沿東北--西南走向劃界，界線以上區(qū)域碳排放總量以及人均排放量較低，界線以下區(qū)域排放總量及人均排放量都較高。[5]

2.2 中國(guó)臺(tái)灣方面的研究

臺(tái)灣方面，歐文生依據(jù)聯(lián)合國(guó)IPCC組織(跨國(guó)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(huán)境負(fù)荷量的評(píng)量目標(biāo)方法，建立本土性建筑物室內(nèi)裝修環(huán)境負(fù)荷量數(shù)據(jù)庫(kù)，并調(diào)查住宅類與辦公類實(shí)際案例做解析與印證。[6]趙又嬋建立本土百貨公司室內(nèi)建材耗能數(shù)據(jù)；針對(duì)百貨公司常見室內(nèi)裝修型態(tài)，建立約50項(xiàng)裝修建材二氧化碳排放量數(shù)據(jù)庫(kù)。[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(chǎn)生之碳量以提出減碳對(duì)策。[8]徐均昊調(diào)查分析案例并建立整建工程碳排放評(píng)估模塊。[9]

此外，D.Z. Li等人從收集探討許多相關(guān)研究之文獻(xiàn)整理，建立出一套住宅建筑生命周期的碳排放評(píng)估公式以中國(guó)案例作為探討，與國(guó)內(nèi)不同的觀點(diǎn)為缺少修繕階段事項(xiàng)，提供出之公式為住宅建物的碳排量為建材準(zhǔn)備和建筑施工、建筑營(yíng)運(yùn)、建筑拆除以及廢棄處理，計(jì)算方式為建材單位面積加乘機(jī)具使用耗能或運(yùn)輸耗能、使用年限等。其分析案例結(jié)果，住宅建筑的碳排放量有90%的排放量集中于建材準(zhǔn)備階段和建筑營(yíng)運(yùn)階段。[10]

3 總結(jié)

綜上所述，目前不乏建筑物生命周期碳排放評(píng)估相關(guān)之研究，但應(yīng)用方式多以量測(cè)圖說(shuō)代入公式計(jì)算，其方式計(jì)算過(guò)程自由度高，可是過(guò)程不易透明化，且二維圖說(shuō)必須對(duì)照各項(xiàng)圖面才可得知量測(cè)的尺寸長(zhǎng)、寬、高度，以及設(shè)計(jì)樣式細(xì)節(jié)等，當(dāng)遇到圖說(shuō)數(shù)量龐大或者變更設(shè)計(jì)時(shí)，則必須重頭量測(cè)計(jì)算，此方式效率不佳且計(jì)算過(guò)程繁復(fù)，因而容易產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤或遺漏計(jì)算之情形。若能將計(jì)算事項(xiàng)與圖面結(jié)合，且能顯示建筑模型與計(jì)算項(xiàng)目，不但可以讓計(jì)算過(guò)程更方便、透明化，圖面信息的立體化與連動(dòng)性之功能，使變更圖面時(shí)也跟著量據(jù)尺寸也隨之更變，故能讓計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)化、提升效率。

[1] 低碳建筑聯(lián)盟網(wǎng)： 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(xué)，2011，27(4)：9-12，35

[3] 李兵.低碳建筑技術(shù)體系與碳排放測(cè)算方法研究[J].華中科技大學(xué)博士論文，2012

[4] 吳東東.基于BIM的綠色建筑分析及碳排放計(jì)算的應(yīng)用研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文，2015。

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

[6] 歐文生.建筑物室內(nèi)裝修環(huán)境負(fù)荷評(píng)估之研究[J].國(guó)立成功大學(xué)碩士畢業(yè)論文，2000

[7] 趙又嬋.百貨公司室內(nèi)裝修生命周期二氧化碳排放量評(píng)估[J].國(guó)立成功大學(xué)碩士論文，2004

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

[9] 徐均昊.集合住宅室內(nèi)裝修整建工程二氧化碳排放評(píng)估之研究[J].國(guó)立高雄第一科技大學(xué)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