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以下内容来源于碳领导论坛Carbon Leadership Forum，下文简称CLF

隐含碳量化

隐含碳量化是评估高效益减排方案的关键，它能识别对项目最具影响力且成本最优的隐含碳削减路径。诚如行业箴言所言：”无法量化，则无从管理”。开展隐含碳量化需采用名为生命周期评估（LCA）的方法论体系。

生命周期评估

生命周期评估（LCA）是一套用于衡量建筑、产品或过程在完整生命周期内（从原材料开采到报废处置）环境影响的方法论体系。该体系通过多维度指标进行影响测算，包括全球变暖潜势、酸化潜势、富营养化潜势、雾霾形成潜势及臭氧消耗潜势等。其中全球变暖潜势（GWP）即为量化隐含碳的核心指标，其计量单位为千克二氧化碳当量（kg CO₂e）。”二氧化碳当量”中的”当量”（即”e”）意指将甲烷等其他温室气体纳入核算，并基于其相对于二氧化碳的辐射值统一折算为等效的CO₂影响。

生命周期阶段

建筑及建筑材料的生命周期（见图1）可划分为四个主要阶段：

A:产品与施工阶段

B:使用阶段

C:废弃处置阶段

D:系统边界外的正向效益与负向影响

建筑与产品层级生命周期评估

在建筑行业中，建筑师通常接触的生命周期评估主要涵盖两个层级：

• 建筑层级LCA，通常称为全建筑生命周期评估（WBLCA）。
• 产品或材料层级LCA，通常通过环境产品声明（EPD）进行公示。EPD由LCA专业从业人员与产品制造商共同编制。

1.  全建筑生命周期评估（WBLCA）

全建筑生命周期评估（WBLCA）可对整体建筑的隐含碳影响进行量化分析，其范围涵盖项目中全部建材，或特定子系统（如结构体系及/或围护结构）在建筑全生命周期内的影响。与能耗模拟类似，建筑师及其顾问团队应在设计全过程中持续开展WBLCA，以动态优化建筑设计决策。

本节将阐述生命周期评估（LCA）的四个关键步骤，并提供全建筑生命周期评估（WBLCA）的专项操作指南。

步骤一：目标与范围界定

目标

明确评估目标对于确定全建筑生命周期评估（WBLCA）的实施动因与操作方法至关重要。以下是WBLCA的若干常见目标

•  通过对比不同设计方案的隐含碳足迹来评估建筑设计决策；
• 满足监管要求或绿色建筑认证标准，例如国际生命力未来研究所（ILFI）的零碳认证或LEED BD+C v4版本的建筑生命周期影响减排信用；或
• 借助第三方基准或基准建筑，对标评估建筑的隐含碳表现。

范围界定

在生命周期评估（LCA）的范围界定阶段，需明确功能描述、参照单位、研究期年限及系统边界四大要素。

功能描述。通常包含：

• 项目用途类型（如商业、住宅、学校等）与建筑形态（如低层、中层或高层）
• 技术要求：通常由建筑规范及其他标准与评级体系界定。
• 功能要求：通常由业主项目需求文件界定，例如住宅单元数量或最低功能配置要求。
• 使用模式（如预期使用人数）；
• 参考使用年限（如建筑预期寿命）。

为比对不同研究中的全建筑生命周期评估（WBLCA）结果，各建筑须具备统一的功能描述——即功能等效原则。

参照单位。全建筑生命周期评估（WBLCA）结果通常按建筑总量及单位建筑面积双轨呈现。美国建筑师学会环境委员会（AIA COTE）要求采用kg CO₂e/㎡这一标准参照单位，因其具备三项优势：实现不同形态规模建筑的碳排比对，支持单项目或多项目间的排放追踪，并兼容其他建筑性能核算体系。

研究期年限。研究期年限界定了生命周期评估（LCA）的时间边界，通常以年为单位计量。该参数对LCA结果影响显著，因其直接决定建筑材料（尤其是室内构件）维护与更换所产生的影响规模。

系统边界。系统边界界定需评估的物理范畴、生命周期阶段及影响类型。具体影响类别将在步骤三详细说明。

全建筑生命周期评估（WBLCA）的物理范畴存在显著差异：部分评估仅涵盖结构体系，或结构及围护体系，而更完整的评估则可能包含结构、围护、室内装修以及机电管道（MEP）系统。鉴于多数LCA通过BIM集成工具实施，建筑师常需负责确保物理范畴纳入适宜的构件组成。

生命周期范畴界定所包含的评估阶段。该范畴通常由LCA工具预设，因此建筑师应确保所选工具的生命周期范畴符合评估目标。最低范畴要求因标准或评级体系而异，具体范畴指南参见表1。

对于隐含碳，最佳实践是（至少）包含模块A1-A5、B2-B4和C1-C4。若未包含模块B和C，则不应进行不同材料类型（例如木结构与混凝土结构）之间的比较。

模块D应用于单独报告以下信息：

• 生物碳储存或效益
• 回收效益（通常指金属）

这些数据被归入模块D，因其发生在建筑生命周期之外。

步骤二：清单

创建全建筑生命周期清单需收集材料的类型和数量，这些材料应属于第一步确定的物理范围组成部分。

现有若干与设计深度融合的LCA工具，其核心功能正是实现这一目——它们不仅提高了工程量计算的准确性，还能将构件描述（如100平方英尺的木框架墙，立筋间距为16英寸）转换为离散的单项材料用量（如200公斤软木烘干板材）。

根据项目阶段和交付方式的不同，承包商或可提供材料清单。

进行全建筑生命周期评估时可能需要补充清单信息以确定具体场景参数，例如运输数据和材料更新频率（即使用寿命）。根据所选工具的不同，这些信息可能会由LCA系统主动提示输入。

步骤三：环境影响评估

在此步骤中，需将第二步获取的材料数量与各类材料对应的环境影响因子相乘，并将计算结果进行建筑整体汇总。除非您是经验丰富的LCA从业者，否则通常需要借助全建筑生命周期评估工具来完成第三步（及第二步）工作。更多内容请参阅《隐含碳测算工具》章节。

若需对比不同评估结果，建议在整个项目中持续使用同一款工具。请务必按生命周期阶段分类呈现影响评估结果，这种分类方式将有助于结果的解读。具体示例参见图2。

示例计算

100 kg 钢铁x0.43 kg CO₂e/kg 钢铁=43 kg CO₂e

50 kg 玻璃x1.064 kg CO₂e/kg 玻璃=53.2 kg CO₂e

 

步骤四：结果解读

热点分析。在初步浏览LCA结果后，建议首先按建筑构件、材料类型和/或生命周期阶段进行环境影响细分，并将结果可视化。这有助于识别哪些建筑构件、材料及生命周期阶段是建筑总体环境影响的主要贡献源。该方法被称为”热点分析”或”贡献度分析”。

误差核查。可通过两种方式实现：一是将结果与类似范围的LCA研究进行比对（参见步骤2），二是对结果进行”现实检验”，核查高影响因子与大宗物料是否对总体影响产生显著贡献。

将您的研究与具有相同系统边界（如相同的生命周期阶段与物理范围）及使用类型的基准研究进行比对，也有助于确认结果是否处于合理的数量级。 相关方法请参阅《建筑基准》章节，各类隐含碳基准值参见表2。

结果解析。为深化对评估结果的理解，可进行以下分析：（1）敏感性分析——识别对结果影响最大的变量；（2）不确定性分析——探究高不确定性变量如何影响整体结果的可靠度。执行分析时，只需调整目标变量、重新运行LCA并评估结果差异即可。

形成结论。结论应明确说明是否达成LCA评估目标，并涵盖所有重要发现与关键结论。

开展验证（可选步骤）。验证指由外部专家或机构对LCA研究进行同行评审以确认结果可靠性。尽管全建筑生命周期评估很少开展此项工作，且内部设计研究无需验证，但当LCA用于公开声明环境绩效时，关键性评审能为研究质量提供重要监督保障。

建筑基准

基准指标为评估建筑相对性能建立参考标准。以能源使用强度（EUI）基准为例，该指标常用于衡量运营能耗。目前在北美地区，建筑全生命周期评估基准体系的开发工作尚未广泛推行。

定期开展全建筑生命周期评估的建筑设计公司可为不同项目类型建立企业专属基准。在全公司范围内推行WBLCA建模标准，将显著提升这些基准数据在误差核查与隐含含碳减排追踪方面的应用价值。例如，企业可推动各项目采用统一的物理范围、生命周期阶段及LCA工具。

2. 环境产品声明

环境产品声明（EPD）是记录特定材料或产品生命周期评估结果的标准化文件。EPD基于产品LCA编制，其范围至少涵盖产品原料获取、运输及生产阶段（A1-A3阶段）的环境影响。因此，EPD能有效反映那些注重材料与能源效率、优先使用低碳能源的制造与供应链策略。

环境产品声明（EPD）需经第三方核查，并受产品类别规则（PCR）约束。PCR是针对特定产品或产品系列制定的操作规范与指南，明确规定了从业人员应如何执行该产品类别EPD的生命周期评估。

环境产品声明存在多种分类形式：

• 行业通用型EPD反映多家制造商系列产品的典型生产影响。该类EPD提供的产品碳足迹数据特异性最低，不可用于产品间比较，但有助于了解产品的基准影响水平。
• 产品特定型EPD记录特定制造商及其多个生产设施对某一具体产品造成的环境影响。
• 工厂特定型EPD属于产品特定型EPD的细分类型，其环境影响数据可精准溯源至单一制造商及生产工厂。该类EPD由2017年颁布的《清洁采购加州法案》首创。

这些EPD类型主要根据两项标准进行区分：

• 哪些生产设施与企业贡献了数据？
• 数据与产品供应链的匹配精度如何？换言之，这些数据能在多大程度上真实反映实际供应链状况？

核查清单：该EPD是否适用于产品比较？

（需同时满足待比对各产品的EPD下列全部条件，方可进行公平比较。）

• 功能等效（如强度、刚度、保温性能等）
• 基于同一产品类别规则（PCR）制定
• 包含相同生命周期阶段
• 产品替换不会引发设计方案或施工装配的连带变更

若未能满足全部条件但仍需进行产品比较，则应采用全建筑生命周期评估（WBLCA）或其他分析工具，而非直接使用环境产品声明（EPD）。

请根据表3判断应选用全建筑生命周期评估（WBLCA）还是环境产品声明（EPD）以实现您的目标。

材料基准

CLF发布的《材料基准报告》根据当前最优公开数据，采用高值、中值（典型值）与低值（可达值）三类指标，呈现产品类别内的碳排放波动概况。这些数值综合考虑变异性和不确定性，共同反映了同类产品中大多数项目的隐含碳影响预期区间。

3. 隐含碳测算工具

本节简要介绍可供建筑师评估建筑及建筑材料的各类工具。

工具选择

各类工具在目标定位、适用对象、成本投入及软件类型方面存在显著差异。以下是工具选型时需关注的几项关键区别特征。

BIM集成。BIM集成式LCA工具是嵌入Revit等BIM软件的插件工具。此类工具通过从BIM模型中自动提取清单数据，实现LCA流程的局部自动化，既增强了与设计流程的整合度，也降低了人工算量可能产生的误差。

背景数据。生命周期清单（LCI）是记录构成材料或产品生产过程的各类排放量的数据集。

不同工具可能采用不同的生命周期清单（LCI），由于计算结果会存在差异，掌握各工具所用的具体数据集至关重要。

生命周期清单（LCI）数据库由政府部门、非政府机构及私营组织创建并维护。美国公共数据集范例包括联邦LCA共享库和USLCI，私营数据库代表则为GaBi。

地理范围。生命周期清单（LCI）可涵盖不同地域范围（如北美与欧洲）。理想情况下，工具中的数据集应与项目所在地理区域相匹配。

生命周期范围。若用于报告全建筑生命周期评估（WBLCA）结果，工具必须包含A、B、C三个阶段，并可选择性包含D阶段。

工具分类

1）计算工具

计算工具通常是基于在线平台或电子表格的简易工具，专为实现精准快速的专项决策而设计。

建筑计算工具可帮助设计师快速把握隐含碳的数量级范围。这类工具通常在建模开始前的早期设计阶段最具实用价值。

尽管建筑计算工具具有实用价值，但通常无法满足标准或评级体系对隐含碳报告的合规要求。例如LEED v4等评级体系明确规定需使用全建筑LCA工具而非测算工具，除非某特定工具已通过政策或体系的合规性认证。

示例： Build Carbon Neutral, Athena EcoCalculator

专项材料或组件计算工具可协助设计师快速评估针对单一材料（如木材）或建筑组件（如幕墙）的设计方案与采购决策。

范例： Kaleidoscope, Upstream Forestry & Carbon LCA Tool

2）综合设计LCA工具

综合设计LCA工具既可集成至建筑师惯用的设计软件，也可作为独立工具运行。

全建筑生命周期工具（WBLCA）。此类工具具备特定功能，使用户能够以适当的精细度（涵盖材料类型与数量）便捷建立整体建筑模型，并自动执行计算生成LCA结果。

范例（北美）： Tally (Revit的插件), One Click LCA, Athena Impact Estimator Assembly-specific

专项建筑组件设计工具。现有部分工具专为追踪和管理特定物理范围（如结构系统或建筑立面）的隐含碳而开发。

范例： Beacon, Building and Habitats object Model (BHoM)

3）产品选型/采购工具

此类工具通过收集环境产品声明（EPD）等产品数据，建立比较机制以辅助用户完成产品或供应商的遴选。

范例：Embodied Carbon in Construction Calculator (EC3)

4）专业LCA分析软件

专业LCA分析软件主要供生命周期评估专家及顾问使用，其应用范围涵盖所有产品类别，而非仅限于建筑领域。该软件通常兼具两大功能：既用于生成环境产品声明（EPD）所依据的底层评估数据，也为多数全建筑LCA工具提供背景数据集。

范例：SimaPro, OpenLCA, GaBi

点击阅读原文可以进入Carbon Leadership Forum的网站了解更多。

参考文献

1. American Institute of Architects (AIA) Committee on the Environment (COTE). (2021). AIA COTE Top Ten, 2021 Call for  Entries.   https://content.aia.org/sites/default/files/2020-11/STN20_COTE-call-for-entries_v03.pdf
2. Carlisle, S., Waldman, B., Lewis, M., and Simonen, K. (2021). 2021 Carbon Leadership Forum Material Baseline Report. (version 2). Carbon Leadership Forum, University of Washington. Seattle, WA. July 2021. http://hdl.handle. net/1773/47141

作者：Meghan Lewis, Monica Huang, Stephanie Carlisle, Kate Simonen