解码建筑“碳足迹”：从建造到拆除的全周期分析
以下内容来源于碳领导论坛Carbon Leadership Forum，下文简称CLF
建筑温室气体排放可分为运营碳排放和隐含碳排放两大类：运营碳指建筑物运行能耗产生的排放；隐含碳则涉及建筑物全生命周期内的建材生产及施工过程所产生的排放。
生命周期评估（Life cycle assessment, LCA）是衡量隐含碳的公认方法论。该体系通过系统化方法，评估建筑、产品或流程从原材料开采到报废处置的完整周期内对环境产生的影响。凭借其标准化且严谨的评估框架，LCA能够在从早期设计到采购实施的各个环节，为决策者提供科学依据以优化碳减排方案。在政策层面，建筑物生命周期评估已成为合规性要求——既要满足建筑隐含碳的披露规定，也需符合相关性能标准（更多内容请参阅https://carbonleadershipforum.org/building-ec-performance-reqs/）。
生命周期评估（LCA）可量化建筑全生命周期内的温室气体排放——以全球变暖潜值(Global warming potential) 为计量指标，同时评估其他环境与人体健康影响，如酸化效应、富营养化及雾霾形成等。该体系通过生命周期阶段（产品阶段、施工阶段、使用阶段、废弃阶段）和模块划分（A1、A2等）对建筑生命周期进行细分，从而清晰呈现各类环境影响的产生时段。
图1 生命周期阶段与模块通过对建筑全周期进行细分，既能够呈现环境影响的发生时段，也有助于明确评估所涵盖的具体环节。
1. 建筑隐含碳计量方法论
建筑生命周期评估存在多种术语表述，其主要区别在于涵盖的生命周期阶段与环境影响范围：
- 建筑全生命周期评估（Whole building LCA, WBLCA）采用从摇篮到坟墓（A-C模块）的评估模式，除全球变暖潜值外，还可评估雾霾形成、富营养化等多元环境影响。
- 全生命周期碳评估（Whole-life carbon assessment, WLCA）专注于碳排放维度（即全球变暖潜值），同时涵盖隐含碳与运营碳，通过核算所有建筑相关碳排放，为权衡运营减排与隐含碳减排提供评估依据。
- 前期碳分析(Upfront carbon analysis)专注于建筑物投入使用前产生的排放，包括材料生产、运输及施工活动（A1-A5模块）相关碳排放。
在制定具体的生命周期评估政策时，决策者须明确界定评估范围并规范成果申报要求。
2. 建筑碳核算，追踪低碳设计成效
建筑隐含碳减排不存在普适性策略。其减排路径通常可归纳为四大范畴：
1 通过适应性改造和材料再利用延长既有建筑寿命，实现“少建多复用”的减排路径。
2 通过减少单位材料（或楼面面积）消耗实现同等建筑功能，践行“轻量化与集约化”建造理念。
3 材料及构件替代是指用低碳替代方案置换高碳材料、构件或系统。
4 采购低碳产品需通过功能等效比对，在不同产品或厂商中择优选取碳排放更低的方案。
这些策略在具体项目中的适用性因建筑用途、地理条件、高度及其他因素而异，且由于建筑系统的复杂性，不同减排策略的实际成效较难直接比对。
3. 生命周期评估采用什么数据？
生命周期评估模型综合采用通用数据与项目特定数据源。除需由项目团队提供的材料用量数据外，下述多数数据均可通过建筑LCA工具获取。
- 材料用量数据记录所用材料的种类与数量，通常可在设计阶段通过BIM软件获取（或在施工后由承包商提供）。
- 运输数据（包括供应链中的材料运输距离及运输工具）可用于修正LCA工具中的通用估算值。
- 施工数据（如现场用电、用水、设备能耗以及土方开挖、拆除及建造过程中的燃料消耗）可由承包商采集并应用于LCA。部分工具与LCA标准已涵盖此类影响的默认估算值。
- 使用及报废情景数据涵盖材料使用方式、时间节点与耐久年限，为计算填埋场排放及其他环境影响提供依据。
- 排放因子用于量化单位材料或工序在生命周期内的环境影响（例如：每立方米3000psi混凝土排放262千克二氧化碳当量，每公吨装配式钢板排放1730千克二氧化碳当量）1。这些数据源自其他LCA研究、公共数据库（如美国生命周期清单数据库）、商业LCA软件与数据库，或来自环境产品声明（Environmental product declarations, EPDs）。
LCA从业者需选取最契合建筑特性的可用数据源。随着建筑趋近竣工，项目数据将愈发精准；而在早期阶段，则需采用行业均值或区域数据。值得注意的是，当数据精度提升时，实现大幅减排的决策窗口却在收窄——因此，尽管”竣工数据”估算最为精确，却最难促成实质性的隐含碳减排。
图2. 建筑生命周期评估数据流转与政策合规示意图。（）标注区域代表其范围界定、最低数据要求及其他准则由国际标准和或政策设定。虚线表示视供应情况适用条件而定。
4. 政策指引核心领域
政策须提供清晰明确的指引，尤其在现有标准差异显著的领域，例如：
- 需要纳入的生命周期阶段与模块范围（如A1-A5、A-C等）。
- 需涵盖的建筑构件范围（如结构系统、围护系统、内装系统、设备管道系统）。
- 需明确的单位面积隐含碳核算基准：包括建筑面积界定标准、计量方法与核算指标（如：千克二氧化碳当量/平方米）。其中需特别规定地下停车场面积是否计入核算范围。
- 需设定的参考研究年限（Research study period, RSP）。参考研究期界定生命周期评估的时间边界，其中60年为最常用基准年限。
- 需明确生命周期评估涵盖项目设计与施工的哪些阶段。
图3. 政策须明确界定应纳入的生命周期阶段范围。对于要求进行建筑全生命周期评估或全寿命碳评估的政策，建议将A1-A5、B1、B4及C3-4模块作为评估范围，此举可在纳入关键影响与数据可得性之间取得平衡。在建议的模块中，A5（施工阶段影响）与B1（使用阶段排放，含制冷剂）是当前评估工具存在显著差距的环节
5. 标准与指南是确保一致性与质量的核心要素
EN、ISO、ASHRAE及ICC等国际标准经由开放式利益相关方流程制定——由产业界、学术界、非政府组织及政府专家组成的技术委员会，通过共识机制共同确立标准的核心范畴与具体内容。
明确要求遵循的国际LCA标准及相关指南，对于保持评估一致性及政策合规性具有关键作用。此类要求还能促进评估工具与从业人员之间的规范统一。鉴于建筑领域尚未形成统一的LCA标准范本，各司法管辖区必须制定直接采用量化标准（如下文所述）的政策路径，而非依赖标准范本的推行。
截至2024年5月，国际通行的建筑全生命周期评估标准主要有两大体系：全球适用的ISO 21931-1与欧洲标准EN 15978。其他重要标准包括英国皇家特许测量师学会（RICS）发布的《建筑环境全生命周期碳评估》——该标准适用于建筑及基础设施领域，其规范更为详尽。此外，《建筑全生命周期评估国家指南》作为加拿大的指导性文件，在EN 15978基础上制定，已被加拿大多项政策列为参考依据。
BSR/ASHRAE/ICC 240P标准《生命周期温室气体量化规范》（暂定2025年发布）将确立建筑全寿命碳评估方法论，用于量化与申报建筑全生命周期内的隐含碳及运营碳排放。该标准将为政策法规及相关标准体系提供技术参照。此外，RESNET 1550标准也在同步制定中，旨在为低层住宅提供专项评估体系。
建筑全生命周期评估、全寿命碳评估或前置碳分析所得成果，可作为合规性证明（如：单位面积最大二氧化碳当量）。为保障与减排目标或基准线的可比性，政策必须通过三重机制确保建模规范统一：遵循国际公认标准、要求采用符合标准的评估工具，并在必要时补充实施指南。
以温哥华市《建筑附则》为例，其强制要求从业者遵循EN 15978:2011标准及加拿大国家研究委员会《建筑全生命周期评估指南》1.0版（2021年）。此外，该市还针对本地”常规施工”实践提供了具体界定指引，包括标准建材组合、混凝土配比类型及材料使用年限等。伦敦市则通过《伦敦计划》明确规定从业者需同时遵从EN 15978:2011标准与英国皇家特许测量师学会《建筑环境全生命周期碳评估专业标准》。
建筑生命周期评估政策指引清单
注：本清单内容仅涉及建筑生命周期评估本身。若需了解更多政策案例与实施指南，请参阅《建筑尺度隐含碳绩效要求》专题文件。https://carbonleadershipforum.org/building-ec-performance-reqs/
最低要求：
- 强制要求遵循公认的计算与建模标准指引，例如待发布的BSR/ASHRAE/ICC 240P《生命周期温室气体量化规范》。
- 须提供标准化申报模板。其最低要求应包括：生物源碳与模块D数据须独立申报；全球变暖潜值需按建筑系统与生命周期阶段进行分项披露。
- 须明确界定评估工作须开展的具体设计或施工阶段节点。
- 需明确政策要求涵盖的生命周期范围、建筑构件范畴、参考研究期及建筑面积界定标准。各类评估的建议规范如下：
最佳实践：
- 建议建立集中式申报数据库以整合评估成果
- 须执行精细化申报规范，包括按建筑构件分级申报（参照OmniClass表21，第三层级）及材料用量数据专项申报。
- 须实施数据质量评估并强制披露背景数据集。
- 须就特殊议题提供补充指引，例如生物源碳与碳化作用的核算方法。
- 须列明符合参照标准的推荐工具清单。
- 须为设计师与施工方提供生命周期评估及数据采集的标准化培训课程。
- 若要求与基准线比对，须提供”常规情景”的详细描述与核算指引。了解更多差异化政策案例请参阅https://carbonleadershipforum.org/building-ec-performance-reqs/。
专业术语表
隐含碳 Embodied Carbon
由用于建筑物、道路和其他基础设施的建筑材料在其制造、运输、安装、维护和处置过程中产生的温室气体排放。“隐含碳”、“隐含碳排放”和“隐含排放”这些术语可以互换使用。
全球变暖潜势 Global warming potential (GWP)
通过全生命周期评估的产品或过程对气候变化的潜在影响。GWP以二氧化碳当量单位报告，是追踪隐含碳的公认指标。
环境产品声明 Environmental product declaration (EPD)
标准化、独立验证的文件，基于产品生命周期评估（LCA）报告建筑产品的环境影响。EPD 必须符合国际标准，并遵循每个产品类别的规则。
在建筑生命周期评估的背景下，EPD 通常必须与其他更通用的数据源相结合，以涵盖 A1-A3 之外的生命周期阶段的影响，并且最适合用于评估已建成的项目。
参考文献
- Waldman, B., Hyatt, A., Carlisle, S., Palmeri, J., and Simonen, K. (2023). 2023 Carbon Leadership Forum North American Material Baselines (version 2). Carbon Leadership Forum, University of Washington. Seattle, WA. August 2023.
关键标准
- EN 15978:2011 建筑工程的可持续性——建筑物环境性能评估（即将更新）
- ISO 21931-1:2022 建筑物和土木工程的可持续性——第 1 部分：建筑物
- 皇家特许测量师学会（RICS）《建筑环境全生命周期碳评估》第 2 版（2023 年）
- 拟议的 BSR/ASHRAE/ICC 标准 240P——生命周期温室气体排放量化
作者：Meghan Lewis，Brad Benke，Steph Carlisle，Michelle Lambert
平面设计：Sindhu Raju
