綠色建材基于LCA的環境協調性評價指標體系研究

馬麗萍 蔣 荃 趙春芝

（中國建筑材料科學研究總院，中國建筑材料檢驗認證中心有限公司，北京 100024）

1 前言

伴隨著“綠色奧運”的成功舉行，“綠色”日益成為人們現代生活的重要追求。綠色建材的研發與評價，不僅是人類社會可持續發展的必然要求，也是現代材料科學與技術的新發展。提高綠色建材在建筑中的使用率是建筑可持續發展的必然歸宿。然而，我國目前綠色建筑和綠色建材各自獨立發展，二者之間并沒有形成有機的聯系，導致出現綠色建筑選材和綠色建材應用兩難的局面。因此，研究、建立并完善綠色建材分析評價方法成為目前亟待解決的綠色建筑關鍵技術之一。

本文在對我國各類建材及產品的使用性、功能性、安全性，以及全生命周期中資源、能源消耗和污染物排放情況等進行深入調查分析的基礎上，系統的開展了綠色建材分析評價方法的研究，提出了綠色建材的定義，著重闡述了綠色建材基于生命周期分析（LCA）的環境協調性影響評價指標體系,以期為綠色建材的識別與選取提供指導性原則。

2 綠色建材的定義與評價模型

2.1 綠色建材的定義

綠色建材的理念已經深入人心，人類對綠色建材的要求日益迫切，也基于綠色理念不斷創造著更多、更好的建筑材料。然而，關于綠色建材的詳細定義至今沒有一個全面、確切的表述。目前國內有關綠色建材的定義只有在1999年“首屆全國綠色建材發展與應用研討會”上提出的：綠色建材是指采用清潔生產技術，少用天然資源和能源，大量使用工業或城市固體廢棄物生產的無毒害、無污染、無放射性，有利于環境保護和人體健康的建筑材料[1]。

該定義涵蓋了節能、利廢等內容，也突出了安全健康的要求，但并未將資源、環境意識貫穿或滲透于建筑材料的整個生命周期中。此外，除了資源環境屬性和安全健康性以外，人們對綠色建材的需求還包括在日常生活中具有消磁、消聲、調光、調溫、防火、隔熱、抗靜電甚至可調節人體機能等各種先進功能。作為一種材料，如若不考慮功能性，而僅僅追求其環保性，那么這種材料對人類而言也是毫無意義的。因此，上述關于綠色建材定義的表述并不恰當。

綠色建材的概念屬于系統分析的問題，是使用性、功能性、安全性和生命周期環境協調性等四個屬性的有機統一的整體。基于這一理念，綠色建材的定義可概括為：具有滿足使用要求的優異性能或最佳使用性能、優良的特殊功能性、安全健康性以及全生命周期中對地球環境負荷最小的建材。這要求我們在建筑材料的選擇、生產和使用中應從人類社會的長遠利益出發，以滿足人類社會的可持續發展為最終目標，同時更好的挖掘建筑材料的潛在功能，使建筑材料具有盡可能高的使用性能和使用價值。

2.2 綠色建材綜合評價體系

綠色建材評價體系的建立應遵循科學性與實用性相結合的原則。基于綠色建材的概念內涵，結合我國建材工業的具體情況，制定綠色建材評價體系應考慮以下六個原則：①國家產業政策允許生產，且符合國家或行業制定的基本質量與環保標準，是綠色建材評價的先決條件；②綠色建材評價體系應針對我國自身的地域、經濟、社會及技術水平現狀，兼顧建材產業的實際情況，充分體現其實用性和可操作性，并盡可能與國際接軌。③應根據綠色建材的定義，綜合其使用性、功能性、安全性和生命周期環境協調性四個方面確立評價指標體系。④充分利用我國現有的產品標準、環保標準，及其他各類技術標準，并以此作為綠色建材評價的依據；⑤綠色建材評價指標的確定應有階段性和動態性，應充分體現國內的先進水平，同時又要適當考慮我國現有總體生產技術水平的限制。隨著生產技術水平的不斷提高和完善，應對評價指標進行相應的調整和完善；⑥綠色建材應具有等級制，應根據不同水平分成若干等級，便于管理[2]。

基于以上原則，通過對建筑材料的使用性、功能性、安全性和生命周期環境協調性四個方面綜合研究，構建了“使用性子系統”、“功能性子系統”、“安全性子系統”、“生命周期環境協調性子系統”四個子系統，并對評價體系目前所處的環境狀況（包括現行標準、科技發展因素等）及四個子系統之間的相互關系進行了理論分析，提出了綠色建材綜合評價體系結構框架（如圖1所示）。

圖1 綠色建材綜合評價體系結構框架

各類產品均有相應的產品質量標準，產品的使用性子系統即為產品質量標準中所規定的各個基本使用性能指標的集合。產品滿足相應的使用性要求是對其進行綠色度評價的先決條件。產品的功能性子系統是產品除符合標準一般要求外還具有的一些附加功能屬性的集合，如產品的電磁屏蔽性、抗菌性、調溫調濕性、改善空氣質量等等，諸如此類特殊功能更好的滿足了人們對居住的舒適度需求。產品的安全性子系統是國家有明確法律法規限定的建筑材料中所含有毒有害物質的限量參數的集合。與使用性子系統類似，安全性子系統也是綠色建材評價的先決條件。此外，在綠色建材的研究與評價中，一個很關鍵的問題是“產品生命周期中對資源和環境系統的影響和評價問題”，即產品的生命周期環境協調性子系統評價。目前，較為流行的方向是采用生命周期分析的基本思想與原則進行環境協調性評價。

3 建材工業LCA研究與發展現狀

LCA研究及以LCA為基礎的相關研究（LCA具體方法步驟見圖2），已經滲透到產品開發、生產管理、采購與消費、資源管理、廢棄物管理、區域規劃，乃至工業技術研發等各個層面，成為國際社會實現低碳經濟和可持續發展的重要的理論和方法基礎。在我國，LCA及其相關應用研究的發展也非常迅速，并力爭與國際發展趨勢保持一致。ISO 14040系列標準早被等同轉換為國標，Ⅲ型環境聲明國家標準GB/T 24025和生態設計國家標準GB/T 24062已頒布實施，碳足跡排放評價規范（PAS 2050）也已引入中國，并試圖建立中國的碳足跡排放評價標準。

就建材工業而言，LCA個案研究已經深入到各類建材產品，針對水泥[3]、玻璃[4]、陶瓷[5]、墻材[6]、鋼鐵[7]、鋁[8]、塑料[9]等量大面廣的建材產品，形成了相對完善的環境負荷數據庫，初步建立了生命周期評價指標體系。此外，建材III型環境聲明作為有效地市場刺激機制，也獲得較快的發展，相關標準體系正在建立與完善。首批建材產品生命周期評價技術規范標準《生命周期評價技術規范文件——浮法玻璃》和《生命周期評價技術規范文件——建筑裝飾復合板》已由中國建筑材料檢驗認證中心制定。水泥產品生命周期評價技術規范標準《生命周期評價技術規范文件——通用水泥》和等同轉換《ISO21930：Building construction - Sustainability in building construction - Environmental declaration of building products》制定的國家標準《建筑物—建筑物的可持續性—建材產品的環境聲明》已列入計劃。諸如以上標準與舉措的制定、實施極大的推動了我國建材行業LCA方法及其應用的研究，也為建材與建筑業實施節能減排和發展低碳經濟奠定了良好的基礎。

LCA研究雖然在我國取得了一定進展，但受時間、研究基礎及研究條件等各方面因素的限制，LCA研究成果仍缺乏系統化，很多基礎數據缺乏。加之由于沒有相關法規政策的引導或強制性標準作支撐，在企業內部產品生命周期環境協調性評價及生態設計未能成為企業的例行行為，眾多與環境負荷有關的數據仍處于封鎖、不被公開或未監控的狀態。同時，由于相關宣傳工作不到位，大部分企業對LCA、生態設計、III型環境聲明和碳足跡等還比較陌生，嚴重影響了企業參與的積極性，給LCA及相關技術的研究、發展造成了諸多障礙，也給建材與建筑業節能減排的實施帶來了很多困難。

圖2 LCA具體步驟

4 綠色建材基于LCA的環境協調性評價指標體系

綠色建材綜合評價體系從產品的使用性、功能性、安全性和生命周期環境協調性四方面著手，系統、客觀、定量的評價產品。其中生命周期環境協調性是指從產品系統的整個生命周期評價其資源、能源消耗與環境污染物排放。

眾所周知，LCA的實施不僅需要足夠的數據基礎作支撐，同時依賴于現行的產品LCA評價標準，而目前對于多數建材產品而言，尚缺乏相應門類的生命周期評價技術規范標準。因此，鑒于研究的可操作性，本文綜合運用 “Ⅲ型環境聲明法” 和“檢查清單法”兩種評價模式。對于目前已存在相應門類產品生命周期評價技術規范標準的建材產品，應采用“Ⅲ型環境聲明法”進行評價。對于尚未制定相應生命周期評價技術規范標準的建材產品，可采用“檢查清單法”進行評價（具體評價路線見圖3）。這里，需區分生命周期概念和真正意義的定量生命周期分析。其中“Ⅲ型環境聲明法”力圖采用完整意義的定量生命周期分析進行研究，而“檢查清單法”則是在體現生命周期概念的同時，運用定性與定量相結合的清單核查方式進行評價。

圖3 產品生命周期環境協調性子系統評價流程圖

4.1 Ⅲ型環境聲明法

Ⅲ型環境聲明是定量生命周期評價的一個典型應用。它是由ISO 14025定義的一種提供產品環境信息的標準方式，是經第三方獨立審核、通過驗證或認證的產品LCA報告，即通過環境聲明的形式將LCA結果傳遞給消費者。也稱為EPD。

Ⅲ型環境聲明根據預先確定的規則，以一種可比較的形式來表達生命周期評價結果。因此若使環境聲明能夠進行產品的專業比較，則必須基于具有可比性和一致性的規則和要求，因此產品類別生命周期評價技術規范（即PCR文件）的制定是其先決條件。由于不同種類的產品，其生產工藝技術差異較大，隨之表現出對資源與環境不同的影響，因此需要針對不同產品制訂相應的生命周期評價技術規范。另外，為了保證Ⅲ型環境聲明的可比性，PCR適用的對象必須具有相同的使用功能，因此也需要界定其覆蓋的產品范圍。一方面明確了PCR中數據收集與處理規范的適用對象，另一方面避免了PCR規范的混亂，保證了產品Ⅲ型環境聲明的可比性。在進行產品門類定義時，將具有相似的特性、功能和用途的產品歸為一類，使用同一功能單位；當產品具有多種功能，不能明確判斷該產品所能應用的功能單位時，應以相關行業或部門的通用產品類別為基礎確定產品的分類（生命周期評價技術規范內容詳見圖4）。

目前，我國Ⅲ型環境聲明生命周期評價技術規范的研究與制定尚處于起步階段，但已取得一定進展。針對浮法玻璃和金屬裝飾復合板產品的生命周期評價技術規范標準已經制定。通過逐步建立各門類建材產品的生命周期評價技術規范，使其環境協調性評價及Ⅲ型環境聲明驗證得以規范化與標準化。

圖4 產品類別生命周期評價技術規范

4.2 檢查清單法

根據綠色建材生命周期環境協調性評價的原則要求和指標的可度量性，將檢查清單指標區分為兩大類，即“宏觀性指標”和“微觀性指標”。

（1）宏觀性指標，其主要評價依據為國家目前推行的環境保護政策法規、環境產業發展規劃要求和環境管理體系標準等。設立該類指標可以定性考核產品生產企業對相關政策法規的符合性程度及其環境、能源管理工作實施的優劣情況。

（2）微觀性指標，其目的在于評價、考核產品在全生命周期各階段所對應的各類環境要素。基于評價體系的原則要求和指標的可度量性，微觀性指標亦分為定性評價和定量評價兩部分。其一，對于LCA生命周期階段所涉及的部分環境要素，目前尚未建立相關評價標準，我們力求通過定性的方式對其加以判斷。鑒于評價的針對性和可操作性，該部分選取了能定性反映產品“節能”、“節材”、“節水”、“環保”、“清潔生產”、“可循環利用”等LCA分析最終目標的7項指標，其考核依據為目前國家推薦或強制企業執行的各類標識認證。其二，對于LCA生命周期階段所涉及的部分環境要素，目前已建立相關強制性或推薦性的國家或行業標準，我們力求依據標準進行定量化評價。定量評價指標體系分為一級指標和二級指標兩個層次。一級指標為普遍性、概括性的指標，包括資源消耗、能源消耗、廢水排放、廢氣排放、固廢排放、原材料本地化、產品回收利用、環境噪聲排放等8大項。二級指標在一級指標之下，代表建材產品具體的、可操作的、可驗證的若干指標，是一級指標的具體反映。

檢查清單指標評價體系框架見圖5所示。

本文綜合了檢查清單法和Ⅲ型環境聲明法兩種評價模式對綠色建材生命周期環境協調性子系統進行評價。一方面使子系統評價具備較強的可操作性，另一方面也為今后運用完整的LCA方法評價產品打開了入口。隨著建材LCA方法、數據庫及評價技術的不斷完善與成熟，運用完整的LCA法將成為評估建材產品生命周期環境協調性影響的主導性方法。

圖5 檢查清單指標體系結構

5 結語

綠色建材綜合評價體系基于綠色建材的定義，綜合產品 “使用性、功能性、安全性、生命周期環境協調性”四個方面，統籌兼顧，科學建立。該評價體系的建立，可以應用于建筑材料及產品的綠色度認定，不僅有利于規范當前魚目混珠的綠色建材市場，促進綠色建材的推廣使用和不斷發展創新，而且有助于建筑設計單位在建筑設計過程中優先選擇綠色度高的建筑材料及產品。從建筑設計的源頭上保證所用材料的綠色度，從而帶動建筑產業的綠色化升級。

在綠色建材綜合評價體系中，“生命周期環境協調性”子系統是不可或缺的一部分。基于LCA理念，同時兼顧各方面條件的成熟度，將定性分析與定量評價有機結合，綜合運用“Ⅲ型環境聲明”和“檢查清單”兩種方式共同評價，賦予了產品生命周期環境協調性評價較強的可實施性。此外，LCA以及基于LCA的Ⅲ型環境聲明作為未來建材產品生命周期環境協調性評價的主導性方法，仍有大量基礎工作需要完成，包括建立國內統一的LCA基礎數據庫、完善制定更多建材產品生命周期評價技術規范等。

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