居住建筑全生命周期碳排放對比分析與減碳策略

李岳巖，張 凱，李金潞

(1.西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院，陜西 西安 710054；2.西部綠色建筑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054 )

建筑、工業(yè)、交通并稱為溫室氣體排放的三大重點(diǎn)領(lǐng)域[1].根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署計(jì)算，建筑行業(yè)消耗了全球大約50%的能源，并排放了幾乎占全球36%的溫室氣體[2].目前我國正處在建筑業(yè)高速發(fā)展的時期，根據(jù)《中國建筑節(jié)能研究報告2019》中指出，2017年中國建筑總運(yùn)行能耗9.6億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占社會總能耗20%[3].

2015年12月12日各國首腦在巴黎的全球氣候變化大會通過并于2016年4月22日簽署了《巴黎協(xié)定》[4].國家主席習(xí)近平承諾中國2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，占國內(nèi)生產(chǎn)總值逾7%的建筑業(yè)要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須有切實(shí)的應(yīng)對措施.

1 案例選取

本文選取三棟建筑作為研究對象(表1)，案例一是研究對標(biāo)建筑，為西安市(寒冷B區(qū))太乙路某小區(qū)經(jīng)濟(jì)適用房.該類型住宅建筑2000年后在我國大規(guī)模建造，具有普遍意義.案例二是低碳建筑設(shè)計(jì)的代表——“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓[5].該建筑位于挪威第二大城市卑爾根，大樓主體結(jié)構(gòu)全部由膠合木建造，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要為玻璃幕墻.案例三是試驗(yàn)性低碳建筑——“棲居2.0”[6]，為2018中國國際太陽能十項(xiàng)全能競賽的參賽作品.該建筑為獨(dú)立式住宅，全部運(yùn)行能耗由屋頂?shù)奶柲茈姵匕逄峁?

這三棟建筑分別代表了三種不同類型的居住建筑：第一個為我國目前最為常見的住宅類型之一，其設(shè)計(jì)建造在2007年，可以作為我國2005年住宅建筑碳排放基準(zhǔn)的參考，Treet則是在新材料、新技術(shù)下的居住建筑，雖然建造于挪威，但其生態(tài)建筑材料和工業(yè)化的建造生產(chǎn)代表了當(dāng)前住宅建筑的發(fā)展趨勢；案例一、案例二同為高層居住建筑，但建造材料和建造方式的差異可以反映兩者碳排的差異性，案例三棲居2.0與案例二同為木結(jié)構(gòu)建筑，但不同的是該建筑大量使用主被動式太陽能，充分利用清潔的可再生能源達(dá)到碳中和的目標(biāo).研究通過對三個完全不同的案例在同一指標(biāo)下的差異對比，以及分階段的數(shù)據(jù)對比，可以看出建筑結(jié)構(gòu)、建造方式、建筑壽命、可再生能源利用等對建筑全生命周期碳排放的影響.

表1 建筑全生命周期碳排放分析案例一覽表Tab.1 List of carbon emission analysis cases in the full lifecycle of buildings

2 計(jì)算模型

本文中建筑全生命周期由三個階段組成，分別為建造階段和拆解階段.其中建筑全生命周期碳排放量是各個階段的碳排放量之和.目前國際上碳排放計(jì)算的主要方法有四種：實(shí)測法、投入產(chǎn)出法、物料衡算法、排放系數(shù)法.根據(jù)不同的計(jì)量需要選擇不同的計(jì)算方法，它們各有優(yōu)劣又相互補(bǔ)充.

(1)實(shí)測法

實(shí)測法是通過一定的監(jiān)測手段，或者根據(jù)相關(guān)部門認(rèn)定的某些連續(xù)計(jì)量設(shè)施來測量含碳排放氣體的流速、流量和濃度，最終用環(huán)保部門認(rèn)可的測量數(shù)據(jù)最終得出碳排放總量的方法.其數(shù)值準(zhǔn)確，但其建立在實(shí)測基礎(chǔ)上，難以對產(chǎn)品碳排放進(jìn)行預(yù)估.

(2)投入產(chǎn)出法

投入產(chǎn)出的方法在計(jì)算碳排放的時候首先需要獲取產(chǎn)品CO2排放數(shù)據(jù)或者各部門CO2排放數(shù)據(jù)，其次根據(jù)投入產(chǎn)出的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算整個生產(chǎn)鏈上用戶在獲得產(chǎn)品或者接受服務(wù)引起的CO2氣體的排放量.投入產(chǎn)出法由于對具體的過程不做深入的分析，所以計(jì)算結(jié)果存在較大的不確定性，僅僅適用于宏觀層面的計(jì)算.

(3)物料衡算法

物料衡算法是一種科學(xué)、有效地研究整個生產(chǎn)過程中廢棄物排放的方法，這種算法把整個生產(chǎn)過程都建立在環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)之上，例如原材料的使用、能源的消耗以及工藝流程等.這種方法目前作為大部分碳排放量的計(jì)算以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲得的基礎(chǔ)，不僅適用于整個生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放量的計(jì)算，同時也適用于部分過程的碳排放的計(jì)算.但是這種方法對于建筑碳排放的計(jì)算需要對整個建筑物的全生命周期的投入與產(chǎn)出量進(jìn)行全面的跟蹤計(jì)算，工作量巨大，工序繁雜.

(4)排放系數(shù)法

排放系數(shù)也稱為排放因子.這種方法是在正常的經(jīng)濟(jì)和管理?xiàng)l件下，根據(jù)生產(chǎn)單位產(chǎn)品所排放的氣體數(shù)量的統(tǒng)計(jì)平均值來計(jì)算碳排放量的一種方法.1996年，IPCC(政府氣候變化專門委員會)給出了碳排放的估算方法.這種方法把影響碳排放量的活動數(shù)據(jù)與單位活動的排放系數(shù)相結(jié)合，得到總的碳排放量.排放系數(shù)法的基本計(jì)算式：排放量=活動數(shù)據(jù)×排放系數(shù)

通過上邊的公式我們可以得出，排放系數(shù)法最主要的應(yīng)用是確定碳排放的活動數(shù)據(jù)和碳排放系數(shù).碳排放的數(shù)據(jù)應(yīng)與建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)資料一致.例如，在建材生產(chǎn)階段，活動數(shù)據(jù)指的是各種建筑材料的使用量；在建筑使用階段，活動數(shù)據(jù)指的是建筑中各種能源的消耗量.本文對建筑全生命周期碳排放的計(jì)算主要采用了排放系數(shù)法.

2.1 物化階段碳排放

物化階段碳排放量=建材生產(chǎn)階段碳排放+建材運(yùn)輸階段碳排放+建造施工過程中的碳排放.

物化階段碳排放計(jì)算采用清單分析法，詳細(xì)計(jì)算建筑物建造過程中的主要建筑材料和施工過程的碳排放，該方法計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度較高，為政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的推薦采用的方法[7].

本文中案例一和案例三根據(jù)建筑工程預(yù)算清單的內(nèi)容和數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)來源于設(shè)計(jì)單位(西北建筑設(shè)計(jì)研究院和西安建筑科技大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院)；案例二由于沒有工程預(yù)算清單，我們根據(jù)文獻(xiàn)資料建立三維模型，并根據(jù)模型信息統(tǒng)計(jì)建材使用量.本文中所有數(shù)據(jù)的碳排放因子綜合參考了國內(nèi)外成熟的數(shù)據(jù)庫和研究成果，主要碳排因子數(shù)據(jù)來源于建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(GB/T51366-2019)、四川大學(xué)建筑材料碳排放數(shù)據(jù)庫(CLCD數(shù)據(jù)庫)，一些不確定的碳排放因子(如膠合木等)參考了國內(nèi)學(xué)者的研究成果和國外數(shù)據(jù)庫[8-10].例如，木制集成材的碳排放因子就使用了曾杰等對于木結(jié)構(gòu)建材的碳排放因子的研究結(jié)論[11].

2.2 使用維護(hù)階段碳排放

使用維護(hù)階段碳排放包括兩個方面，即建筑使用階段的碳排放和建筑維護(hù)的碳排放.建筑使用維護(hù)過程碳排放量=建筑使用過程碳排放量+建筑維護(hù)過程碳排放量.

建筑使用階段的碳排放量基本為建筑使用過程中的能耗(主要為采暖、空調(diào)、照明和設(shè)備能耗構(gòu)成)所產(chǎn)生的碳排.特別說明的是，本計(jì)算過程中使用能耗統(tǒng)一按照設(shè)計(jì)定額的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，未考慮居住者的生活習(xí)慣所產(chǎn)生的個體能耗差異，否則難以進(jìn)行分析.維護(hù)階段的碳排放主要根據(jù)維護(hù)階段的設(shè)備更換、材料更換和維護(hù)施工情況確定.

2.3 拆解階段碳排放

該階段碳排計(jì)算主要包含建筑物拆除過程的碳排放及建筑拆解再利用的碳排放回收量.拆解過程的碳排放計(jì)算與物化階段的施工過程碳排放計(jì)算相同：拆解階段碳排放量=拆解過程碳排放量+運(yùn)輸過程碳排放量-建材回收的碳排放減量.

建筑拆解后，部分建筑材料的回收利用可以減少原料開采提純環(huán)節(jié)產(chǎn)生的碳排放量，故建材回收利用數(shù)量對應(yīng)著原料開采提純環(huán)節(jié)的碳減量，所以材料回收利用率越高，建筑拆解的減排效果就越明顯[12].

2.4 碳排放參數(shù)

建筑全生命周期碳排放有三個主要參數(shù)，即建筑全生命周期碳排總量CLC(kgCO2e)、建筑全生命周期碳排放強(qiáng)度Ca(kgCO2e/m2)和建筑全生命周期年均碳排放強(qiáng)度CA(kgCO2e/m2·a).其中建筑全生命周期碳排總量受到建筑規(guī)模等因素的影響；碳排放強(qiáng)度可以比較不同面積建筑的碳排放情況；建筑全生命周期年均碳排放強(qiáng)度可以準(zhǔn)確衡量出建筑物對環(huán)境的影響程度.

3 分析計(jì)算

通過以上計(jì)算模型計(jì)算得出“1#住宅樓”、“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓和“棲居2.0”三棟居住建筑全生命周期及各階段碳排放量和分析參數(shù)，具體數(shù)據(jù)見表2.

表2 三棟住宅建筑全生命周期碳排放數(shù)據(jù)對比Tab.2 Comparison of life-cycle carbon emission data of three residential buildings

3.1 建筑全生命周期碳排放分析

總體來看，建筑全生命周期中使用階段的碳排放量最大.太乙路1#住宅樓和“Treet”公寓都占到總排放量的83%左右，“棲居2.0”也占到了總排放量的25.23%.其次是物化階段，基本占據(jù)了剩余量如表3所示.拆解階段如果不考慮建筑材料的回收再利用，拆解施工的碳排放僅為物化階段的5%，基本可以忽略，但建筑材料的回收再利用可有效減少建筑全生命周期的碳排放.

表3 建筑全生命周期各階段碳排放總量對比Tab.3 Comparison of the total carbon emissions at all phases of buildings′ life cycle

從全生命周期碳排放強(qiáng)度上看，“Treet”公寓和“棲居2.0”的排放強(qiáng)度分別是對標(biāo)建筑太乙路1#住宅樓的58.57%和57.64%.兩者的全生命周期碳排強(qiáng)度均與對標(biāo)建筑有大幅度地下降.

3.2 物化階段

從物化階段的碳排放強(qiáng)度(圖1)來看，“Treet”公寓的碳排強(qiáng)度僅為1#住宅樓的58%.

圖1 物化階段碳排放強(qiáng)度對比Fig.1 Comparison of carbon emission intensity in the materialized phase

而棲居2.0因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)年限不同，所以碳排放強(qiáng)度為1#住宅樓的85%，年碳排放強(qiáng)度為1#住宅樓的213%(圖2).太乙路1#住宅樓為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而“Treet”公寓和“棲居2.0”均為木結(jié)構(gòu)；“Treet”公寓和“棲居2.0”采用了整體裝配的干作業(yè)施工方式，太乙路1#住宅樓采用的是傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土濕作業(yè)施工方式.

圖2 物化階段年均碳排放強(qiáng)度對比Fig.2 Comparison of annual average carbon emission intensity in the materialized stage

3.2.1 建筑結(jié)構(gòu)形式：

“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓的承重結(jié)構(gòu)主要由層板膠合木Glulam(550 m3)和木結(jié)構(gòu)復(fù)合材料CLT(385 m3)組成.Glulam又稱為集成材.從物理力學(xué)性能來看，Glulam在抗拉和抗壓強(qiáng)度方面都優(yōu)于實(shí)體木材.CLT是一種新型木建筑材料，由至少三層實(shí)心鋸木或結(jié)構(gòu)復(fù)合材，經(jīng)正交疊放后，使用高強(qiáng)度材料膠合而成[13].CLT具有剛度高、塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其材料強(qiáng)度與鋼材相當(dāng)，并且用CLT建成的木結(jié)構(gòu)建筑物具有良好的抗震性能.

“棲居2.0”使用了30 m3的30 mm厚定向刨花板(OSB)作為主體結(jié)構(gòu)材料.OSB板相比于膠合板、中密度纖維板等板種，穩(wěn)定性好，材質(zhì)均勻，握螺釘力較高，且縱向抗彎強(qiáng)度比橫向大得多，可以做結(jié)構(gòu)材，并可用作受力構(gòu)件.

兩棟建筑均選用木材作為主要結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)椴牧媳旧硖匦?，木材的碳排放量僅有同樣體積的混凝土的70%以下[11].可以看出結(jié)構(gòu)形式對于物化階段的碳排強(qiáng)度有著巨大作用.除此之外，木材本身在生長過程中可以吸收大量CO2，1 t樹木吸收了大氣中1.6 tCO2同時向大氣中放出1.2 tO2[14].本文的碳排放計(jì)算中此部分的沒有計(jì)入，若計(jì)入的話，物化階段的碳排放強(qiáng)度還會降低.

3.2.2 建造方式

“Treet”公寓和“棲居2.0”均采用了快速裝配式的建造模式，大大加快了施工效率.“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓由預(yù)制的模塊化公寓組成.預(yù)制化房屋單元首先在愛沙尼亞的一家工廠建造，之后運(yùn)往卑爾根，盡管初期成本略高于鋼和混凝土結(jié)構(gòu)，但建筑安裝時間明顯縮短.安裝時，首先將四層模塊疊加在一起，然后在四周安裝支承結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)層.加強(qiáng)層內(nèi)是獨(dú)立的預(yù)制模塊，之后再疊加四層標(biāo)準(zhǔn)模塊，這樣重復(fù)至安裝樓頂.“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓施工時僅需3 d就能建造四層樓，整個“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓從建材生產(chǎn)到正式投入使用前，僅用1 a建造完成.相較太乙路1#住宅樓3 a的施工周期.可以看出施工效率的提升使得施工碳排放有明顯降低.

“棲居2.0”采用了模塊式的木格構(gòu)墻體系，將承重結(jié)構(gòu)和維護(hù)結(jié)構(gòu)拆解為木格構(gòu)墻單元，建造時木格構(gòu)墻單元拼接成為整體，整棟房屋僅20 d就全部建造完成.但由于建造過程中機(jī)械臺板浪費(fèi)較多，造成了“棲居2.0”建造階段的碳排放強(qiáng)度大幅增加.

3.2.3 建造運(yùn)輸

“棲居2.0”和太乙路1#住宅樓的運(yùn)輸碳排放強(qiáng)度要遠(yuǎn)小于“Treet”公寓.原因在于“棲居2.0”和太乙路1#住宅樓的建筑材料基本采購于當(dāng)?shù)兀\(yùn)輸距離很短.而“Treet”公寓的建筑構(gòu)件在愛沙尼亞生產(chǎn)，用海運(yùn)至挪威卑爾根后再用貨車運(yùn)送至工地，運(yùn)輸距離的增加使得其建材運(yùn)輸?shù)奶寂糯蠓黾?可見就地取材，對于減少碳排具有重要的作用.

3.3 使用維護(hù)階段

使用階段主要對比采暖、空調(diào)、照明、電梯運(yùn)行、設(shè)備生產(chǎn)及維護(hù)、產(chǎn)能六方面的年均碳排放強(qiáng)度.從使用維護(hù)階段的碳排放構(gòu)成和碳排放強(qiáng)度對比來看，采暖、照明和空調(diào)占據(jù)了此階段碳排放的94%如圖3所示.

圖3 使用維護(hù)階段年均碳排放強(qiáng)度(含產(chǎn)能)Fig.3 Annual average carbon emission intensity (including capacity) during use and maintenance period

3.3.1 建筑節(jié)能

通過數(shù)據(jù)對比可以看到“Treet”公寓在此階段的碳排強(qiáng)度為太乙路1#住宅樓的60%，其中采暖一項(xiàng)“Treet”公寓僅為1#住宅樓的30%.挪威比西安更為寒冷，而“Treet”公寓采暖的碳排強(qiáng)度遠(yuǎn)低于1#住宅樓，說明其能效更高.分析其原因有二，其一，2005年我國雖然已經(jīng)開始在城市住宅中強(qiáng)制施行建筑節(jié)能措施，但還只是在初步階段，而“Treet”公寓已經(jīng)達(dá)到“被動房”的標(biāo)準(zhǔn)；其二，由于“Treet”公寓的主體框架和主要圍護(hù)墻體均采用了木結(jié)構(gòu)，良好的隔熱性能也讓其獲得了更好的保溫隔熱性能.由此可以看出在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)建筑節(jié)能可以大幅減少建筑物的碳排放.

3.3.2 建筑產(chǎn)能

“棲居2.0”利用太陽能光伏板取代了屋頂面層，形成光伏建筑一體化，其屋頂?shù)奶柲芄夥逅峁┑碾娔芤堰h(yuǎn)遠(yuǎn)超出建筑的實(shí)際能耗，在山東德州的實(shí)際運(yùn)行測試也證實(shí)了這一點(diǎn).建筑屋頂面層總共鋪設(shè)59塊太陽能光伏板，在競賽測試期間(2018.08.03-2018.08.17共15 d)的總發(fā)電量為：1 219.29 kWh，單位光伏板面積產(chǎn)生的電能：10.65 kWh/，日均發(fā)電量：87.09 kWh.由于測試在8月份，太陽輻射較強(qiáng)，經(jīng)計(jì)算折減(折減近45%)后，全年日均發(fā)電14 515 kWh，超額7 167.59 kWh(表4).

表4 棲居2.0使用階段各子階段年均耗電量Tab.4 Annual average power consumption of each sub-stage of Habitat 2.0

由此可以看出建筑(特別是低層建筑)自身的產(chǎn)能對于建筑全生命周期減碳作用明顯.

3.3.3 建筑壽命

從三棟建筑的排放強(qiáng)度對比來看，“Treet”公寓和“棲居2.0”碳排放優(yōu)勢明顯(圖4)而從年均碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)對比來看，如果不含建筑產(chǎn)能“棲居2.0”遠(yuǎn)超其他兩棟建筑，分別是太乙路1#住宅樓和“Treet”公寓的1.27倍和2.06倍(圖5)這是由于“棲居2.0”為臨時實(shí)驗(yàn)建筑，碳排放強(qiáng)度和年均碳排放強(qiáng)度按照20 a進(jìn)行計(jì)算.而太乙路1#住宅樓和“Treet”公寓為永久建筑，按照50 a進(jìn)行計(jì)算.由此可以看出，延長建筑的壽命可以產(chǎn)生長期減碳效果，對環(huán)境的壓力明顯降低.其中建筑使用能耗較大是重要的原因，但同時也因?yàn)檫@是由于“棲居2.0”為臨時實(shí)驗(yàn)建筑，碳排放強(qiáng)度和年均碳排放強(qiáng)度按照20年進(jìn)行計(jì)算，這意味著物化階段的碳排放分?jǐn)傊?0 a中.而太乙路1#住宅樓和“Treet”公寓為永久建筑，按照50 a進(jìn)行計(jì)算，物化階段的碳排放分?jǐn)傊?0 a中.由此可以看出，延長建筑的壽命可以有效減少建筑物全生命周期年均碳排放強(qiáng)度，從而產(chǎn)生長期減碳效果，對環(huán)境的壓力明顯降低.

3.4 拆解階段

從拆解階段的碳排放構(gòu)成和碳排放強(qiáng)度對比(圖6)看，拆解施工階段的強(qiáng)度碳排強(qiáng)度雖然差異較大，但是總體產(chǎn)生的碳排放量很小.此階段對于建筑全生命周期影響最大的是建材回收.從計(jì)算結(jié)果中可以看出，太乙路1#住宅樓的回收碳排強(qiáng)度最高，是“Treet”公寓和“棲居2.0”的1.25倍和1.56倍.分析其原因如下，太乙路1#住宅樓為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其主要材料為鋼材和混凝土，鋼材可以進(jìn)行再加工使用，回收利用率最高；混凝土可以粉碎后作為再生骨料，其回收使用率較高；相較之下木材加工后不易再利用，回收使用率相對較低.各種建材回收利用率及回收后的材料種類見表5[16-21].

圖4 使用階段碳排放強(qiáng)度(不含產(chǎn)能)Fig.4 Carbon emission intensity in use stage (excluding capacity)

圖5 使用階段年均碳排放強(qiáng)度(不含產(chǎn)能)Fig.5 Annual average carbon emission intensity during use period (excluding capacity)

圖6 拆解階段年均碳排放強(qiáng)度Fig.6 Annual average carbon emission intensity in the disassembly stage

表5 廢舊建材回收及利用率Tab.5 Recycling and Utilization Rate of Waste Building Materials

但現(xiàn)階段我國拆除的建筑物回收利用較少，特別是混凝土和磚石基本作為建筑垃圾處理.若鋼筋混凝土沒有充分回收利用，則建筑的碳排放會有較大的上升，這也對我國的建材回收提出了更高的要求.

4 建筑全生命周期減碳策略

4.1 使用階段減碳策略

使用階段的碳排放占全生命周期的80%以上，其減碳效果在建筑全生命周期中起著決定性的作用.歸結(jié)起來，使用階段減碳主要可通過“節(jié)流”、“開源”和“延壽”三方面來實(shí)現(xiàn).

“節(jié)流”即節(jié)能，通過減少建筑的運(yùn)行能耗來減少建筑的運(yùn)行階段碳排放.目前我國雖然已經(jīng)全面實(shí)行了建筑節(jié)能的強(qiáng)制性措施，制定了諸多建筑節(jié)能的規(guī)范，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)較1980年建筑基準(zhǔn)能耗節(jié)能75%的目標(biāo)，但目前我國的建筑能耗距離發(fā)達(dá)國家尚有一定距離，通過降低運(yùn)行能耗降低碳排還有很大的潛力.“開源”即建筑自身產(chǎn)能，通過自身產(chǎn)能從而少用甚至不用外界能源.這一建筑策略目前也日益得到重視，“零能耗”和“負(fù)能耗”建筑已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，并且很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)制定了“零能耗”建筑標(biāo)準(zhǔn).建筑產(chǎn)能基本通過主動式和被動式兩種方式實(shí)現(xiàn)，兩種方式的具體運(yùn)用也已經(jīng)有眾多研究成果.“延壽”即延長建筑壽命，通過碳排放計(jì)算的分析可以看出，延長建筑壽命可以大大降低建筑全生命周期的年均碳排放強(qiáng)度，減少對環(huán)境的影響.通過改造提升建筑的居住條件和性能，減少能耗，也是減少建筑碳排放的有效措施.

4.2 物化階段減碳策略

物化階段碳排放量占建筑全生命周期碳排放量的近20%.雖然物化階段的碳排放權(quán)重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于使用階段，但是物化階段的碳排放相對集中，對環(huán)境的短期影響顯著，并且對建筑產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈影響深遠(yuǎn)，對于其他行業(yè)的節(jié)能減排也有著深遠(yuǎn)的影響.我國當(dāng)前正處在大規(guī)模建設(shè)時期，減少物化階段的碳排放對于實(shí)現(xiàn)我國《巴黎協(xié)定》的國家承諾有著重要意義.

物化階段的減碳可通過合理選擇結(jié)構(gòu)形式——大幅度降低建筑材料的碳排放；就地取材——減少建材運(yùn)輸?shù)奶寂欧?，提高工業(yè)化和裝配化——降低施工工期、減少施工機(jī)械使用等策略實(shí)現(xiàn).因此，發(fā)展推廣木結(jié)構(gòu)(特別是復(fù)合木材料)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)，加大建筑工業(yè)化和裝配率是降低建筑物化階段碳排的有效手段.

4.3 拆解階段減碳策略

拆解階段建材的回收再利用不僅可以實(shí)現(xiàn)碳排回收，降低全生命周期的碳排放，而且對于環(huán)境保護(hù)也有著重要的意義.拆解階段的減碳策略是優(yōu)化拆除方式，用拆解代替拆除，使各種建材得到充分的回收和再利用.例如鋼筋混凝土建筑在拆毀方式下鋼鐵的回收利用率僅為70%，而水泥、碎石、磚瓦等材料的利用率差更低，拆毀方式使這些材料混合為渣土而無法回收，磚瓦的再利用率僅10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于拆解方式下的建材回收率[21].在這一方面工業(yè)化和裝配式的優(yōu)勢就明顯顯現(xiàn)出來，不僅施工便捷并且材料的回收使用率更高.

5 結(jié)語

根據(jù)碳排放排放計(jì)算即過的分析，“Treet”公寓和“棲居2.0”(不含建筑產(chǎn)能)的排放強(qiáng)度分別是對標(biāo)建筑太乙路1#住宅樓的58.57%和57.64%，仍未達(dá)到碳排放強(qiáng)度比對標(biāo)建筑降低60%～65%的標(biāo)準(zhǔn).文中引用了挪威的“Treet”公寓案例作為研究對比，雖然這一建筑位于國外，其實(shí)際的碳排放應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐挠?jì)算.但“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓所使用的木材均在國內(nèi)有相同或者類似的產(chǎn)品，因此以“Treet”木結(jié)構(gòu)公寓為藍(lán)本，采用國內(nèi)碳排放計(jì)算因子進(jìn)行計(jì)算，旨在分析不同建筑結(jié)構(gòu)形式的建筑全生命周期碳排放的差異，以及不同建筑材料對于建筑物碳排強(qiáng)度的影響.可以看出當(dāng)采用木結(jié)構(gòu)時，建筑物的全生命周期碳排放強(qiáng)度明顯降低，并且這還沒有計(jì)算木材的碳匯(木材在生長過程總對二氧化碳的吸收).因此，在減碳和“碳中和”的目標(biāo)下，木結(jié)構(gòu)建筑具有很大的優(yōu)勢.

同時可以看到，當(dāng)“棲居2.0”加入建筑產(chǎn)能時，其碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對標(biāo)建筑.因此充分利用可再生能源，如分布式光伏等，可以有效降低建筑物的碳排放強(qiáng)度，在滿足舒適(適當(dāng)高耗能)的前提下也能夠達(dá)到“碳中和”.當(dāng)然對于高層建筑而言，均攤到單位面積無法獲得像低層建筑那樣充分的太陽能資源，不過，通過加強(qiáng)節(jié)能措施、增加可再生能源的充分利用和通過被動式方式，可以進(jìn)一步降低能源消耗，降低碳排放強(qiáng)度.同時，高層建筑有著更好的結(jié)構(gòu)耐久性和穩(wěn)定性，可以通過延長建筑的使用壽命，攤薄物化階段的碳排放，進(jìn)一步降低碳排放年均強(qiáng)度，減少對環(huán)境的影響.通過多渠道、多方位的減碳措施，我們相信在2030年實(shí)現(xiàn)建筑年均碳排放強(qiáng)度較2005年下降60%～65%的目標(biāo)是有望實(shí)現(xiàn)的.

雖然建筑的碳排放在全生命周期的各階段產(chǎn)生，但減少建筑全生命周期碳排放是一個系統(tǒng)的工程，需要在建筑建造之前進(jìn)行全面統(tǒng)籌.因此設(shè)計(jì)階段對建筑全生命周期的碳排放控制具有統(tǒng)籌效果.只有綜合分析各階段碳源及其控制措施，從設(shè)計(jì)入手，才能有效地減少建筑全生命周期碳排放.相較于建筑節(jié)能，建筑全生命周期碳排放可以更加全面反映建筑對環(huán)境的影響，目前我國建筑行業(yè)減碳已進(jìn)入關(guān)鍵時期，國家已經(jīng)制定了一些相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 51366-2019)》等，但對比其他行業(yè)建筑行業(yè)仍然滯后，仍有漫長的道路和艱巨的工作.