建筑全生命周期划分与各阶段工程控碳技术要点和方法研究

摘要：建筑的全生命周期包括四个主要阶段：建筑设计阶段、建筑施工阶段、建筑使用阶段和建筑拆除阶段。每个阶段都是相互联系、相互影响的。因此，建筑能耗和碳排放的控制不应局限于单一的生命周期阶段，而应从各个阶段寻找节能减排的重点，降低建筑全生命周期的建筑能耗和碳排放。

关键词：建筑全生命周期；工程控碳技术；工程减碳方法；

从建筑全生命周期研究角度出发，以C–House项目为例进行研究分析，提出各阶段“低碳”和“负碳”相结合的工程“控碳”技术要点和方法，实现由建筑设计为先导，优化建筑全生命周期各个阶段全过程精细化控碳管理目标，为建筑行业实现“双碳”目标提供科学建议。

一、采用建筑生命周期能耗和碳排放控制方法的意义

在进行建筑能耗控制时，有必要从建筑全生命周期角度出发，采用分阶段控制的方法，降低建筑生命周期能耗。以往的研究主要集中在建筑的使用阶段，通过提高建筑围护结构的热工性能，配合节能设备来降低建筑使用阶段的能耗。从建筑全生命周期的角度来看，如果仅采取措施来降低建筑使用阶段的能耗，这样即使在建筑的使用阶段达到零能耗建筑的要求，也会增加建筑建造阶段的成本和能耗，从全生命周期的角度来看，其最终是否达到预期的节能减排目标是值得商榷的。因此，建筑师在进行建筑创作时，需要从建筑全生命周期的角度出发，采用最节能与低碳的建筑设计方案；选择低碳建筑材料，降低建筑物化阶段的碳排放与能耗；采用主动式和被动式的节能措施，提高建筑的运行效率以降低运行阶段的能耗，以及对建筑废弃物进行合理的回收应用。从而在建筑全生命周期内做到最大限度地节能减少碳排放，践行可持续发展理念。

二、全生命周期与“双碳”目标

据《中国建筑节能年度发展研究报告2020》显示，我国建筑碳排放总量（含直接碳排放和间接碳排放）整体呈现出持续增长趋势，2018年达到约49.3亿t，占我国碳排放总量的51.3%左右，主要集中在钢铁、水泥、玻璃等建筑原材料的生产、运输及现场施工阶段。自2020年以来，各行业都在围绕达峰时间表和碳中和实现路径开展研究和研讨。通过整理近年来国内外相关研究文献和行业报告可知，在国家战略层面，通过加强减碳、控碳顶层设计，为推动国内各行业能源结构调整、实现国家能源安全提供了保障；在源头控碳方面，将节减排技术、控碳技术、装备信息化技术等有机融合，可为相关科技创新提供技术支持；在市场机制建设方面，实现碳配额分配与管理，强化市场机制，各行各业应从原材料生产、装配运输、产品使用、拆解循环利用、

三、建筑全生命周期划分

1.全生命周期划分。一般而言，建筑生命周期是指从建材原料开采到建筑拆除处置的全过程，包括原材料开采、材料与部件生产、运输与施工、运行、维修与维护、拆除和废弃物处置等环节。但不同机构和学者对其划分方式存在分歧。大多数学者基于EN 15978标准将装配式建筑生命周期划分为四个阶段，即建材生产、建筑施工、建筑运行和建筑拆除。该标准是基于LCA方法和其他量化环境信息对建筑环境绩效进行评价的计算方法，适用于欧洲新建和现有建筑及翻新项目。部分学者建议将前两个阶段合并统称为物化阶段。还有部分学者将建筑拆除和废弃物处置分成两个独立阶段。受研究目标、数据来源等因素影响，现有划分尚不能完整地考虑建筑全生命周期的所有过程，特别是缺少对建筑的改造再利用和拆除再利用关键过程的研究。在某大学建筑学院正工作室碳排放研究课题组相关研究成果基础上，将建筑全生命周期划分为材料制备、构件制造、物流转运、装配施工、运营维护、改造再利用、拆除再利用几个基本阶段。

2.各阶段定义及内容。以C–house项目为例，简要论述各阶段定义及内容，（1）材料制备阶段是指使用各种设备和技术手段将原材料（如铁矿石、石灰石、铝土矿、铜矿、木材和石油等）开采、加工用作建筑或施工材料（如钢铁、水泥、铝和塑料）的阶段，包括建筑原材料的开采、运输、制备环节。（2）构件制造阶段是指工厂制作预制构件阶段，例如建筑结构预制构件、门窗和复合墙板、建筑设备等产品，包括厂内的材料和构件周转环节。（3）物流转运阶段是指预制构件检验合格后运送到施工现场，并完成卸货堆场的过程。该阶段涉及预制构件装车、运输、产品保护、卸货堆场等环节。（4）装配施工阶段是指在起重机械、转运设备等工具辅助支持下，构件由堆场按照施工组织方案进行现场装配到交付建筑前的过程。（5）运营维护阶段是指从建筑装配完成后交付给业主开始，贯穿建筑正常使用过程，包括由于各种日常维修和设备维护，例如空调照明系统维修、给排水系统维修、定期进行墙体翻新粉刷，定期检查围护结构和与建筑相关的基础设施系统等。（6）改造再利用阶段是指为延长建筑自身使用寿命而进行的功能空间重新分割和再利用，例如城市老旧厂房改造为艺术文化中心、办公区，商业综合体重新改造成为单身公寓等。（7）拆除再利用阶段是指整栋建筑拆除为构件级别后，经质量评估鉴定重新用于其他建造项目中，也包括整体性拆除后在异地重新建设的过程。

三、工程控碳技术要点与方法

1.材料制备阶段：通过控制材料种类和用量，优先选择绿色环保的新型材料、可再生材料及可重复利用材料，如竹、木、秸秆等天然固碳材料，以减少对环境的不利影响，降低远途运输带来的能源消耗，实现控碳目标。

2.构件制造阶段：通过优先在工厂生产预制构件，结合BIM技术优化生产过程，提高材料利用率和生产效率，减少劳动力消耗产生的碳排放。各类住宅、公寓、办公楼等大量民生性建筑尽可能地提高构件标准化率，减少构件种类和数量，提升生产效益，实现工程控碳目标。

3.物流转运阶段：结合BIM技术，通过优化装车和构件保护方案，优化运输路线，综合考虑装配工序优化卸货堆场方案，实现工程控碳目标。

4.装配施工阶段：结合BIM技术，通过综合控制工厂生产、物流运输过程，优化建造工序，提高装配效率，减少现场返工，提高劳动生产率，最终实现工程控碳目标。

5.运营维护阶段：通过提高可再生能源利用率，例如采用太阳能、风能供电供暖，充分利用地热资源等，减少对化石能源的依赖，降低碳排放。采用节水型器具和节能型电气设备，选用智能化控制的供暖通风设备，采用各类传感器监测建筑运行中的问题并及时检修，实现智慧运营维护控碳目标。

6.改造再利用阶段：虽在维修替换构件时对资源和能源消耗带来的碳排放应计入碳排放量计算中，但该过程延长了建筑及其空间的使用寿命，延长了建筑构件自7.拆除再利用阶段：通过构件复用的建筑设计，提升拆除构件重复利用率，优化拆除方案，减少建筑拆除过程中的资源与能源消耗，达到再利用工程控碳的目标。

总之，从建筑全生命周期角度出发，在建材制备和构件制造阶段，因碳排放量占比较大，故应尽量选用固碳或可回收再利用的材料，并提升构件的重复使用率，优化物化源头、建筑空间和构件再利用等环节，实现整体性控碳目标。另外，从住宅建设领域节能控碳角度出发，建议注意以下：从降低住宅高度、优化住宅类型入手，逐步减少钢筋混凝土用量，实现物化源头节能减排；发展构件可替换、住宅可维修以及空间长寿命技术，延长建筑物使用寿命；大力发展既有住宅改造和既有建筑再利用成套技术，实现节能减排与文化传承相结合。运用市场化政策（如征收高排放建筑材料资源税等形式）保障住宅低碳性能投入者的利益，切实提高住宅建设、运维和再利用环节的节能减排效益。

参考文献：

[1]王萍.建筑全生命周期划分与各阶段工程控碳技术要点和方法.2020.

[2]刘浩宇，建筑全生命周期划分与各阶段工程控碳技术要点和方法探讨.2021.