零碳建筑全生命周期碳排放评估与优化策略

引言

随着“双碳”目标推进，建筑行业碳排放控制成为绿色发展核心议题，零碳建筑作为低碳转型关键载体，其全生命周期碳排放管理尤为重要。当前建筑碳排放评估存在阶段覆盖不全、数据可信度不足、减排路径模糊等问题。本文基于全生命周期理论，构建包含阶段划分、边界确定、因子选取及模型搭建的评估体系，系统分析建材生产、施工建造、运营使用及拆除回收各阶段碳排放特征，提出针对性优化策略。旨在通过科学量化评估与精准减排措施，为零碳建筑实践提供理论支撑与工程应用指引，推动建筑行业低碳转型。

一、零碳建筑全生命周期碳排放评估体系构建

（一）全生命周期阶段划分

采用“四阶段法”覆盖建筑完整生命历程。建材生产阶段需涵盖原材料开采、加工运输及构件制造全过程碳排放，精准统计钢材、水泥等核心建材的碳足迹；施工建造阶段聚焦场地平整、主体施工、设备安装等环节的能耗与排放，重点监测施工机械燃油消耗及临时用电排放；运营维护阶段重点监测建筑使用过程中的采暖、制冷、照明等能源消耗及废弃物处理排放，建立年度能耗台账；拆除处置阶段核算拆除作业能耗、建筑垃圾运输及资源化利用过程中的碳排放，避免末端环节排放被忽视。

（二）碳排放核算边界确定

遵循“系统性与实用性兼顾”原则。物理边界明确建筑实体范围及配套基础设施，包括主体结构、给排水系统等；功能边界区分直接排放（如燃气燃烧、onsite 发电）与间接排放（如外购电力、热力）；时间边界匹配建筑设计使用年限，一般住宅为 50 年、公共建筑为 30 年。针对不同建筑类型差异化设定参数，公共建筑需扩大办公设备用电核算范围，住宅建筑则强化生活热水能耗统计。建立动态调整机制，定期更新边界参数以适应技术发展。

（三）碳排放因子选取与数据来源

强化权威性与时效性。优先采用国家或行业发布的最新因子数据库，如《省级温室气体清单编制指南》中的电力排放因子、建材生产平均排放因子；对新型建材或技术，通过企业实测数据校验修正，确保光伏组件、低碳混凝土等创新材料因子准确性。构建“企业直报 + 行业共享+ 第三方核查”机制，生产企业直报原材料消耗数据，行业平台共享区域平均能耗数据，第三方机构核查数据真实性，保障原始数据可追溯。

（四）评估模型构建

实现“量化计算 + 决策支持”双重功能。基础层采用生命周期评价（LCA）方法搭建计算模型，集成各阶段物料、能源消耗数据；优化层引入敏感性分析模块，识别建材替代率、节能率等关键减排节点；应用层开发可视化评估平台，实时展示碳足迹动态变化，为设计阶段的材料选型、运营阶段的节能改造提供数据支撑。通过年度数据更新实现模型迭代，持续提升评估结果的科学性与工程应用价值。

二、零碳建筑全生命周期各阶段碳排放分析

（一）建材生产与运输阶段

建材生产过程中，原材料开采和加工制造是碳排放的主要环节。水泥、钢材等基础建材的生产工艺会产生大量碳排放，从原料处理到成品加工的各环节都伴随着能源消耗。运输环节的碳排放与建材运输的方式和路径相关，不同运输工具的能耗差异会直接影响排放总量。减排可通过选用低碳建材替代传统高碳建材，优化运输方案以减少不必要的运输消耗，优先采用环保型运输工具。

（二）施工建造阶段

施工阶段的碳排放主要来自施工机械运作和临时设施耗能。场地整理、主体施工等环节使用的大型机械依赖燃料驱动，持续作业过程中会产生碳排放。临时搭建的办公区、生活区的照明、取暖等用电需求，若依赖传统能源供电也会造成间接排放。此外，施工过程中产生的废弃物处理不当也会增加碳排放。减排可采用电动施工设备，搭建包含清洁能源发电的临时供电系统，推广预制构件减少现场施工量。

（三）运营使用阶段

建筑投入使用后，日常运行中的能源消耗是碳排放的主要来源。采暖、制冷系统的持续运行需要消耗大量能源，照明设备和各类办公、生活电器的长期使用也会累计产生碳排放。给排水系统的设备运转同样存在能耗问题。减排可通过提升建筑墙体、门窗的保温隔热性能减少能源损耗，采用节能型电器设备，安装清洁能源发电装置实现能源自给，借助智能系统监控并优化用能效率。

（四）拆除与回收阶段

建筑拆除过程中，拆除机械的燃料消耗会产生直接碳排放，建筑垃圾的运输过程也会带来额外排放。未经分类的建筑垃圾在填埋处理时，其中的有机物分解会释放温室气体。回收利用环节中，不同建材的再生加工能耗差异明显，合理回收可降低碳排放。减排需采用精细化拆除方式减少机械使用强度，建立完善的建筑垃圾分类回收体系，提高钢材、玻璃等可循环建材的再生利用比例，减少废弃物填埋量。

三、零碳建筑全生命周期碳排放优化策略

（一）建材选择与优化

在建材选择上，应优先采用低碳环保型材料替代传统高碳建材，推广使用再生骨料、低碳水泥等绿色建材，从源头减少生产环节的碳排放。同时，需注重建材的本地化采购，缩短运输距离以降低运输能耗。在材料性能优化方面，通过提升建材的耐久性和功能性，减少建筑全生命周期内的材料更换频率，例如选用高强度钢材和高性能混凝土，降低材料使用量。此外，建立建材碳排放评估体系，对各类材料的碳足迹进行量化分析，为选材决策提供科学依据。

（二）施工过程优化

施工阶段需全面推进绿色施工技术，优先选用电动挖掘机、电动起重机等新能源施工设备，替代传统燃油机械以减少尾气排放。优化施工组织方案，通过模块化预制和装配式施工技术，减少现场作业量和施工周期，降低机械使用频率。搭建临时清洁能源供电系统，利用太阳能、风能等可再生能源满足施工用电需求，减少对传统电网的依赖。加强施工废弃物管理，建立现场垃圾分类回收机制，实现钢筋、木材等材料的循环利用[1]。

（三）运营管理优化

运营阶段需构建智能化能源管理系统，对建筑内照明、空调、电梯等设备进行实时监控和动态调节，实现按需供能。提升建筑围护结构的保温隔热性能，通过优化门窗设计、增加墙体保温层等措施，降低采暖和制冷能耗。大力推广清洁能源应用，在建筑屋顶、墙面安装光伏发电系统，结合地源热泵等技术实现能源自给自足[2]。同时，加强用户节能意识培养，通过宣传引导和智能提醒，促进节能行为养成。

（四）拆除与回收利用优化

建筑拆除前需制定精细化拆除方案，采用分段拆除、选择性拆解等方式，减少机械使用强度和建筑垃圾产生量。建立完善的建筑垃圾分类回收体系，对钢材、玻璃、铝合金等可循环利用材料进行专项回收，提高材料再生利用率。推广建筑垃圾资源化技术，将拆除后的混凝土块加工为再生骨料重新用于建筑工程，实现“拆建循环”[3]。此外，建立建筑材料全生命周期追溯系统，为拆除阶段的材料回收提供精准信息支持。

结语：零碳建筑全生命周期碳排放管理需贯穿建筑完整生命历程，通过构建科学评估体系实现各阶段排放精准量化。从建材生产的低碳替代到施工阶段的清洁能源应用，从运营期的智能节能管控到拆除阶段的资源循环利用，全流程优化策略为减排提供了可行路径。生命周期评价模型与动态评估平台的应用，强化了数据支撑与决策科学性。未来需持续完善数据共享机制与因子数据库，推动评估技术与建筑实践深度融合，以全生命周期视角助力零碳建筑规模化发展，为建筑行业实现碳达峰碳中和目标奠定坚实基础。

参考文献

[1] 陈灿 , 黄一如 . 施工现场可再生能源微网系统设计与碳减排效果 [J]. 建筑经济 ,2021,42(7):89-94.

[2] 陈滨 , 张玮 . 光伏 - 地源热泵耦合系统在零碳建筑中的运行效果分析 [J]. 太阳能学报 ,2021,42(8):374-380.

[3] 肖建庄 , 李启 , 李秋义 . 建筑拆除精细化方案与碳排放控制研究 [J]. 建筑科学与工程学报 ,2023,40(3):1-8.

第一作者姓名：符华健，性别：男，出生年月：1991 年2 月，籍贯：海南省东方市，学历：本科，研究方向：绿色建筑，职称：暖通与空调工程工程师（中级），工作单位：中国建筑科学研究院有限公司海南分院