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摘要： “2030年碳達峰，2060年碳中和”已成為國家戰略目標，建筑幕墻門窗全生命周期評價是建筑領域貫徹落實該目標的重要支撐，然而目前國內相關研究十分缺乏。論文系統整理了近期領導人重要講話和國家相關政策，梳理了國內外建筑全生命周期評價的相關標準，在此基礎上對建筑幕墻門窗生命周期CO2評價方法、階段分析、計算方法進行了探討，并討論了目前存在的問題。研究對于建筑幕墻門窗領域貫徹落實雙碳目標具有一定參考意義。
關鍵詞：建筑幕墻門窗;碳排放;全生命周期;計算方法
1、前言
碳中和是應對氣候變暖對人類生存環境造成重大威脅的重要途徑。2015年，《巴黎協定》明確了全球共同追求的“硬指標”，即把全球平均氣溫較工業化前水平升高控制在2℃之內，并為把升溫控制在1.5℃之內努力。
2019年，全球碳排放總量為364.41億t，中國碳排放為101.75億t，占比為27.9%。根據清華大學建筑節能研究中心測算：2019年中國建筑建造和運行相關CO2排放占中國全社會總CO2排放量的比例約38%，其中建筑建造占比為16%，建筑運行占比為22%。
2020年9月，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上鄭重承諾，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達峰，努力爭取2060年前實現碳中和。2021年10月，國家主席習近平在出席《生物多樣性公約》領導人峰會時指出，中國將構建起碳達峰、碳中和“1+N”政策體系。
2021年9月22日，中共中央國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，明確指出要大力發展節能低碳建筑，持續提高新建建筑節能標準，加快推進超低能耗、近零能耗、低碳建筑規模化發展，全面推廣綠色低碳建材（詞條“建材”由行業大百科提供）。該文件作為“1”總管長遠，在“1+N”政策體系中發揮統領作用，將與2030年前碳達峰行動方案共同構成頂層設計。
2021年10月10日，中共中央國務院印發《國家標準化發展綱要》中明確提出要建立健全碳達峰、碳中和標準，加快完善地區、行業、企業、產品等碳排放核查核算標準，完善低碳產品標準標識制度，實施碳達峰、碳中和標準化提升工程。
2021年10月21日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于推動城鄉建設綠色發展的意見》，再次強調實施建筑領域碳達峰、碳中和行動;大力推廣超低能耗、近零能耗建筑，發展零碳建筑;實施綠色建筑統一標識制度;完善綠色建材產品認證制度，開展綠色建材應用示范工程建設。
2021年10月24日，國務院印發了《2030年前碳達峰行動方案》，提出推進城鄉建設綠色低碳轉型，推廣綠色低碳建材和綠色建造方式;加強適用于不同氣候區、不同建筑類型的節能低碳技術研發和推廣，推動超低能耗建筑、低碳建筑規模化發展。
從領導人講話和相關政策來看，雙碳目標已成為國家戰略并提出了明確的時間節點，時間緊迫，任務重大;在建筑領域，大力發展節能低碳建筑、全面推廣綠色低碳建材將成為建筑領域落實雙碳目標的重要途徑;標準體系、節能低碳技術將成為主要的推進手段。
2、國內外相關標準及研究概況
2.1國際標準及研究概況
國際建筑全生命周期碳足跡評價標準體系包括28個相關標準，根據標準間的邏輯關系可分為環境標志、生命周期評估、溫室氣體核算和建筑生命周期碳足跡評價等四個層級。
(1)“環境標志”國際標準
“環境標志”標準(即ISO 14020系列：ISO 14020、ISO 14021、ISO 14024、ISO 14025和ISO 14027)通過標準化的流程、頒發環境標志來提供產品生命周期環境負荷信息，購買方基于環境考慮選擇持有“環境標志”的產品和服務，促使供方改進產品環境因素，減少環境壓力。
以ISO 14020提出的環境管理和聲明的9項通用原則為綱領，ISO 14024、ISO 14021和ISO 14025分別規定了制定和使用I型、II型、III型環境標志的原則和要求。隨著ISO 14025、ISO 14046、ISO 14067的發布，第三類環境標志被廣泛應用于碳足跡的信息交流中。
(2)“生命周期評價”國際標準
在環境標志標準的指導下，產品的環境負荷信息由宣告者或第三方進行驗證，為了實現環境管理的標準化，生命周期評估的程序和方法應運而生。“生命周期評價”標準即ISO 14040系列：ISO 14040、ISO 14044、ISO 14048、ISO 14071、ISO 14047、ISO 14049、ISO 14045、ISO 14072、ISO 14073。
ISO 14040和ISO 14044提出了生命周期評價的原則、階段、主要特征，介紹了方法學框架、生命周期清單分析、生命周期解釋、報告、堅定性評審的原則、方法、程序和要求。ISO 14048、ISO 14071分別介紹了生命周期評價文件編制格式和評審程序。ISO 14047和ISO 14049是生命周期評估方法的應用范例：進行影響評估、目的和范圍界定及清單分析;生命周期理論指導下的實踐包括ISO 14045對產品體系生態效率的評估、ISO 14072對組織生命周期的評估及ISO 14046和ISO 14073對水足跡的評估和應用范例。
這里需要強調下PAS 2050，是全球第一部產品碳足跡標準，以ISO 14040系列的LCA法為基礎，根據ISO 14025的產品種類規則確定產品或服務的生命周期階段和系統邊界。隨著英國、日本等國紛紛出臺產品碳足跡評價標準和規范，標準國際化的需求越來越強烈。ISO 14067應運而生，它以PAS2050為參考標準，在目的和范圍、抵消制度、產品類別規則以及數據質量評定等方面與其一致;在原則、系統邊界和排放源等方面則有所差異，但基本都是可協調的。
(3)“溫室氣體核算”國際標準
全生命周期理論是對研究對象環境影響的全方位評價，其中環境負荷比重最大的是溫室氣體(GHG)。ISO 14064系列標準為組織量化、報告GHG排放提供了程序方法，其中ISO 14064-1從組織層次上對GHG排放和清除進行量化和報告的原則和要求。ISO 14064-2討論旨在減少GHG排放量或加快GHG清除速度的GHG項目。ISO 14064-3提出了實施和管理GHG聲明審定與核查的原則和要求。ISO 14065和ISO 14066分別規定了從事溫室氣體確認和驗證機構的認可規范及能力要求。ISO 14069是ISO 14064-1組織溫室氣體的量化和報告原則的應用示例。
ISO 14067以LCA標準和ISO 14020系列為綱領，旨在為產品全生命周期碳排放的量化、報告和交流制定更確切的要求，提供清晰和具有一致性的表述方式，成為全生命周期溫室氣體的計算和報告的國際通用標準。
(4)建筑全生命周期評價的國際標準
前述標準分別為建筑全生命周期評價標準的制定提供了宏觀理論指導、方法步驟和應用范例，但主要是產品與組織的碳排放國際標準。建筑物并非標準化、批量生產的產品，因此建筑全生命周期評價必須基于特定的標準來進行。
ISO房屋建筑可持續委員會編撰了一系列建筑可持續發展標準，其中綱領性標準是ISO 15392，提出了建筑工程可持續性的總則及其在經濟、社會和環境方面的應用。ISO 12720介紹了ISO 15392原則的應用。ISO 21932是建筑和土木工程可持續性的術語規范。在方法論方面，ISO 21929建立了一系列核心指標用于評估建筑在生命周期內的可持續性，這一組核心指標反映了建筑對經濟、環境和社會可持續發展的貢獻。ISO 21931-1提出了建筑工程環境性能評價框架。
建筑碳排放作為建筑環境負荷的主要構成，也引起了ISO的關注。ISO 16745-1建筑環境性能-建筑碳指標構建，包括使用階段的系統邊界、能源使用的碳排放、能源載體的能耗及輸出能量，以及碳指標報告和交流的模式。ISO 16745-2是針對既有建筑使用階段碳指標驗證的要求。該套標準構建了基于既有建筑使用階段的能耗及建筑信息的環境參數，可用于碳排放核算。
以ISO 14025第三類環境標識的產品類別規則為基礎，ISO 21930《建筑和土木工程的可持續性——建筑產品或服務環境宣言的核心規則》提出建筑產品第三類環境宣告的原則與要求，以及更詳細的建筑產品類別規則，即制定建筑全生命周期碳排放產品類別規則與第三類環境宣告EPD的程序。
2.2國內標準及研究概況
國內標準主要參考ISO標準，也可分為環境基礎類標準、企業碳排放核算標準、建材碳排放核算標準、建筑碳排放核算標準，如表1所示。
總體來看，我國建筑領域碳排放相關標準主要參考ISO標準，自行制定標準相對缺乏，尤其欠缺建材碳排放因子計算相關標準。
3、建筑幕墻門窗生命周期CO2評價方法研究
生命周期評價方法按GB/T 24040-2008《環境管理 生命周期評價 原則與框架》(即ISO 14040)，分為4個步驟：目的和范圍確定、生命周期清單分析(LCI)、生命周期影響評價(LCIA)和生命周期解釋。
生命周期評價研究的第一步是目的和范圍的確定。應根據應用意圖、開展該項研究的理由、溝通對象和結果是否被用在對比論斷中并向公眾發布來確定目的;生命周期評價(LCA)的范圍包括確定所研究的產品系統，系統的功能或在比較研究情況下系統的功能，功能單位和基準流，并應確定系統邊界、數據質量要求。LCA研究是一個反復的技術，隨著對數據和信息的收集，可能需要對研究范圍的各個方面加以修改，以滿足原定的研究目的。
生命周期清單分析(LCI)包括數據的收集和計算，以此來量化產品系統中相關輸入和輸出，主要包括數據收集、數據計算，物質流、能量流和排放物的分配。清單分析是一個反復的過程，當取得一批數據并對系統有進一步認識后，可能會出現新的數據要求或發現原有數據的局限性，因而需要對數據收集程序做出修改，以適應研究目的，有時也會要求對研究目的和范圍加以修改。
生命周期影響評價(LCIA)的目的是根據LCI的結果對潛在環境影響的程度進行評價，包括與清單數據相關聯的具體的環境影響類型和類型參數。LCIA也為生命周期解釋階段提供必要的信息。影響評價是一個反復評審LCA研究目的和范圍的過程，通過這個過程來確定是否已經達到研究目的，如果研究目的無法實現，則需要對目的和范圍進行修改。這個階段，影響類型的選擇、模擬，以及評估等都受到主管因素的影響，因此為確保清楚說明和報告研究中的假設，透明性十分重要。
生命周期解釋是綜合考慮清單分析和影響評價發現的一個階段，結果應與所規定的目的和范圍保持一致，并得出相應的結論、對局限性做出解釋，以及提出建議。解釋宜反映出LCIA結果是基于一個相對的方法得出的事實。該結果表明的是潛在的環境影響，并不對類型重點、超出閾值、安全極限或風險等實際影響進行預測。
從全生命周期角度，建筑幕墻門窗與建筑材料（詞條“建筑材料”由行業大百科提供）在建筑生命階段軌跡相同，包括了生產、施工、使用、拆除、處置等階段。
(1)生產階段，包括玻璃（詞條“玻璃”由行業大百科提供）、型材、五金、密封材料的原料和加工制造，以及幕墻門窗的加工制造;這個階段伴隨著物質遷移和能量輸入，但在建筑物生命周期中時間較短。
(2)施工階段，包括運輸和安裝等過程，如幕墻門窗運輸至施工場地、工地準備、安裝等;這個階段歷時也較短，伴隨著物質輸入和能量輸入。
(3)使用階段，幕墻門窗幾乎不直接造成的能耗和排放，但其節能性能對建筑物供暖、空調和照明能耗影響較大，間接影響著建筑物的碳排放。
(4)拆除階段，可認為是和安裝工程相反，過程歷時極短，但能量輸入強度較大。
(5)處置階段，包括幕墻門窗拆除后廢棄材料的后續過程，主要是廢棄材料運輸、分揀，部分材料可經過處理后再循環利用，另一部分材料則在廢棄物處理廠降解處理。過程歷時極長，但能量輸入很少。
幕墻門窗生命周期各階段的CO2排放來源情況如表2所示。
從建筑物的生命周期看，生產階段是建筑物生命周期的上游，即幕墻門窗本身固有的環境影響;在建筑的施工階段，幕墻門窗的環境影響主要體現為成品或部品到施工現場的運輸和施工中材料的損耗;在建筑物運行階段，幕墻門窗因使用壽命需要對其維護或更換，直接環境影響具體表現在替換建材的生產、運輸及廢棄材料的運輸產生的環境影響，此外，幕墻門窗的間接環境影響表現在產品節能性能對建筑物節能量的貢獻(建筑能耗軟件模擬);建筑物在拆除和清理階段，幕墻門窗的環境影響體現在廢棄材料從建筑點到處置點的運輸、不可循環廢棄建材最終處置、可循環利用廢棄建材回收利用再加工造成的環境影響。
從建筑物碳排放核算角度，幕墻門窗生產階段的碳排放表現為產品本身固有的碳排放指標，施工、維護、拆除和處置階段幕墻門窗碳排放可通過具體工程相應工程量清單核算，而建筑運行階段因幕墻門窗性能導致的建筑物碳排放屬于間接碳排放，需要根據幕墻門窗等節能性能指標通過建筑能耗模擬計算得到。因此，建筑幕墻門窗本身固有的碳排放指標和節能性能指標是對建筑物全生命周期碳排放核算具有重要意義，是建筑幕墻門窗碳排放核算需要關注的重點。
4、建筑幕墻門窗生命周期法碳排放計算探討
幕墻門窗碳排放計算的重點是固有碳排放和節能性能，其在建筑生命周期內CO2排放量包括5個階段的疊加。
式中：
Wt——生命周期CO2排放量;
W1——生產階段CO2排放量;
W2——施工階段CO2排放量，包括運輸至施工場地及安裝過程;
W3——使用階段CO2排放量，由節能性能引起供暖空調能耗的CO2排放量;
W4——拆除階段CO2排放量;
W5——處置階段CO2排放量。
(1)生產階段。生產階段包括幕墻門窗原材料及運輸、加工組裝過程碳排放，玻璃、型材、五金和密封材料均為原材料生產及其深加工(指經過簡單加工后可裝配的產品)過程、以及運輸過程的碳排放;
式中：
W1——生產階段CO2排放量;
W1-1——原材料生產及其深加工過程CO2排放量;
W1-2——原材料生產及其深加工產品運輸CO2排放量;
W1-3——加工組裝過程CO2排放量。
(2)施工階段。幕墻門窗不同運輸途徑和施工方法所產生的碳排量不同，此階段碳排放量由兩大部分組成，計算如下：
式中：
W2——施工階段CO2排放量;
W2-1——施工階段運輸過程CO2排放量;
W2-2——施工階段安裝過程CO2排放量。
(3)使用階段。幕墻門窗使用階段的碳排放屬于建筑物間接碳排放，可通過產品的節能性能指標供給建筑物能耗和碳排放計算使用。幕墻門窗的節能性能指標主要包括傳熱系數（詞條“傳熱系數”由行業大百科提供）K值、太陽得熱系數SHGC值、可見光透射比Tv值及氣密性能。
也有通過將具有不同類型外窗的設計建筑全年能耗與按照節能設計標準設定的參照建筑的全年能耗的差值作為建筑運行階段外窗的間接能耗，再折合至相應的使用年限(外窗使用年限按25年計)的CO2排放量作為外窗使用階段CO2的排放量。
(4)拆除階段。幕墻門窗拆除相當于安裝過程的逆過程，主要包括拆除作業、材料運輸出建筑產生的CO2排放量，此階段產生的CO2排放可按照安裝工藝產生CO2排放的90%進行估算。
(5)處置階段。目前國內對廢舊建筑材料的處置分為可回收與不可回收共2大類。建筑材料中的鋼材、鋁材（詞條“鋁材”由行業大百科提供）、銅材及玻璃等一般被認為是可回收材料，多在現場進行回收，或是運輸至專門工廠加工處理后利用;其余的大部分則進入建筑垃圾渣土消納場所進行填埋處置或被運往郊區露天堆放。
外窗中可回收利用的材料主要為鋁合金、鋼材、玻璃等，廢舊建材處置階段的CO2排放可用公式表示：
式中：
W5——處置階段CO2排放量;
W5-1——處置階段廢舊材料運輸至處置場所產生的CO2排放量;
W5-2——處置階段回收利用材料由處置場所運輸至生產廠家所產生的CO2排放量。
將上述5個階段產生的CO2排放量相加，便可得到建筑幕墻門窗全生命周期CO2的排放量。實際使用過程中，W1稱為建筑幕墻門窗的固有碳排放量，和使用階段的幕墻門窗節能性能指標，可以通過前期核算和測評得到，再提供給建筑物做全生命周期碳排放核算使用。
5、 問題討論
建筑幕墻門窗固有碳排放量計算過程中，玻璃、型材、五金和密封材料的原材料生產及其深加工(指經過簡單加工后可裝配的產品)過程中的碳排放數據是嚴重缺失的。平板（詞條“平板”由行業大百科提供）玻璃深加工過程中碳排放數據有一定的依據，但平板玻璃裁切、鋼化、鍍膜（詞條“鍍膜”由行業大百科提供）、夾膠、合片等深加工過程中碳排放數據缺失。同樣，型材、隔熱條、密封材料、五金件等材料和配件的碳排放數據也是缺失的。因此，盡快實現各類配套件材料碳排放因子的具體化，并建立動態可查詢的數據庫是一項重要任務。
如前所述，從建筑物碳排放核算角度，建筑幕墻門窗本身的碳排放量和節能性能指標對于建筑物碳排放核算具有重要價值。而建筑幕墻門窗施工階段、拆除階段和處置階段碳排放則可根據具體工程進行核算。因此，建立建筑幕墻門窗節能性能和固有碳排放指標動態數據庫，為建筑物碳排放核算提供依據就十分重要。
6、結論
綜上所述，可的結論如下：
(1) “2030年碳達峰，2060年碳中和”已成為國家戰略并有了明確的時間節點，在建筑領域大力發展節能低碳建筑、全面推廣綠色低碳建材將成為落實該目標的重要途徑，標準體系、低碳技術將成為主要的推進手段。
(2)國際建筑全生命周期碳足跡評價標準體系可分為環境標志、生命周期評估、溫室氣體核算和建筑生命周期碳足跡評價等四個層級。國內相關標準主要參考ISO標準，也可分為環境基礎類標準、企業碳排放核算標準、建材碳排放核算標準、建筑碳排放核算標準，自主制定標準相對缺乏，尤其是建材碳排放因子計算相關標準。
(3)從建筑物碳排放核算角度，建筑幕墻門窗本身固有的碳排放指標和節能性能指標具有重要意義，是建筑幕墻門窗碳排放核算需要關注的重點;國內幕墻門窗原材料碳排放因子、幕墻門窗固有碳排放動態數據缺失，建立幕墻門窗節能性能和固有碳排放指標動態數據庫數據具有重要意義。
參考文獻
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作者單位：建研科技股份有限公司
