建筑物对气候的影响负有一定责任，在全球二氧化碳排放中占比达39%。其中，运营能源占28%，而剩下的11%是在建筑材料生产过程中产生的排放。
此外，在欧盟，建筑项目产生的废物占废物总量的三分之一。因此，人们认识到在材料的生命周期终止阶段（EOL）也会对环境造成严重影响。
欧盟推动了不同的项目和倡议，鼓励利益相关方从线性经济转向循环经济（CE），并认识到建筑行业是废物最大的生产者之一，也是主要资源消耗者之一。
欧洲委员会和欧盟国家倡导在2050年前实施循环战略。
此外，根据欧洲统计局（2005年至2022年）的数据显示，由于建筑材料成本不断上升的当前趋势，建筑行业正受到推动，力求提供高效的资源材料，例如通过重复使用和回收工艺。
此外，欧盟建筑行业采用循环战略，有效实现了资源利用和节能，预计在2030年前可能节省大约3500亿欧元。
当然，欧盟当局也迫切需要引入重复使用的概念，促使建筑行业中的不同参与者更青睐二手产品而非原材料，以减少环境足迹。
生命周期评估(LCA)方法与减少温室气体排放
生命周期评估(LCA)被公认为是一种评估建筑环境影响的方法，对于评估不同建筑设计是很有用的。
近期生命周期评估（LCA）研究表明，建筑材料在建筑物的生命周期中起着重要作用。
建筑物的生命周期终止阶段（EOL）在建筑行业中具有重要影响，因为仅有 20-30% 的建筑及其拆除废料被再利用或回收利用。
此外，我们注意到在先前的研究中，缺乏关于建筑物生命周期终止阶段（EOL）对环境的影响结果。
对建筑材料进行生命周期评估（LCA）是解决这一问题的潜在工具，可以在不同的体系范围内确定。首先，“从摇篮到门”包括建筑材料生产过程的影响。其次，“从摇篮到坟墓”包括生产过程、产品运输、运营阶段和处理阶段的影响。最后，“从摇篮到摇篮”包括从生产过程到终期阶段的所有影响，超出系统边界的排放情况被记录在D模块中。
注：“从摇篮到门”和“从摇篮到坟墓”是两种常见的生命周期评估（LCA）方法，它们的主要区别在于评估的周期不同。
“从摇篮到门”方法主要关注产品或服务从原材料提取到制造、销售和使用的阶段。这种方法通常用于评估产品或服务的短期环境影响，有助于确定产品或服务的潜在改进点，以减少其环境影响。
“从摇篮到坟墓”则涵盖了产品或服务的整个生命周期，包括使用、维护、回收和最终处置阶段。这种方法通常用于全面评估产品或服务对环境的长期影响，可以为决策者提供关于如何优化产品或服务的整体环境性能的重要信息。
另一方面，“从摇篮到摇篮”理念，是一种全新的人类社会可持续发展模式，一种循环经济的环保理念。它认为“所有东西皆为养分，皆可回归自然”；认为应该从产品设计阶段构想产品的结局，让物质得以不断循环，实现可持续发展的循环经济设计理念，最终达到人与自然和谐共生。
在此次研究过程中，以新生产的木质建筑材料为基础的实验参考场景，涉及到了生物碳及其外部效益情况，被分别记录在A5和D模块中。
在Zimmermann等人进行的一项研究中，分析了650多栋建筑，结果显示制造这些建筑的材料导致了建筑物一半的二氧化碳排放量，甚至在某些情况下这一比例高达90%以上。
此外，在对丹麦建筑进行的案例研究中，用于制造建筑的材料占了约75%的二氧化碳排放。因此，有必要更详细地研究材料的环境影响，特别是研究如何减少材料对环境的影响。
减少建筑物环境影响的一种方法是推行循环利用。建筑物循环利用是一个越来越受到科学关注的领域。
在Eberhardt等人的研究中，展示了不同的建筑构件，并假设了它们实现循环利用的可能性和能量回收的百分比。
这项研究结果呈现方式可以展示建筑材料的生产过程与寿命周期阶段之间的联系，制定适当的循环策略，并提供有价值的设计决策。
在Minunno等人的研究中，作者们比较了重复使用和循环利用建筑构件的环境效益，发现重复使用构件与回收处理相比，可使温室气体（GHG）排放减少高达88%。
此外，钢铁、混凝土和石膏板的回收是基于长期实践的，并受到多个国家政策的监管。
然而，再利用的实践措施对于循环经济甚至具有更高的益处。值得一提的是，那些设计用于拆卸的组件可以被再利用；高达95%的可再利用产品可以在它们的上一个使用寿命结束时得以修复并重新投放市场。
Eberhardt等人的研究确定了一个办公楼，旨在进行再利用，并研究了循环经济如何在建筑中被采纳。
他们的研究结果表明，回收利用和能源回收被认为是最常见的循环实践措施，然而他们认为再利用过程具有更高的经济和环境效益。
此外，他们发现混凝土结构的再利用可以避免高的、隐含的温室气体（GHG）排放，并提供经济利益。还有一点，他们发现在用木材、钢铁和玻璃等替代材料代替混凝土时，排放量有所减少。
根据北欧的一项研究，建筑产品的再利用可以将北欧国家的资源消耗减少20%，从而减少气候中大约90万吨二氧化碳当量排放。
生命周期终止阶段（EOL）的二氧化碳排放、废物处理以及D模块显示的外部效益情况
根据EN 15804标准，生命周期终止阶段（EOL）的生命周期评估涉及四个子阶段：C1生命周期模块涉及建筑产品的拆解和拆除；C2模块涉及将废弃的建筑产品运输到废物处理设施或最终处置场；C3模块包括废物处理（收集用于再利用、回收或能源回收的材料）；C4模块包括废物处置排放。
注：EN 15804是欧洲的EPD（ 环境产品声明）标准，适用于建筑产品和材料。它要求在EPD中包含一系列环境性能指标，如温室气体排放、资源消耗、废弃物产生等，并规定了相关数据的收集和计算方法，为建筑产品的环境友好性和可持续性提供了指导。
Quéheille等人的研究表明，并非每种废物处理方式适用于各类废物，这取决于目标国家的法规。相关报告指出，次级（再利用）材料的环境影响较初级、原始（初次使用）材料更低；因此，次级（再利用）材料存在减少隐含的温室气体（GHG）排放的潜力。
还有研究结果表明，与线性生产过程相比，再利用是一种盈利性解决方案，可显著减少隐含的温室气体（GHG）排放。
由于混凝土耗能的制造过程，回收利用碎混凝土将产生积极的气候效益。Minunno等研究者声称，回收钢材、混凝土和石膏板是一种有益的方法，有助于减轻环境影响。
而在上文提到了此次研究使用的D模块，它还考虑了建筑产品的下一生产过程，包括再利用和回收过程。再利用/回收产品的第二生命周期可以根据产品质量延长到很多周期。在研究系统的边界之外，报告了可再利用和可回收建筑产品的负隐含碳排放情况（外部效益）。因此，在拆除建筑物后变为“新”用途时，集中关注剩余材料的适应性变得重要。
注：负碳，即碳排放是负值，也就是说生产时产生的碳要低于消耗的碳。
因此，可以对不同建筑材料的范围进行分类和检查，并可以在决策过程中从重新利用或者回收目的这两个角度加以考虑。
此外，据相关研究表明，在生命周期评估（LCA）的A1-A3阶段使用可再利用的建筑材料而不是新生产的材料可以带来显著的气候效益，这在D模块中表示为负的温室气体（GHG）排放。关于A1-A3阶段的具体意义将在下文讲述。
多种材料到生命周期终止阶段（EOL）的处理与回收
混凝土元件很难在不造成损坏的情况下被分解以便再利用；相反，它们通常被压碎成小块用于填路，而钢筋可以回收再用于生产新的钢制品。
由于混凝土具有较高的质量，它在建筑废弃物中占有相当大的比重，即使回收潜力为50％，仍对气候造成了巨大的影响。
窗户可以被采取类似的处理方式，它们能够被拆卸并进行回收，而窗框可以原样重新使用，只需更换玻璃。
此外，屋顶油毡可以回收再利用，用作其他用途的二手材料，例如，作为沥青路的附加组件。
注：油毡是用动物的毛或植物纤维制成的毡或厚纸坯浸透沥青后所成的建筑材料，不透水，有韧性，用于屋顶、地基、地下室墙壁等的防水、防潮层。
通过设计交叉层压次级木材，木材的寿命可以延长，能够被拆解和再利用；因此，它可以取代传统的交叉层压木材（CLT）。
注：木材是能够次级生长（Secondary growth）的植物，如乔木和灌木所形成的木质化组织，是多孔纤维状的组织。乔木和灌木在初生生长结束后，根茎中的维管形成层开始活动，向外发展出韧皮，向内发展出木材。
过去的研究已经确定重型木结构（mass timber）产品具有两大好处，即在生产过程中可以减少隐含的温室气体（GHG）排放的影响，以及在使用过程中能够锁定碳排放，直至使用寿命终了。
大多数策略依赖于“从摇篮到门”（关注从原材料提取到制造、销售和使用的阶段）以及关注从原材料提取到现场的方法；然而，仅考虑重型木结构的隐含碳而不考虑其整个生命周期的排放是存在误导性的。
等建筑物拆除后，其组件的寿命周期终了后可以被回收或填埋。
例如，拆下来的钢铁、混凝土、石膏板、门和窗户可以被成功回收。
最有益的做法是回收钢铁、混凝土、石膏板元件、门和窗户。据Honic等研究者称，外墙的回收潜力为52%，而地基的回收潜力约占20%。
研究目标和提出的问题
先前关于评估建筑环境中的温室气体（GHG）排放的研究表明，利用生命周期评估（LCA）方法需要更详细地研究循环解决方案。
在二次（再利用）材料的碳评估领域以及其他环境影响方面提供更多知识是非常必要的。先前研究数据中缺乏有关从再利用建筑材料获取的温室气体（GHG）排放情况以及其减排潜力与新材料排放之间比较的数据。
此外，通过不同的再利用材料打造的具有循环性的建筑物，确实是一个值得研究的重要领域。
然而，为了减少新建筑的前期温室气体排放，建筑行业已经在考虑未来使用再生产品而不是新产品，并自发地从线性生产模式转向循环路径，这也是非常有价值的。
基于此，本研究旨在比较三种不同情景，包括不同程度的再利用建筑材料和安装，参考情景中仅使用原始材料，并展示气候影响减少的潜力。根据这一目标，提出了两个研究问题：
与新产品相比，再利用产品的使用如何影响不同建筑构件在各个生命周期阶段释放的（正面）和负面的温室气体排放（GHG）以及其他环境影响？
在分析新的和旧的建筑产品时，生物碳和外部效益（通过A5和D模块展示）的计算如何影响负面的、隐含的温室气体（GHG）排放情况？
系统边界、数据来源和案例研究情况
生命周期评估方法（LCA）用于通过“全球增温潜势”（global warming potential，GWP）指标进行碳评估，该指标还包括其他环境影响。本研究范围涉及生产阶段（用A1–A3标记）、运输阶段（用A4标记）、终生阶段（用C2–C4标记）、建筑废弃物外部效益（用A5标记）和外部效益（用D模块标记），使用软件为One Click LCA，版本为：0.24.2。相关的清单数据在先前的研究里已被详细列举。
A1–A3、A4和终生阶段C2–C4的温室气体（GHG）排放（正面）在生命周期模块中被呈现，而A5和D模块中的负面温室气体（GHG）排放在环境外部效益方面被呈现。此外，材料中存储的生物碳以负值形式被添加到了新建材料和再利用建筑材料的计算中。
利用One Click LCA计算了正面和负面的温室气体（GHG）排放数据。生产阶段影响（A1–A3）来自于EPD（ 环境产品声明）标准的软件数据，以及通过部分研究案例，得到了基于Ecoinvent数据库的建筑材料的通用排放数据。
此外，关于建筑材料和设施的（C2–C4）生命周期阶段释放的温室气体（GHG）被用于计算终生阶段情景。超出系统边界的外部效益数据被引入到D模块中，同时，还报告了来自建设模块（A5）的额外外部效益数据。
在生命周期终止阶段（EOL），考量了具体市场情况，以瑞典这一国家的废物管理法规为基础，选择了软件One Click LCA的默认选项。建筑产品的使用寿命基于来自EPD（ 环境产品声明）标准的特定产品数值，这些数值可能因制造商而异。
研究结果依赖关于材料制造本地化目标的最新数据，其说明了在材料生产过程中使用的电力所产生的排放，可调整为所选择的位置以能量网为基础的混合型电力来源。
在本研究中，根据瑞典国家住房建筑规划委员会(Boverket) ，基于2021年来自瑞典电力混合的数据，进行了数据更新。生命周期评价系统边界包括了生命周期模块的描述，并利用“全球增温潜势”（GWP）指标对正面和负面的温室气体（GHG）排放进行分类。
在生命周期终止阶段（EOL），特别是废物处理方案，被详细阐述，同时还为进一步调查建筑产品中储存的（负面）隐含的温室气体（GHG）排放增加了外部效益情况描述。
计算过程是以每种具体废物处理方式指定的排放因素为基础的。因此，对于考虑能源用途的材料（基于木材和塑料的产品），其对环境的影响情况是基于来自Ecoinvent数据库中Borlänge（达拉纳地区）供热的排放因素，该地点靠近在建造的建筑物位置。
此外，本研究还涉及到施工过程中的外部效益，通过D模块显示，同时还涉及各种建筑废料，通过A5模块显示。
在A5模块中显示，建筑工地的废料可以作为小区供热的能源，特别是对于基于木材的产品而言。不过在本研究中，计算可再利用材料的温室气体（GHG）排放时是基于在生产过程中将其计算为零排放。
生物碳排放值包含在One Click LCA软件数据库的环境产品声明中，如果数值未被声明，软件会提供一个接近的估计值。用于估算生物碳的计算方法是根据该软件描述的方法。
此次研究使用名为Dalarnas Villa的木质独立住宅作为案例研究建筑，对来自不同生命周期终止阶段（EOL）处理方式的建筑产品的温室气体（GHG）排放以及D模块和A5模块显示的外部效益进行了详细分析。
研究案例使用的参考建筑是以真实、具体的建筑材料相关数据为基础的。名为Dalarnas Villa的木质独立住宅，包括房屋和车库，于2019年在瑞典建成，总建筑面积为180平方米。
建造木制住宅的主要目的是探究基于生物材料的、隐含的温室气体（GHG）排放情况，并展示出不同循环解决方案将如何影响结果。
研究中的参考建筑包括了木框架和木面板立面，屋顶和外墙安装了纤维素绝缘材料，内墙安装了木纤维绝缘材料。
混凝土仅用于地基。屋顶覆盖钢板，窗户为三层玻璃，门为木材和玻璃的混合材料，用于室外，室内仅使用木质门。
建筑中使用的设施和能源系统包括太阳能光伏系统、通风系统和地源热泵。
在One Click LCA软件的数据库中找到了环境产品声明和通用数据，并在进一步计算温室气体（GHG）排放和其他环境影响时使用。
碳评估是基于参考情景进行的，使用了最初的清单数据，然后将其与不同情景进行比较，其中建筑产品部分或完全由再利用材料替代。
评估中情景的描述如下：
实验参考情景涵盖了所有新生产的建筑材料和设施，它们被用作建筑的原始材料，被归类为新生产，其中主要原材料为木材，而建筑的其他部分使用金属、塑料和仅用于地基的混凝土。
情景I涵盖了再利用的木基材料（包括木框架、立面、木纤维绝缘材料、纤维素绝缘材料、门和窗户），而其他建筑产品（屋顶、地基、管道、电缆、设备系统等）保持不变（被归类为新生产）。
情景II涵盖了所有再利用的建筑材料，除了设施和能源系统保持不变（被归类为新生产）。
情景III涵盖了所有再利用的建筑材料和设施。
结论
通过上述的研究过程和数据分析，首先值得一提的是，本研究对建筑领域循环策略的研究做出了宝贵贡献。由于欧盟的目标是实施循环经济，本研究详细调查了建筑材料和设施的生产阶段评估、运输距离、生命周期终止阶段（EOL）以及外部效益。
此次的研究结果表明，木制产品中生物碳含量的再利用解决方案可以实现显著的碳减排。需要重新生产的、且已经向环境排放过的材料被回收，与零排放的再利用解决方案相比处于劣势。
在评估总体结果时发现使用更多再利用材料，其负面的温室气体（GHG）排放量增加。因此，直接实施再利用建筑产品比使用新生产的建筑产品可以实现更大幅度的碳减排。这与之前其他研究者的探究结果相似。
再利用建筑产品相较于原始（初次使用、初级）材料打造的产品的优势，取决于 D 模块显示的负面隐含碳排放量的巨大潜力。
在未来，仍然需要开发更多的循环评估方法和工具。现阶段，对于再利用材料，缺乏标准、法规和排放因素的深入研究。
总之，根据此次研究结果可以初步得出结论：采用循环措施并将其纳入气候政策中是非常有必要的。为了实现建筑行业到2030年二氧化碳减排50％的目标，最现实的方法是采用循环方案，其中大部分新材料将被再利用，或者与此同时进行材料回收并重新生产，替代用于制造新建筑或者翻新建筑的新生产的材料。
