静态与动态建模视角下木结构建筑全生命周期气候影响：生物源碳核算方法的比较研究

《Environmental Impact Assessment Review》：Climate impacts of timber-frame buildings in a life cycle perspective: Implications of static and dynamic modelling approaches for biogenic carbon accounting

　　为解决木结构建筑生命周期评估中生物源碳核算方法不统一、传统静态模型无法准确反映碳动态的问题，研究人员开展了静态与动态LCA建模对比研究。结果表明，动态全链碳核算方法得出的气候影响(51 kgCO2e/m2)显著低于静态方法(164 kgCO2e/m2)，证明综合考虑林业-能源-建筑部门碳流动的时间敏感性分析对准确评估木建筑气候效益至关重要。

　　

在全球应对气候变化的紧迫背景下，建筑行业作为能源相关二氧化碳排放的重要贡献者，其减排潜力日益受到关注。随着建筑能效标准的提升，运营能耗显著降低，使得建筑材料生产阶段的气候影响相对凸显。木结构建筑因其碳储存潜力被视为低碳建筑的重要选择，然而传统生命周期评估方法在生物源碳核算方面存在明显局限——静态建模无法捕捉碳流动的时间动态，不同核算方法导致结果差异显著，这阻碍了对木建筑真实气候效益的准确评估。

发表于《Environmental Impact Assessment Review》的这项研究，通过对比静态与动态生命周期评估方法，系统分析了瑞典一栋多层木框架建筑的全生命周期气候影响。研究团队创新性地整合了林业、能源和建筑部门的碳流动数据，采用辐射强迫计算和大气碳滞留模型，建立了时间敏感的碳核算框架。

关键技术方法包括：(1)基于EN 15804/15978标准的静态LCA框架，使用GWP-100特征化因子；(2)动态LCA模型，通过脉冲衰减方程计算CO₂、CH₄、N₂O的大气滞留；(3)辐射强迫模型，基于IPCC AR6参数计算瞬时和累积辐射强迫；(4)森林碳动态模型，追踪挪威云杉和柳树能源林的碳汇变化；(5)全链生物碳核算，整合林业管理、材料加工、建筑使用和报废处理的全过程碳流。

3.1 静态方法

静态分析显示，产品阶段碳足迹为145.7 kgCO₂e/m2，其中岩棉保温材料贡献最大。使用0/0和?1/+1两种生物碳核算方法时，全生命周期气候影响均为164 kgCO₂e/m2，表明静态方法无法区分碳储存的时间效益。

3.2 动态方法

动态建模揭示了显著的时间效应：在100年分析期内，排除生物碳时气候影响为199 kgCO₂e/m2，而包含生物碳时降至91 kgCO₂e/m2。辐射强迫分析显示，建筑使用阶段(10-50年)因维护活动和能源使用出现明显波动。

3.3 静态与动态方法比较

两种方法差异显著：静态GWP-100假设所有排放立即产生全效气候影响，而动态方法考虑实际升温时间。随着分析期延长，差异逐渐缩小，凸显时间范围选择对长寿命产品评估的重要性。

3.4 全链生物碳核算

综合林业-能源-建筑碳流动的动态分析得出最低气候影响(51 kgCO₂e/m2)。森林碳动态模拟显示，云杉林在采伐后第25年开始实现净碳汇，柳树能源林提供持续的碳吸收能力。

研究结论强调，动态全链碳核算方法能更准确反映木建筑的气候效益。与简化的?1/+1和0/0方法相比，全链方法在100年时分别降低气候影响1.8倍和3.9倍，证明时间敏感的碳流动分析对评估长寿命建筑产品至关重要。讨论部分指出，当前LCA标准中生物碳核算方法的不统一是主要局限，而回顾性森林建模(而非假设未来再生)减少了结构不确定性。研究还发现，森林轮作期与建筑寿命的匹配程度显著影响碳平衡结果。

该研究的核心意义在于为建筑行业碳核算提供了方法论创新，证明动态全链碳核算能更准确量化木建筑的气候减缓潜力，为政策制定和行业标准修订提供了科学依据。随着欧盟建筑能效指令对全生命周期碳评估要求的强化，这种时间敏感的分析框架将成为低碳建筑认证和气候政策制定的重要工具。