气候变化是21世纪人类必须面对的严峻挑战,也是当前国际政治和经济格局中不可忽视的重大全球性问题[1]。碳排放的显著增加已成为导致全球变暖的最重要因素。因此,有效减少企业和工厂的碳排放已成为最紧迫的环境保护问题之一[2]。建筑行业作为能源消耗和碳排放的关键领域,发挥着不可忽视的作用。数据显示,建筑行业每年消耗全球约40%的能源,并贡献了约30%的全球温室气体排放[3]。此外,预计到2050年,全球建筑的能源消耗可能会翻倍或三倍[4]。然而,与其他行业相比,建筑行业在减排方面的技术挑战相对较低,使其成为全球节能和减排工作的关键领域[5]。
低碳建筑设计需要综合考虑地理、气候、材料和成本等多种因素,使其成为一个高度复杂的跨学科研究领域[6]。单一的分析方法已不足以应对这一复杂挑战;因此,迫切需要从全生命周期的角度进行综合的多方法分析,以实现更科学和系统的减排策略[[7],[8],[9]]。
建筑信息模型(BIM)作为建筑行业数字化转型的关键推动力,被广泛认为是降低成本和优化项目管理的有效工具[10]。BIM平台能够在无需实际施工的情况下进行多种类型的评估和模拟,显著提高了建筑设计和施工的效率[11]。因此,BIM技术在低碳建筑设计和碳排放管理中的应用前景尤为广阔,在推动行业绿色转型方面发挥着重要作用。
重要的是,到2020年,建筑行业生命周期碳排放评估的方法论基础已基本建立[12,13];这一时期的研究为理解近期文献提供了重要背景。早期研究主要集中在建筑运营能耗及其相关排放上,而由于材料清单不完整、数据来源不一致以及系统边界定义的差异,对嵌入碳的核算往往受到限制[14]。随着生命周期思维的深入和标准的进步——特别是在ISO 14040/14044和行业特定框架EN 15978的指导下——研究逐渐转向更明确的系统边界定义,并倾向于在产品、施工、使用和生命周期结束阶段分别报告[15,16]。同时,为了平衡数据细节与系统的完整性,学者们继续讨论并应用不同的方法,如基于过程的LCA、输入-输出LCA和混合LCA[17]。另一方面,2020年之前的数字设计和分析工具的普及促进了基于BIM的量化和启动了与能源模拟工具的初步整合,为2020年后更加以工具驱动的自动化评估工作流程奠定了技术基础[18]。
尽管已经广泛应用了多种分析框架(如LCA和基于BIM的方法)来评估建筑碳排放,但现有研究仍然高度分散[19]。大多数研究集中在建筑生命周期的孤立阶段或单一工具的优化上,导致系统边界、数据来源和评估标准的一致性不足[20]。因此,该领域缺乏对这些多样化方法的使用方式、它们发现之间的差异以及最迫切需要整合领域的整体理解[21,22]。
近年来,无论是在中国还是全球范围内,关于建筑生命周期碳排放评估的研究数量都迅速增加[23,24]。然而,这种文献的激增超过了在不同背景下综合和比较结果的努力[25]。因此,及时的系统回顾对于巩固现有知识、识别方法论的趋同和差异以及揭示各国研究模式(特别是中国与其他国家之间的差异)的演变至关重要[26]。这种综合为推进一致、可靠且具有全球可比性的建筑碳排放评估方法提供了必要的基础[[27],[28],[29]]。
中国是一个特别值得研究的案例,不仅因为它是世界上最大的碳排放国,还因其独特的政策背景和快速的城市化进程[30]。在过去二十年里,中国实施了雄心勃勃的举措,如双碳(碳达峰和碳中和)战略、国家绿色建筑评估标准以及对BIM等数字建筑技术的广泛政府支持[31]。同时,中国前所未有的城市扩张和基础设施密度使其建筑存量远大于大多数发达国家[32]。
至关重要的是,直接比较中国与其他国家的情况可以提供以往非比较性回顾所忽视的见解[33]。它允许研究不同的政策体制、产业结构和数据基础设施如何影响碳排放评估的方法论选择[34,35]。这样的比较可以揭示中国对施工阶段排放的重视以及政府监管的评估系统是否导致了与发达国家常见的市场驱动和自愿框架不同的分析方法和结果[36]。此外,对比这些路径有助于明确中国出现的方法论创新(如本地化碳数据库或BIM-LCA集成框架)是否为全球低碳转型提供了可转移的经验[37]。
通过这种比较视角,本综述有助于弥合现有文献中的地理和方法论差距,促进对建筑碳排放评估研究的更全球一致的理解。