加拿大一家建筑商集团表示，他们即将公布期待已久的建筑材料隐含碳数据库，这为建筑商和设计师提供了又一个减少该行业对全球气候变化过大贡献的工具。

自2018年以来，在安大略省可持续建筑学校的执行董事克里斯·马格伍德(Chris Magwood)的指导下，BEAM计算器一直处于规划和开发阶段奋进号中心．麦格伍德说，除非有任何不可预见的障碍，该软件将在气候行动的建设者到二月底为止。

Magwood在电话中说:“事实证明，进入软件行业就像房屋承包业务一样困难。”有三个人把他们的大部分时间都花在了完成软件的工作上，而另外六个人则在检查和批评工作，或者试图完成工作。

该报告发布之际，越来越多的建筑师和建筑商正将注意力从“操作碳”(即与建筑取暖和制冷有关的温室气体排放)转移到“隐含碳”(可归因于混凝土、钢铁、木材和塑料等建筑材料的制造和运输)。正如麦格伍德和其他人所主张的那样，随着建筑效率的稳步提高，运营碳的减少，建筑材料中的隐含碳在短期内将变得更加重要。科学家们担心全球变暖会在1.5ºC以内发生不可逆转的变化，为了将这一温度控制在1.5ºC以内，建筑商将不得不开始使用含碳更少的材料，以及那些能够固碳的材料。

BEAM是“建筑材料排放核算”的缩写，旨在帮助建筑商和设计师估算建造房屋所用材料的温室气体排放。它将成为包括碳领导论坛在内的众多行业可用的计算器之一EC3工具和未来生活研究所的声明标签程序(两者都是免费的)以及商业化的产品，附带订阅费用。

“它将成为一个超级工具，”马萨诸塞州工程师兼能源顾问马克·罗森鲍姆(Marc Rosenbaum)这样评价BEAM。“只要选择你要使用的材料，并知道要计算多少。对大多数人来说，这是一个巨大的飞跃。”

另外，被动式房屋网络发布了一个Excel工具栏插件，允许被动式房屋设计师在使用被动式房屋规划包(PHPP)时计算隐含碳，PHPP是设计师使用的建模软件。软件,叫做PHribbon由AECB CarbonLite设计,成本234美元。

虽然奋进中心曾考虑要求用户成为气候行动建设者成员才能使用该工具，但组织者最终决定不这么做。“我们意识到世界不需要另一个绿色建筑会员组织，”麦格伍德说。“它真正需要的是一种工具。所以，我们只是调整了商业模式，让它可以免费使用。”

Magwood说，使用BEAM的用户不需要是计算机高手。在考虑了建筑的尺寸(包括地板和窗户面积等变量)后，该程序提供了建筑中每个组件可能使用的所有材料。设计师可以看到每一个选择的碳影响，并通过他们的方式在建筑组装组装。用户可以创建多个版本的计划，以比较使用不同材料的碳影响。

BEAM所使用的数据，均来自环保产品声明(简称EPDs)，由制造商编制，并经第三方核实。

变化的对话

建造超节能房屋的动力可以追溯到20世纪70年代和加拿大萨斯喀彻温省保护房屋。在太阳能价格暴跌的推动下，对零能耗建筑的竞争已经进入了白热化状态。但建筑材料中隐含碳的重要性只是在最近几年才出现的，这是关于建筑在推动气候变化方面所扮演角色的对话中，马格伍德所称的“惊人”变化的一部分。新的碳结构，一本由布鲁斯·金部分撰写和编辑的书，帮助推动了这场对话。这本书于2017年出版，书中阐述了使用能够固碳的建筑材料的理由，比如木材和其他植物性产品，而不是制造过程中会排放大量碳的材料，比如钢铁和混凝土。(关于金和麦格伍德讨论这本书的播客，请点击在这里．)

此后，马格伍德和其他许多人都撰文指出，如果要将全球气温升幅控制在1.5°C以内，减少建筑材料相关排放的紧迫性。净零能耗建筑和极低的运营碳排放带来的好处还不够快。大约2万亿平方公里。预计在2050年之前，将会有一英尺多的新建筑和大规模翻修。在这本书的前一章中，Erin McDade写道，即使所有的新建筑的能源效率是通常的两倍，80%到90%的能源将来自于实体碳，而不是操作碳。麦克达德写道:“我们如何评估其隐含碳是至关重要的。”

2019年，加州马林县，采用低碳混凝土要求旨在降低温室气体排放。但是，无论是美国最大的住宅建筑商行业组织全国住宅建筑商协会(NAHB)，还是在美国制定模范建筑规范的国际规范委员会(ICC)，似乎都对低碳运动不感兴趣。Magwood表示，加拿大住宅建筑商协会(Canadian Home Builders ' Association)也同样不感兴趣。

目前，任何促进建筑材料低碳水平的努力都主要留给了像新建筑协会、能源与环境建筑联盟、碳领导论坛(该论坛是美国最大的环保组织)这样的团体发表了一份报告东北可持续能源协会(Northeast Sustainable Energy Association)，以及个别的建筑商和设计师。

“具体的碳排放政策目前还处于萌芽阶段，”一项研究的作者之一马特·容克劳斯(Matt Jungclaus)说落基山研究所报告关于隐含碳的研究发表于2021年。Jungclaus离开了RMI，在科罗拉多大学博尔德分校攻读博士学位。他现在正致力于制定标准，以量化规范建造房屋的碳足迹。量化工业的现状是制定未来碳减排战略的第一步。

“事情很快就变得非常复杂，”他在谈到将碳排放要求引入建筑规范时说。“我们还没有真正弄清楚，在影响全国或单个州的每一个独栋家庭的基础上，什么会起作用。我认为我们还不知道那会是什么样子，因为我们还没有基准，如果我们有，就会有很多地区性的变量。”

经验法则vs.计算

一些建筑商正在采取措施减少碳排放。GBA已经联系了一些小型的设计和建筑公司，他们似乎遵循加州建筑师杰弗里·亚当斯的理念大气的设计构建称之为一种“更定性而非定量”的方法来降低隐含碳。

他在一封电子邮件中说:“我们并没有严格量化我们所指定的材料的含碳量(就像“生活建筑挑战”项目那样)。”“我们公司的运营规模很小，所以我们并不执着于碳排放数字，但我们正在战略上尽可能减少对石油基材料的材料规格(即减少泡沫)。”

来自德克萨斯州的零能耗住宅设计师阿曼多•科博(Armando Cobo)也提出了类似的观点。除了具有降低能源消耗的功能外，Cobo还使用了可回收和再生材料，以及当地采购的产品，“最大限度地减少了(货物)收获、制造和运输过程中的排放。”

Cobo说，在达拉斯-沃斯堡地区等较大的市场工作时，他可以订购用粉煤灰或磨碎的矿渣制成的混凝土，以减少水泥的用量，水泥是混凝土碳足迹大的主要来源。“不幸的是，”他补充说，“很少有水泥和混凝土生产商在全国范围内提供这些产品。”

瑞秋·怀特，公司的CEOByggmeister她说，她的公司已经在降低实体纸盒方面迈出了最大的一步——完全远离新建筑。当房屋被翻新而不是被替换时，大多数结构元素和地基都被重复使用，从而消除了大多数新建筑必须有的最严重的碳排放破坏者。写在新的碳结构，据Larry Strain估计，翻新一座建筑产生的碳比建造一座新建筑少50%到70%。

“我们领先一步，”怀特说。“我们已经决定不建任何新建筑。我们一开始是装修承包商，现在我们做了一个非常清醒的决定，继续做装修承包商，我们很少做扩建。”

然而，即使是翻新，也有新的材料和新的组件需要考虑，当一个公司在多个建筑中使用相同的方法时，碳计算可能会从一个项目转移到下一个项目。例如，Byggmeister开发了一种阁楼改造的低碳方法这消除了它曾经使用的一些喷涂聚氨酯泡沫，取而代之的是一种将密集堆积的纤维素(一个碳汇)与更薄的喷涂泡沫层混合的组件。她说，为了设计这个装置，该公司做了比较隐含碳的功课，未来可以将相同的计算应用到类似的工作中。

“我们做过一次，”她说。“我们不觉得我们需要再做一次。有些事情是众所周知的。例如，我们知道纤维素比泡沫更好，如果我们可以用纤维素代替泡沫，我们就应该这样做。另一方面，我认为有些事情还没有被很好地理解。这就是你需要做计算的时候你可能会惊讶。你认为会更好的方法可能并没有更好。”

罗森鲍姆说，有时使用旧的经验法则或假设可能会适得其反。

他说:“在从事能源相关工作40年后，我有经验，有良好的学术背景，做过很多建筑测量工作。”“我非常擅长即兴发挥，不做数学计算，我(在能源估算方面)至少能得B+。但说到隐含碳，我的直觉是零起点。无价值之物。”

他举了一个10,000平方英尺的例子。由南山公司在玛莎葡萄园岛设计和建造的幼儿中心。屋顶是16英寸的。深i搁栅，罗森鲍姆最初认为他可以用密集的纤维素绝缘。但他非常担心这种纤维素可能会在潮湿的沿海气候中沉淀下来，所以他决定改用吹入式玻璃纤维。这将需要在屋顶平台上设置一层通风层，包括第二层护套来支撑屋顶。当这项工作开始招标时，绝缘承包商推荐喷泡沫塑料，因为它比添加第二层护套要便宜数万美元。当然，喷雾泡沫是低碳倡导者的铁杆支持者，所以这个想法并不是很吸引人。

“我说，‘让我们算一算，看看我们把情况弄得有多糟，’”他说。“长话短说，如果你不使用带有高全球变暖可能性发泡剂的喷雾泡沫，这是传统的做法，但现在不是，那么玻璃纤维的含碳量更高。”因此，屋顶最终主要是用低密度喷雾泡沫隔热和一些闭孔泡沫隔热，比在这个深坡屋顶所需的密度下用吹入玻璃纤维隔热效果更好。

类似地，木材通常被认为是钢铁和混凝土的有力替代品，因为它能吸附碳。这适用于结构元素，但Rosenbaum并不确定所有的木制品都比替代品好。此外，他认为碳与森林管理和森林产品的关系还需要更多的研究。从碳排放的角度来看，木制品可能更好，但结果可能不同——比如美国东南部森林生产的大量木屑颗粒为欧洲的大型生物质发电厂提供动力。

“我的学费没那么好，”他说。“我认为我们需要小心。我们需要计算一下。我们需要像思考能源一样思考这个问题，那就是:在减排上花的下一美元能让我们获得最大的价值吗?”

给小型建筑商的建议

所以，即使是较小的建筑商和设计公司也应该依靠经验法则，还是应该使用像BEAM计算器或其他一些现成的工具来做电子表格和计算?

“作为一名工程师和一名环保主义者，我总是纠结于这个问题，”Jungclaus说。“我想说的是，你应该做数字运算，但我认为经验法则是可以的，只要你随着时间的推移思考它们，并允许它们发生变化。如果你现在有一个经验法则，说你应该购买像粉煤灰这样水泥置换率为X的混凝土，那么这个规则在几年后就会不同。要谨慎对待这些规则的变化，因为这是一个瞬息万变的市场。”

他为预算有限、时间有限的建筑工人提出了以下建议:

• 用EC3或BEAM这样的工具，让你自己知道在你所在的地区有哪些低碳材料可用。
• 如果你有一个标准的方法，并倾向于在工作中使用相同类型的组装，而没有时间或金钱来改变，确保你正在使用的材料是这些材料的最佳版本，从碳的角度。
• 如果你确实有更多可用的资源，与设计师或工程师合作，提出减少隐含碳的具体建议。

在买家普遍对可持续建筑实践感兴趣的市场中，转向低碳设计可以成为一个“巨大的卖点”，给建筑商提供令人信服的谈话要点。它并不一定需要完全改变方法来大幅减少新建筑的碳影响。

Jungclaus说:“建造净隔离房不需要尖端的零碳钢。”“住宅的结构要求比高层建筑低得多。如果你能抵消建造楼板或履带空间所需的混凝土，或者你能根据当地的气候使用替代材料，你就能很容易地将这些规模转变为净隔离。目前，小型建筑具有最大的净固碳潜力。”

大型建筑商面临的挑战

对于更大的建筑公司来说，转向建筑含碳量更少的组件并没有看起来那么简单。但对于道格住房子在安大略省，在提高水和能源效率之后，减少碳排放似乎是合乎逻辑的下一步。圣托马斯位于多伦多和底特律之间，是一座拥有3.9万人口的城市。该公司每年在圣托马斯及其周边建造约250套独栋住宅，目前正在为一项全公司范围内的系统性降低碳含量计划奠定基础。

“我们算出了能源，也算出了水的管理，”该公司的研究和创新经理大川美代子(Miyoko Oikawa)在视频通话中说。“我们已经做到了。下一步是什么?作为一家公司，我们真正关注的是建筑性能的下一个层次。”

她说，公司总裁道格·塔里(Doug Tarry)发起了这一倡议，他的父亲创办了这家公司，公司对气候变化有着共同的紧迫感。为了了解如何向前发展，该公司正在与Magwood合作，对该公司目前低层建筑(Doug Tarry也建造中层建筑项目)的隐含碳进行基准测试。麦格伍德完成了一项初步分析，为该公司削减碳排放提供了一个起点。Oikawa说，他们必须考虑可比的成本和可用性，同时确保替代产品虽然碳含量较低，但不会损害建筑的耐用性和寿命。

该公司还没有对这一问题进行足够深入的研究，从而制定出切实的减少碳足迹的计划，但Oikawa说，该公司可能会在未来一两年内将隐含碳减少多达60%。其中大部分将来自于使用更多的纤维素和更少的泡沫保温材料，以及使用混凝土混合料，用粒状高炉矿渣代替多达一半的水泥。她说，仅仅这两步就会带来很大的不同。

但是这个行业的变化是缓慢的。曾在安大略省住宅建筑商协会(Ontario Home Builders ' Association)工作过的大川说:“从行业的角度来看，如果你不知道法规或市政当局的立场，就很难投资于碳减排战略。在这个层面上还有很多讨论——我们用什么方法来量化?如果我有一个能源目标，它会如何影响碳目标?在制定目标时，行业本身会遇到阻力，因为没有事先做足够的分析，以确保这些目标是经过深思熟虑的，并以一种对每个区域的每个建筑都可实现的方式实现。现在，我们没有足够的人来做这些计算。”

道格•塔里的首席可持续发展官、加拿大住宅建筑商协会(Canadian Home Builders ' Association)前主席斯蒂芬妮•科尔曼(Stefanie Coleman)指出了其他可能减缓向低碳材料过渡的问题。其一是缺乏对整个建筑材料类别(如管道和机械)的环境保护署，这使得比较可用于同一用途的不同材料的碳含量变得困难。此外，建筑商还面临着技术工人持续短缺的问题，这可能会使采用新材料或新技术的计划复杂化。

“即使建筑商或开发商可能想要做出改变，也需要一个学习曲线，”她说，“一些教育需要传递给从事这项工作的行业。”特别是在一个超级热门的市场，当我们缺乏交易时，仅仅出于实际目的，改变一些东西是高风险的。”

她补充说，供应链问题加上COVID已经使整个产品线一次无法使用一个月。

“COVID不是借口，”她说，“这是现实。”

前进的道路

布鲁斯·金在书中详细介绍了一些低技术含量的建筑材料，这些材料可以储存碳而不是排放碳(用他的话说就是“由天空制造”的材料)，比如木头、粘土、稻草和蘑菇。其中一些很容易获得，可以与含有大量隐含碳的材料进行一对一交换。例如，软木绝缘材料可以隔离碳，而挤压聚苯乙烯和带有HFC发泡剂的闭孔喷雾泡沫材料则是碳排放源。

RMI的2021年碳报告详细介绍了许多低成本和无成本替代品，这些替代品可以大幅降低隐含碳。例如，仔细选择混凝土混合料可以减少33%的碳排放，而成本几乎没有增加。开关绝缘可节省16%的碳排放，且不增加成本。

然而，一些建筑商喜欢使用的材料要么很难获得，要么非常昂贵。例如，木纤维隔热板是由一家北美公司——魁北克的MSL公司生产的，但在美国没有一家公司生产，至少目前没有。一个这家位于缅因州的公司希望开始生产今年的一些木纤维保温产品;目前，美国建筑商必须通过美国零售商向欧洲制造商订货。它是昂贵的。同样，稻草也是一种极好的碳储存建筑材料，有一些制造商生产的稻草和木板可以用作类似结构隔热板的东西，只是没有泡沫。ecocon就是这样一家生产商。它的面板有多种配置，标准厚度为15 - 3 / 4英寸。(r - 38.3)。其在美国的经销商,建立与自然该公司表示，太阳能电池板的交货周期为4至5个月，价格为每平方米17.80美元。Ft .(不包括运输)。

新的建筑产品，即使是非常好的产品，也可能会落入一个介于它们的创造和大卖场之间的黑洞，再也不会出现。然而，新技术进入市场的方式，以及仍处于初级阶段的产品，至少可以说是有趣的。马格伍德说，现在有很多有用的产品，包括纤维素、纤维板绝缘材料、软木地板和油毡，以及预拌工厂注入二氧化碳的混凝土。他说，开发新产品的障碍不是技术层面的，而是商业层面的。市场需求、政府的鼓励、碳信用等将有助于将新想法公之于众。

他说:“这里有很多人，有些人非常热衷于这个项目，希望成为领导者;有些人很感兴趣，希望很快跟进，但还没有完全实现目标;还有一些人坚持己见，根本不想做出任何改变。”“我们以前在能源效率和健康材料方面看到过这种弧形。一旦这些早期采用者开始这么做，最终整个曲线都会被拖下水。”

考虑到气候挑战的严重性，沮丧是其中一部分。不过，马格伍德偶尔也会遇到一些他以前从未见过的东西——一根几乎和2×4一样坚固的菌丝管，它是在发明家的地下室里开发出来的，没有从工业界或政府那里得到50美元的资助。这给了他乐观的理由。

他说:“真正的门槛是行业对它的渴望，以及制造这些新材料的研发、资金和支持。”“希望还是有的，因为我认为还有很多其他行业的解决方案本身还不清楚。建筑业有一个很大的优势，那就是知道解决方案是什么:你必须用低碳或碳储存材料建造节能、密封的建筑，我们现在知道很多这些材料是什么，我们也知道下一代材料是什么样子，如果我们努力，我们可以更快地实现这一点，我们知道还有很多其他的材料即将出现。”

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Scott Gibson是《绿色建筑顾问》的特约撰稿人良好的住宅建筑杂志。