在低碳建筑領(lǐng)域，環(huán)境評估貫穿建筑物的整個生命周期，有利的生態(tài)影響被量化為碳手印，而不利影響被量化為碳足跡。碳手印由負(fù)數(shù)值表示，而碳足跡由正數(shù)表示。碳足跡越小，碳手印越大，建筑則越低碳、越環(huán)保。建筑材料的選擇在影響建筑物整體生命周期的碳足跡、碳手印方面起著至關(guān)重要的作用，因此，天然負(fù)碳的木材成為了建筑界的新寵兒，利用木結(jié)構(gòu)建筑和木材產(chǎn)品也成為了目前世界各國減少溫室氣體凈排放量的關(guān)鍵措施。

芬蘭政府提出于2035年實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。木結(jié)構(gòu)建筑具有在建筑物內(nèi)封存碳的潛力，能夠有助于擴(kuò)大芬蘭現(xiàn)有碳匯，促進(jìn)碳中和工作的進(jìn)展。在芬蘭，木材主要用于建造單戶住宅（80%為木結(jié)構(gòu)）和排屋（60%為木結(jié)構(gòu)）。目前，在現(xiàn)有文獻(xiàn)中明顯缺乏專門研究芬蘭境內(nèi)木結(jié)構(gòu)和混凝土公寓建筑產(chǎn)生的碳足跡、碳手印、承重結(jié)構(gòu)成本等數(shù)據(jù)。本研究的目的是分析和計算兩者的碳足跡、碳手印與綜合成本，為芬蘭進(jìn)一步推進(jìn)木結(jié)構(gòu)多高層公寓促進(jìn)碳中和提供理論依據(jù)。

研究的樣本為一棟多層公寓建筑，建筑名為Laajasalo，位于芬蘭的赫爾辛基市。該住宅綜合體的開發(fā)是赫爾辛基市發(fā)展公寓建設(shè)計劃的一部分，計劃占地面積為 11250㎡。本次研究將圍繞著該建筑的開發(fā)，評估混凝土框架和木結(jié)構(gòu)框架兩種解決方案的碳排放和成本。

Laajasalo住宅綜合區(qū)的地理位置

公寓樓底層分布圖

計算以50年為限，在確定了五層樓和屋頂?shù)牟牧现亓俊⑻甲阚E和碳手印后，采用了建筑碳足跡計算工具。這些計算結(jié)合了來自芬蘭環(huán)境研究所建筑排放數(shù)據(jù)庫版本 1.01.000（日期為 2023 年 6 月 29 日）的材料數(shù)據(jù)，其結(jié)果如下。

木結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)對碳足跡和碳手印的影響

從計算結(jié)果可知，木結(jié)構(gòu)形式的公寓樓其碳足跡為830223kgCO2，碳手印為-4542907kgCO2；混凝土形式的公寓樓其碳足跡為3064849kgCO2，碳手印為-872634kgCO2。這表明，木結(jié)構(gòu)公寓樓對生態(tài)環(huán)境的不利影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土結(jié)構(gòu)，是更加低碳、環(huán)保的選擇。

在以上數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，專家們?nèi)≌麛?shù)進(jìn)行了兩種結(jié)構(gòu)的對比計算，如公式1所示。混凝土框架將產(chǎn)生3,060,000公斤的二氧化碳，與木結(jié)構(gòu)框架830,000公斤的二氧化碳排放量相比，二氧化碳排放量增加了270%。

公式1

如公式2所示，與選擇混凝土承重結(jié)構(gòu)相比，選擇 CLT結(jié)構(gòu)，在50年的分析期內(nèi)，其產(chǎn)生的積極氣候效益明顯，比混凝土結(jié)構(gòu)高420%。

公式2

兩位經(jīng)驗豐富的施工工程師為兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建造成本估算。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)建筑組件的成本估算，混凝土公寓樓（包括五層樓和屋頂結(jié)構(gòu)）的成本估算約為 8,150,000 歐元， CLT木結(jié)構(gòu)公寓樓的成本估算約為 9,110,000歐元。同時，根據(jù)對比計算中的碳排放數(shù)據(jù)計算可得，混凝土的碳排放成本為9.34 歐元/千克 CO2e，而CLT木結(jié)構(gòu)的碳排放成本為2.01 歐元/千克CO2e。混凝土與木結(jié)構(gòu)相比，其碳排放成本明顯更高，比CLT木結(jié)構(gòu)的碳排放成本高約365%。

基于以上的計算數(shù)據(jù)，該案例最終將選擇以木結(jié)構(gòu)來建造，并引入更加明亮和開闊的半開放式設(shè)計，從而創(chuàng)建一個不可思議的開創(chuàng)性木結(jié)構(gòu)低碳項目。同時，考慮到結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，樓層空間設(shè)計和碳封存的巨大潛力等因素，設(shè)計師們更傾向于采用交叉層壓木材（CLT）結(jié)構(gòu)解決方案，讓建筑的整個生命周期內(nèi)產(chǎn)生更大的生態(tài)效益。

木結(jié)構(gòu)的詳細(xì)排放數(shù)據(jù)

本次研究，展示了施工方法及建筑材料的選擇對生態(tài)環(huán)境及綜合成本的影響，揭示了傳統(tǒng)混凝土和CLT結(jié)構(gòu)碳足跡和手印的巨大差異。研究顯示，CLT在這碳足跡和碳手印及碳排放成本等方面都優(yōu)于混凝土，兩種材料之間碳排放的鮮明對比也凸顯了木結(jié)構(gòu)顯著的生態(tài)效益。這些發(fā)現(xiàn)將為建筑設(shè)計和材料選擇提供理論依據(jù)。隨著法規(guī)的制定和對可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高，這項研究將引領(lǐng)芬蘭及其他國家未來的建筑實踐朝著更環(huán)保、更具成本效益的木結(jié)構(gòu)解決方案邁進(jìn)。

芬蘭Keravanjoki 多功能大樓

?Aukusti Heinonen, Jarkko ?versti

研究報告來源：

Submission received: 26 March 2024 / Revised: 14 April 2024 / Accepted: 20 April 2024 / Published: 23 April 2024

引用：

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