Le gymnase construit du lycée Jean Moulin à Revin : charpente et poteaux en bois lamellé-collé, hautes baies vitrées ouvertes sur la forêt. Le projet Kaskade à Lille : façade de bureaux en bois aux grands contreventements diagonaux, à la lumière du soir. Le projet Pixel à Tours : logements en gradins à façades de bois, dans le quartier des Deux Lions.

OXO Architectes,建造与碳

木材,以及把合适的材料放在合适的位置

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Photo : Cyrille Weiner pour OXO Architectes.

第 01 节

木材变成了一句口号

近几年,木材出现在所有的讨论里。封面上的一个词、一本宣传册、一张木条立面的图片,一个项目立刻就披上了一层良善的声誉。这个词让人安心。它单凭自己,就成了一种生态的证明,几乎成了一句口号。

让我们把事情摆正。木材是一种很好的建筑材料:轻、可再生、宜人,它储存碳,也便于预制。但它不是魔法棒,也不是处处适用的正确答案。在与水接触时、在承受重荷的大跨度上、在必须抗火的核心筒里,其他材料表现得更好。

所以真正的问题不是"木材还是混凝土"。它是双重的:一栋建筑要花掉多少碳,以及把哪种材料放在哪个位置。一栋建筑不是由单一材料构成的。它有基础、结构、楼板、立面、隔墙。每个部位都有它合适的材料,而且并不总是同一种。

本页诚实地比较主要的结构材料,不偏袒任何一种。对每一种:它最擅长什么、它的碳成本,以及它做不到什么。碳在这里充当指南针,而不是教条。我们只提供信息,不推销任何东西。

最后,一个模拟器让你可以逐个部位地搭配一栋建筑,实时看到它排放什么、储存什么,以及某个选择在什么时候变得不现实。它不认证任何东西:它让你感受到其中的权衡。

最后一个从头贯穿到尾的标尺。一个碳数字从来不是唯一的。它总是取决于两件必须一起说明的事:单位(按每立方米材料,还是按每平方米楼板)和范围(仅出厂,还是完整生命周期)。两项严肃的研究在同一种材料上可能相差 2 到 5 倍,而没有一项是错的 1。因此我们给出的是区间,而不是精确到公斤的确定值。

第 02 节

木材毫不新鲜

在成为一种论据之前,木材是一种非常古老的建造方式,而且它早已在大尺度上屹立不倒。

一种古老的传统

在斯堪的纳维亚,人们用木材建造已有近千年。那些立木教堂,即 *stavkirke*,是其中最壮观的证明。挪威的 Urnes 立木教堂约建于 1130 年:它的承重木材于 1129 至 1131 年间被砍伐,它被列入 UNESCO 世界遗产 2。九个世纪之后,同一地区在工程木材、CLT 和高层建筑上处于前沿。传统并没有消失:它工业化了。

在法国,这个传统同样深厚。木构架,即中世纪的木筋墙(colombage),可追溯到罗马古代,从中世纪早期一直沿用到十九世纪。在 Alsace、Normandie、Troyes 或 Rouen 还留有成千上万座这样的木骨架房屋,木匠的技艺也被列入非物质文化遗产名录 3。屋架则从未中断过。这个时代所增添的,是一种复兴:一条正在成形的法国 CLT 产业,以及一项法规 RE2020,它推动人们转向生物基材料。

在炎热干燥的国家,木材始终有它的位置,常常与土并肩。在 Maroc(摩洛哥),Atlas(阿特拉斯)雪松用于屋架和细木工,而那些镂空木格屏 moucharabieh,几个世纪以来一直过滤着光线和热量 4。老实说:在这些气候下,往往是土在承担结构,而木材在陪伴它。但木材在那里如同在家,这也与我们相关,我们正是在地中海和摩洛哥气候中工作的人。

挪威的 Urnes 立木教堂,深色木材的墙体与屋顶,映衬在明净的天空下。
Urnes stavkirke,挪威,约 1130 年。UNESCO 世界遗产。图片:Jarle Kvam, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0,已修改(尺寸调整).
Dol-de-Bretagne 一座十六世纪的木筋墙房屋,木骨架外露。
木构架房屋,Dol-de-Bretagne(十六世纪)。图片:Thérèse Gaigé, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0,已修改(尺寸调整).

用当代建筑来证明

如果木材在今天不能在高处、在普通楼房里发挥作用,光有传统是不够的。而它确实做到了。在挪威,Mjøstårnet 塔高 85,4 米,共十八层;它于 2019 年落成,直到 2022 年一直是世界上最高的木结构建筑 5。在 Zurich(苏黎世),Shigeru Ban 设计的 Tamedia 大楼(2013 年)在一副完全由胶合层积木构成的骨架上竖起七层,整副骨架不用一个金属连接件,仅靠简单的山毛榉木销固定 6。纪录被美国刷新:Milwaukee(密尔沃基)的 Ascent 塔高 86,6 米、二十五层,于 2022 年开放,底座和核心筒为混凝土,其余部分为木材 7。这些塔是真实存在的,可以去参观;本节所配的图片就展示了其中一座。

挪威 Brumunddal 的 Mjøstårnet 塔,一栋十八层的木结构楼房。
Mjøstårnet,Brumunddal,挪威(2019)。85,4 m,18 层,木结构。图片:NinaRundsveen, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0,已修改(尺寸调整).
Shigeru Ban 设计的苏黎世 Tamedia 大楼的室内中庭:外露的胶合层积木圆柱与曲梁,沐浴在光线中。
Tamedia,苏黎世,Shigeru Ban(2013)。完全由胶合层积木构成的骨架,无金属连接件装配。图片:Melissanews, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0,已修改(尺寸调整).

这些建筑并不是孤立的例外。在 Vancouver(温哥华),Brock Commons 学生宿舍早在 2017 年就以木混凝土混合结构立起十八层,即 53 米 8。在 Vienne(维也纳),HoHo 塔高 84 米、二十四层,同样是混合结构,一个混凝土核心筒外披木材 9。它们的共同点不是不惜代价的全木:而是把合适的材料放在合适的位置,在需要质量的地方用混凝土,其余用木材。

法国也不落后。在 Bordeaux(波尔多),Hypérion 塔于 2021 年交付,高 55 米、十六层:它是法国最高的住宅木结构建筑 10。在 Strasbourg(斯特拉斯堡),Sensations 大楼在十一层、38 米的高度上排布 146 套住宅,采用架在混凝土底座上的全木结构 11。这些项目属于一项名为"木造宜居楼房"(Immeubles à vivre bois)的国家计划,该计划在多座城市推出了示范项目 12。所以就原理而言,木材无需再证明什么。真正的问题依然存在,要逐个部位地问:它在什么时候是最佳选择?这正是本页其余部分的主题。

第 03 节

真正的主题是建筑的碳

建造对气候的负担很重。建筑业是地球上最大的排放者之一,既因为它在被居住后消耗的能源,也因为建造它所花费的全部碳。而随着我们把保温做得更好、把供暖做得更清洁,与建造本身相关的那部分反而在增大。材料因此成为一个独立的气候议题。

有一种材料凭借它的用量主导着这个问题:混凝土,尤其是它的胶凝材料,水泥。仅水泥一项就占全球 CO2 排放的约 7 到 8 %,也就是每年大约 2,4 到 2,5 吉吨 CO2 1。原因不是它按每公斤计碳排很高,而是它被浇筑的数量极其巨大:每年大约 140 亿立方米混凝土,是世界上继水之后使用最多的材料。

最棘手的是这些 CO2 从何而来。制造水泥需要煅烧石灰石,石灰石随之变成石灰并释放出 CO2。这个反应,即脱碳酸反应,仅它一项就占了工厂排放的三分之二,大约每吨熟料 520 kg CO2 13。它在化学上是不可避免的:哪怕用一座完全清洁的窑炉,这些 CO2 也照样跑出来。我们能对剩下的三分之一,即窑炉的能源动手,却动不了这一部分,除非捕集 CO2,而这在大规模上还不存在。

这就是为什么"用木材建造"还不足以说问题已经解决。用一种材料替换另一种并不能让问题消失:我们必须诚实地看清每一种方案真正花掉多少碳,逐个部位地看,连同它的单位和范围。本页接下来的部分正是要做这件事。

第 04 节

"建筑的碳"意味着什么

一栋建筑以两种方式排放碳。有运营碳,也就是居住期间供暖、制冷和热水的碳。还有隐含碳,也就是为制造材料和建造而一次性花掉的碳。随着建筑消耗的能源越来越少,这部分隐含碳成为决定性的部分。本页谈的正是它。它的第一块砖,是生命周期评价的 A1-A3 模块:材料的开采、运往工厂和制造,换句话说就是"出厂"。

木材还多出第二笔账,绝不能与第一笔混在一起:生物质碳。树木在生长时从空气中取走了 CO2;这些碳被封存在木构件里。我们用一套专门的标准、根据木材的密度来计算它 14:大约每立方米储存 0,7 到 0,9 吨 CO2。但这份储量是一种延期,而不是消除。只有当森林重新长起、木材长期留在建筑中,它才算作一项收益。一旦被烧掉或任其腐烂,它就会把碳释放出来。

要诚实地评判,就必须走得比出厂更远。完整生命周期还要加上运输和施工、数十年的维护,然后是寿命终结以及此后发生的事:这些就是 A 到 D 模块。法国的法规 RE2020 甚至走得更远,它给每一笔排放标注时间:早储存碳、晚释放碳会被计入正面价值,这有利于生物基材料 15。不过,要承认这份储存,还得有一份真实产品的环境声明,登记在国家数据库里 16

图表 2
RE2020 关于 Ic construction 指标的阈值,呈递减的阶梯 一个四级的递减阶梯,表示 RE2020 中集合住宅的 Ic construction 指标的连续阈值,单位为每平方米千克 CO2:640,然后 530,然后 415,然后 300。两条虚线标出各方案:一种标准混凝土方案约 285,一种木材方案约每平方米 170 千克 CO2,两者都在最低一级之下。一条注释提醒,每一级的年份有待核实,而 Ic construction 指标覆盖生命周期上的全部产品和设备,混凝土和木材的参照则主要针对结构。 RE2020 的阈值在收紧 Ic construction 指标,集合住宅,单位为每平方米 kg CO2 eq。连续阶梯:640、530、415、300。 0200400600 Ic construction,每平方米 kg CO2 eq 640 530 415 300 RE2020 的连续阶梯(阈值收紧) 标准混凝土方案,约 285 木材方案,约 170 每一级的确切年份以及类别(独栋住宅还是集合住宅)有待在最新的法规来源上核实。 Ic construction 覆盖生命周期上的全部产品和设备;混凝土和木材的参照则主要针对结构。是数量级,而非合规判定。 来源:e-re2020.fr(阈值);混凝土与木材参照,projetcelsius;OXO 关键数字文件。
RE2020 逐级收紧 Ic construction 阈值:640,然后 530、415 和 300 kg CO2 eq/m2(集合住宅)。标准混凝土方案约 285,木材方案约 170 kg CO2 eq/m2。阈值降得越低,结构这个分项就越具决定性。数量级:Ic construction 覆盖产品的整个生命周期,而不只是结构。17181

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正是在这里,数字开始起舞。有两件事让它们变动。首先是范围:"出厂"(A1-A3)的数字和"完整生命周期"(A 到 D)的数字无法相比,后者更重,因为它加上了工厂之后的一切。其次是单位:"按每立方米材料"的碳比较的是材料,"按每平方米楼板"的碳比较的是建筑,而一平方米楼板所含的材料远少于一立方米。把两者混淆是最常见的错误 1

有一个陷阱值得点名,因为它奉承了木材。如果把计算停在 A 模块,就会把负值的生物质储量留下,却从不计入它在寿命终结时的释放。木材于是看起来"碳为负",而这只是范围造成的假象。有些声明因此按每立方米给出很负的数值:它们把储量算了进去,却掩盖了未来的欠债。一份诚实的核算会一直算到 C 和 D 模块。

下面的示意图把这一切摊开来看。它把一栋建筑的碳分解成三部分:制造的隐含碳、储存的生物质碳和运营碳,并展示所选范围会带来什么变化,从仅生产(A1-A3)到完整生命周期(A 到 D)。

示意图 1
建筑碳的三种性质以及两种计算范围 顶部是一条建筑生命周期各模块的横带,从左到右:A1 至 A3 出厂的生产,A4 与 A5 运输与施工,B 建筑的存续使用,C 寿命终结,D 此后的收益。两个花括号显示范围的差别:一个短花括号只覆盖 A1 至 A3 模块,即所谓出厂的隐含碳;一个长花括号覆盖 A 到 D 模块,即完整生命周期的碳。底部区分三种性质的碳:隐含碳,制造以及整个周期的化石排放;生物质碳,储存在木材和土里,单独展示且从不扣除,大约每立方米木材 0,7 到 0,9 吨 CO2,另有一个结构参照,约每平方米储存 50 千克 CO2;使用碳,即运营能源,不计入 Ic construction 指标。 建筑的碳,分解开来 三种性质的碳,两种范围。一个碳数字,离开这两者就什么也说明不了。 两种范围 生命周期的碳,A 到 D 模块 隐含碳 A1-A3,出厂 A1-A3 A4-A5 B C D 生产、材料、工厂 运输、施工 存续使用、维护 寿命终结 此后,重复使用 三种性质的碳 隐含碳 制造以及整个周期的化石排放:开采、煅烧、运输、施工、维护、寿命终结。 这正是 Ic construction 指标所设定上限的对象,折算到每平方米楼板。 生物质碳 树木和植物从空气中取走、保存在木材和含纤维的土里的碳。单独展示,从不扣除。 木材:约每立方米 0,7 到 0,9 t CO2。结构参照:约每平方米储存 50 kg CO2 eq。 使用碳 运营能源:供暖、制冷、用电。不计入 Ic construction,由 RE2020 单独计算。 读法:把木材的 A1-A3 隐含碳和混凝土的 A 到 D 完整生命周期相比,是最常见的错误。停在 A 模块, 一个木材数字保留了储量却不计入寿命终结时的释放,即 C 模块。模块划分依据 EN 15978 标准。
一个碳数字总是取决于两件事:单位和范围。A1-A3 隐含碳只覆盖出厂;生命周期一直到 A 到 D 模块。木材的生物质碳单独展示,绝不从所排放的碳里扣除。11419

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第 05 节

逐一审视材料,不偏袒

这就是主要的结构材料,逐一来看,不给任何一种加冕。

下面的表格汇集了它们的隐含碳区间。请谨慎阅读:它混用了单位(按每立方米材料和按每平方米构件或楼板)和范围。这些数值是用于比较的数量级,而不是法规声明。各方案之间的排序是稳固的;确切数值则会因来源不同而变动 1

材料一览:它是否储存碳、它最擅长哪里、它的主要局限。带数字的碳区间在下面的图表中 1
材料 储存碳 最擅长 主要局限
木材 实木、CLT、胶合 结构、楼板、预制 水与火,跨度受限
混凝土 普通钢筋 基础、核心筒、大跨度 水泥的碳,不可避免
混凝土 低碳 同样的用途,碳更低 资源(矿渣、粉煤灰)稀缺
石材 实体 承重墙与立面 重,运输,不能做楼板
烧结黏土 墙体、热惯性、湿度调节 煅烧耗能,重
生土 夯土、土坯、BTC 有纤维则是 填充、隔墙、舒适 承重弱,怕水
混合 木混凝土 部分 楼板、上部结构 复杂,难以重复使用

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图表 1
各材料的隐含碳区间,按每立方米材料计 五条带须的条,每种材料一条,单位为每立方米材料的千克 CO2,出厂的 A1 至 A3 模块。实木、胶合层积木和 CLT:60 到 360。普通钢筋混凝土:300 到 500。低碳混凝土:185 到 330。实体石材:90 到 190。夯土和土坯等生土:3 到 47。各区段大幅重叠。一条注释说明,烧结黏土砖是按每公斤发布的,每公斤 0,18 到 0,24 千克 CO2,这里不作换算以免杜撰一个密度,并且储存的生物质碳不计入这些数值。 各材料的隐含碳 A1-A3(生产)区间,按每立方米材料计。两项严肃的研究可能相差 2 到 5 倍。 0100200 300400500 实木、胶合层积木、CLT 60 到 360 普通钢筋混凝土 300 到 500 低碳混凝土 185 到 330 实体石材 90 到 190 生土(夯土、土坯) 3 到 47 每立方米材料的 kg CO2 eq,A1-A3 模块(出厂) 烧结黏土砖:按每公斤发布(0,18 到 0,24 kg CO2 eq/kg),这里不作换算以免杜撰一个密度。CLT 和胶合层积木 比锯切实木更重。储存的生物质碳不计入这些数值。有些是数量级,而不是 FDES。 来源:OXO 关键数字文件、ICE 数据库和法国 FDES。
按每立方米材料计,在 A1-A3 生产阶段:木材 60 到 360,普通钢筋混凝土 300 到 500,低碳混凝土 185 到 330,实体石材 90 到 190,生土 3 到 47 kg CO2 eq/m3。各区段彼此重叠;按 m3 的单位比较的是材料,而不是建筑。12021

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木材(实木、胶合层积木、CLT)

木材很轻:它比混凝土或石材轻 3 到 6 倍 1。这种轻质减轻了基础的负担,便于在工厂里预制,并缩短工期。它既能受压也能受拉,这使它成为一种好的结构材料。而且它储存碳:树木从空气中取走了 CO2,只要木构件还留在建筑里,它就把碳保存着。

在生产阶段(A1-A3 模块),它的隐含碳大约为每立方米 60 到 360 kg CO2 eq,视产品和数据库而定 2122。CLT 和胶合层积木由于胶、干燥和加工,比锯切实木更重。另一方面,储存的生物质碳大约为每立方米木材 0,7 到 0,9 吨 CO2,视树种和密度而定 14。当心一个陷阱:有些数据库发布负值,例如某制造商约为每立方米 -762 kg CO2 eq 23,这些数值已经把这份生物质储量算了进去。它们并不度量制造的化石碳,还掩盖了寿命终结时的欠债。

木材做得不那么好的地方。它怕水:没有防水的设计、没有通风,它就会腐烂。它会燃烧,尽管它的炭化缓慢且可以计算;节点和空腔需要严谨的防火设计。单靠它自己,隔声很差,因此要给它加上找平层或楼板面层。最后,它的碳优势只有在森林重新长起、木材长期留在原位时才成立:储量是一种延期,而不是消除。

混凝土(普通与低碳)

混凝土是应对困难场合的材料。它承受重荷和大跨度,它不可燃,它耐水,适用于基础、地下室和核心筒。它的质量带来热惯性,有利于夏季的舒适,也带来隔声。在预制方面,它快速而有竞争力。

它的碳按每公斤计并不高,高在浇筑的体量上。普通钢筋混凝土在生产阶段(A1-A3 模块)约为每立方米 300 到 500 kg CO2 eq,例如一份法国环境声明给出每立方米 471 kg CO2 eq 201。折算到楼板上,一套混凝土结构约为每平方米 185 到 380 kg CO2 eq,一种常见的住宅方案估计约为每平方米 285 kg CO2 eq 18。低碳混凝土宣称可减少 30 到 50 %,主要靠降低熟料的比例;煅烧黏土水泥(LC3)是目前最容易获得的替代方案 24

混凝土的极限是化学性的。它的水泥有三分之二的排放来自脱碳酸反应,也就是煅烧石灰石这个不可避免的反应 13。我们能降低其余部分,却降不了这一部分,除非以一种目前还不存在的规模去捕集 CO2。混凝土不储存任何生物质碳;它在使用期间通过碳化反应慢慢吸回一部分,据估计在 1930-2013 这段时间相当于工艺 CO2 的约 43 %,但这个数字有争议,而且分摊在数十年之上 25。而最有效的熟料替代物,矿渣和粉煤灰,正在变得稀缺。

实体石材

承重石材正在回归,因为它几乎不经加工:把它开采出来、锯开、砌上去,无需煅烧。它能做出色的承重墙和立面,它不可燃,它带来热惯性,而且几乎可以无限次重复使用。工艺是古老的,工具和规范却是当代的。

由于无需煅烧,它的制造碳很低:大约每立方米 90 到 190 kg CO2 eq,这是从按吨计的重量换算而来的,因此只是一个数量级 26。按每平方米墙体或立面计,当采石场就近时约为每平方米 17 到 21 kg CO2 eq 26。但一切都取决于运输:同一面墙,若石材运输了 1 623 km,就升到约每平方米 89 kg CO2 eq,此时运输占了影响的近 80 %。

石材受压能承重,却不能受拉也不能受弯。所以它能做好墙体,却与楼板和屋架无关,后者仍然用木材、钢或混凝土。它又重又厚,它的低碳要求就近的采石场,而它的凿制仍比普通混凝土更贵、更慢。因此几乎所有当代的石材项目都是混合的。

烧结黏土砖

烧结黏土砖是一条成熟的产业。它耐久、稳定、维护要求低,带来热惯性,调节室内湿度,而且抗火性能好。它有标准可依,投保没有困难,它的环境声明也广泛可得。

它的碳来自煅烧,温度约 900 到 1000 度。在生产阶段(A1-A3 模块),根据窑炉技术,约为每公斤砖 0,18 到 0,24 kg CO2 eq 2720;别处流传着高得多的数值,但那是无法相比的范围。要比较,最好按每平方米墙体来算:常规版本约为每平方米 26 到 30 kg CO2 eq,用燃气煅烧的低碳砖约为每平方米 18,3 kg CO2 eq 28

砖不储存生物质碳,而煅烧仍是它排放最大的环节:它的脱碳有赖于更省能的窑炉,而这些还有待出现。它很重,单靠自己也不隔热,因此才有多孔砖或另加的保温层。最后,黏土是从采石场开采的,在人类的尺度上是一种不可再生的资源。

生土(夯土、土坯、压缩土砖 BTC)

生土和砖用的是同一种黏土,只是不经煅烧:湿着施工,任其在空气中干燥。它是生产阶段最省碳的材料。它带来真正的湿度舒适、热惯性,而且能毫无废弃地回到土壤。用作填充、隔墙、蓄热的室内墙和抹面,它都很出色。

它的制造碳非常低:未稳定化的夯土约为每立方米 47 kg CO2 eq,土坯约为每立方米 3 kg CO2 eq 1。该产业的声明例如给出一块挤出成型土板约为每平方米 1,58 kg CO2 eq,一层土抹面约为每平方米 0,24 kg CO2 eq 29。在一百年的尺度上,它的核算可以接近零,若混合料里含有生物基纤维,甚至可以低于零 30

但生土承重能力弱:它的抗压强度低,跨不了大跨度,也盖不高。它对水非常敏感,因此有"好靴子和好帽子"这条规矩,即防水的墙脚和宽大的屋檐挑出。用水泥稳定化能给它增加强度,却可能让它的碳增加 50 % 以上,从而抹掉它的优势 1。它的施工缓慢,而它的标准化,除抹面之外,还要与保险公司逐案商定。

木混凝土混合结构

混合并不试图处处用木材替换混凝土:它把每种材料放在它最合适的地方。混凝土留在底部、留在核心筒里,以及需要质量的地方(防火、防水、隔声);木材承担上部结构和常规楼板,那里看重的是它的轻质、它的碳和它的预制。木混凝土组合楼板是其中的明星案例:一块薄混凝土板通过连接件与木材连成整体,既提高了跨度和隔声,又减少了混凝土。

它的核算,合乎逻辑地,介于全混凝土和全木材之间。一栋七层的混合建筑测得约为每平方米 122 到 125 kg CO2 eq,相当于等效钢筋混凝土的约 60 %(范围:结构,含生物质碳)1。它的表现主要取决于成功去掉了多少混凝土:在组合楼板里,是混凝土在核算上占大头,所以我们的目标是做出跨度和隔声所允许的最薄的板。

这种折中的代价是复杂。两种材料、两套欧洲规范、要计算的连接件,以及要处理的时随行为:木材的徐变和混凝土的收缩。在木材上湿浇往往要求在凝固期间设置支撑。而一块湿连接的组合楼板在寿命终结时很难拆解,这让重复使用变得复杂。最后,由于木材比全木方案少,混合结构储存的生物质碳也更少。

然而,一张按材料排列的表格并不能道出一栋建筑的真相。真实的碳首先取决于所用材料的数量,也就是取决于设计:起主导作用的因素是结构的重量(Hart 2021 31)。这就是为什么木材的轻质,它比混凝土或石材轻 3 到 6 倍 1,是一项常被遗忘的间接碳优势:它减轻了基础和所有埋在地下的主体工程的负担。所以真正的主题不是材料本身,而是它的分配,逐个部位地分配。下面的示意图恰恰展示了把合适的材料放在合适的位置:基础、结构、楼板、立面、填充。

示意图 2
一栋建筑的示意剖面,标出每个部位适用的材料 一栋两层小建筑的线描竖向剖面。五个部位用编号圆点和右侧的列表标示。部位 1,立面,外皮:木材或实体石材。部位 2,结构,竖向的柱和承重墙:实木、胶合层积木或 CLT,或木混凝土混合。部位 3,楼板,水平的带:木混凝土混合,组合板。部位 4,结构之间的填充:夯土、土坯或压缩土砖等生土,或烧结黏土砖。部位 5,地面以下的基础:低碳混凝土,石材墙脚。一个图案图例区分各材料族。 每个部位的合适材料 一栋建筑的碳是逐个部位决定的,而不是取决于单一材料的选择。 1 2 3 4 5 1 立面 木材或实体石材。 2 结构 柱和承重墙:实木、胶合层积木 或 CLT,或木混凝土混合。 3 楼板 木混凝土混合,组合板。 4 填充 夯土、土坯或 BTC 等生土, 或烧结黏土砖。 5 基础 低碳混凝土,石材墙脚。 木材 混凝土 石材 生土或砖 读法:把合适的材料放在合适的位置。每个部位都有它的约束:跨度、火、水、资源、成本。木材比混凝土或石材 轻 3 到 6 倍,这减轻了基础的负担。原理剖面,无比例。
一栋建筑不是由单一材料构成的。低碳混凝土的基础、木材或混合的结构、木混凝土组合的楼板、木材或石材的立面、生土或砖的填充:碳是逐个部位决定的。一张按材料排列的表格并不能道出一栋建筑的真相,起决定作用的是材料的数量和结构的重量。131

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第 06 节

研究者们怎么说

在一点上,研究界高度一致。功能相同的前提下,一套木结构所承载的隐含碳(材料的生产,即 A1 至 A3 阶段)通常少于钢筋混凝土结构或钢结构。生命周期评价的综述把一套木结构定在每平方米楼板约 119 到 200 kg CO2 eq/m2(中位数,A1-A3 生产),而混凝土结构则大致在 185 到 380 kg CO2 eq/m2 之间 1。区间很宽,且在上端已经彼此接触:木材并非神奇地干净,它只是起点更低。

第二个共识:木材储存碳。树木在生长时捕获 CO2 并把它固定在自身的物质里。只要木材还留在建筑中,这些生物质碳就不在大气里:大约 每立方米 0,7 到 0,9 吨 CO2,视树种和来源最高可达约 1 吨 1。第三个共识更为温和:在工厂里制造而不是在工地上(预制)能减少废料、噪声和湿气,并缩短工期。到此为止,都没有争议。

在继续之前,一个许多文章都忽略的区分:作为能源烧掉的木材和作为建筑用的木材并不等同。被烧掉的木材立刻释放它的碳;结构用的木材则把碳保存数十年。EASAC 早在 2017 年就提醒,把一切森林生物质都当作碳中性过于简单化,而对于 1,5 摄氏度的目标,只有回收时间短于约十年的才配得上"可再生"这个词 32。这番话主要针对木质能源:要记在心里,但不要把它硬套在屋架木材上。

第一个诚实的争议:木材的碳欠债及其回收时间。砍倒一棵树,就撤走了一个本会继续吸收 CO2 的碳汇;因此在今天的排放和随着重新生长而来的再捕获之间存在一段错位。Ter-Mikaelian 等人测得皆伐之后的回收时间视森林而定为 44 到 104 年,对成材木而言持平来得更快(在快速生长的森林中约 22 年)33。一篇综述表明,各项研究之间,这些时间的变动长达 200 年 34。我们不下定论:其幅度取决于森林经营、最终用途和所选的时间尺度。

第二个争议:法国的森林碳汇在退缩。下面的示意图描绘了这一下降。根据 IGN 的清查,法国森林如今每年吸收约 39 到 43 Mt CO2,而前一个十年约为 63 Mt,也就是下降了约 38 到 50 %;在干旱、小蠹虫和真菌的作用下,树木的死亡率视时段和测法上升了 +80 到 +125 % 3536。在全球尺度上,一项研究甚至把 2010-2050 年木材采伐的碳成本估计为每年约 3,5 到 4,2 Gt CO2 eq,其方法有争议 37。这个信息不下定论也成立:为了建造而采伐得越多,就越是压在一个本已脆弱的碳汇上。

示意图 3
法国森林的净碳汇在十年里大约减少了一半 图表。纵轴为法国森林的净碳汇,单位为每年吸收的百万吨 CO2,从零到七十。横轴为 2005 到 2023 年。IGN 的三个清查时段用位于各自数值处的水平线段表示:2005 到 2013 年约每年 63 百万吨 CO2,据 2024 年版本,2013 到 2021 年约 43,2015 到 2023 年约 39。一条虚线从 63 降到 39,据 IGN 2025 约下降 38 %,大致相当于减半。一个方框提醒,树木死亡率大幅上升,十年间从 +80 % 到 +125 %,从每年 7,4 到 16,7 百万立方米。 退缩中的法国森林碳汇 法国森林的净碳汇,单位为每年吸收的百万吨 CO2(Mt CO2 每年)。 0 20 40 60 Mt CO2 每年 2005 2009 2013 2017 2021 2023 63 Mt,2005-2013 43 Mt,2013-2021(IGN 2024 版本) 39 Mt,2015-2023 -38 %(IGN 2025) 即大致减半 树木死亡率大幅上升 十年间从 +80 %(IGN 2024)到 +125 %,从每年 7,4 到 16,7 百万立方米(IGN 2025)。为建造而采伐得越多,就越是压在一个本已脆弱的碳汇上。
法国森林的净碳汇已跌至每年约 39 到 43 Mt CO2,下降了约 38 到 50 %,在 2005-2013 这个十年(约 63 Mt)和 2015-2023 时段(约 39 Mt)之间大致减半。树木死亡率视时段跃升了 +80 到 +125 %。这些是不同的 IGN 版本和清查时段,彼此并不矛盾。35361

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第三个争议,也是被操弄得最厉害的:替代因子,也就是用木材替换混凝土或钢时所避免的 CO2。下面的图表显示各项研究分歧有多大。Sathre 和 O'Connor 得出的中位数是每吨木材中的碳可避免 2,1 吨碳,但离散度非常大 38。Leskinen 等人较新的综述给出低得多的平均值,约为 1,2 39。而 Harmon 指出,视假设而定,这些收益可能被高估了 2 到 100 倍 40。替代效应确实存在,方向也没错,但那些惊人的数字建立在乐观的假设之上。

图表 3
三种来源下木材替代因子的离散 水平轴为置换因子,单位为每吨木材中的碳所避免的吨碳,从负四到十六。一条灰色带标出常见研究的区域,从 1 到 3。Sathre 和 O'Connor 2010 在 21 项研究上给出 2,1 的中位数,离散度非常大,从负 2,3 到 15。Leskinen 等人 2018 给出更低的平均值,约 1,2。一个方框依据 Harmon 2019 提醒,视假设而定,替代收益可能被高估了 2 到 100 倍。离散度就是要传达的信息:一个孤立的因子,离开它的跨度就什么也说明不了。 替代因子彼此分歧 用木材替换混凝土或钢时所避免的 CO2,单位为每吨木材中的碳所避免的吨碳。 大多数研究:1,0 到 3,0 低于 0:木材比混凝土或钢更糟。 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 置换因子,单位为每吨木材中的碳所避免的吨碳 Sathre 和 O'Connor 2010,21 项研究 中位数 2,1 -2,3 15 离散度非常大 Leskinen 等人 2018(EFI):平均值 1,2 Harmon 2019:当心偏高的因子 视所采用的假设而定(假定因子恒定、无市场泄漏),替代收益可能 被高估了 2 到 100 倍:这是整个议题中最有争议的一点。 读法:替代平均而言是真实的,但一项研究可能给出少一半或多七倍的结果。一个孤立的因子,离开它的离散度就什么也说明不了。 来源:Sathre 和 O'Connor 2010;Leskinen 等人 2018;Harmon 2019;OXO 关键数字文件。
同一种木材,三种解读。Sathre 和 O'Connor 2010:中位数 2,1,但在 21 项研究上从 -2,3 到 15 的离散度,大多数在 1,0 和 3,0 之间。Leskinen 等人 2018:更低的平均值,约 1,2。Harmon 2019 警告这些收益可能被高估了 2 到 100 倍。替代平均而言是真实的,但太过离散,无法用一个孤立的数字表示。383940

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总的来说,在方向上共识是稳固的(木材承载的碳更少、它储存碳、预制有帮助),而在幅度上争论依然敞开(回收时间、碳汇的前途、替代因子)。木材是一个好的碳答案,但有两个条件:一片被可持续经营、不至枯竭地重新恢复的森林,以及一栋朴素而耐久、能长久保存其物质的建筑。它不是魔法棒。这正是为什么碳应当充当指南针,而不是教条。

第 07 节

碳是指南针,不是教条

隐含碳是一个指南针。它给出方向:减少一栋建筑为了存在而排放的东西。但它并不取代其他成就一栋好建筑的准则:真实的耐久、成本、夏季舒适、抗火、耐水、维护、重复使用的能力。一栋不加维护、或三十年后就被拆掉的低碳建筑,输掉了它的赌注。指南针指出一个方向;它并不画出这个项目。

也不存在一份绝对的材料排行榜。一种材料的名次取决于所选的准则(仅生产还是完整生命周期)、要跨越的跨度语境(防火、防水、地震、本地资源)以及所选的时间尺度。只要改动其中一个变量,排名就会移动。一种在某情形下夺冠的材料,到了另一情形下就变得不合适。这在工程上稀松平常,可当人们只是说"用木材建造"时,恰恰忘了它。

决定真实碳的,首先不是材料的名字,而是设计和所用材料的数量。用数字来证明:一套优化良好的混凝土结构在 A1-A3 生产阶段可以降到 35 到 140 kg CO2 eq/m2,而一套木结构则大致在 119 到 200 kg CO2 eq/m2 左右 1。换句话说,这些区间大幅重叠:一套精心设计的混凝土可以低于一套笨重或设计糟糕的木结构。材料并不包办全部工作。

下面的示意图展示同一栋建筑设想出的三个版本。2000 年代的全混凝土:约 285 kg CO2 eq/m2,落在 250 到 380 的区间内。合理的混合:约 180,在 120 到 230 之间。优化的木材加生土:约 140,在 110 到 190 之间 1。三条宽带,边缘彼此交叠。储存的生物质碳被单独展示,从不从这些数值中扣除。我们读到的是一个数量级和一份排序,而不是精确到公斤的结果。

示意图 4
三个结构族,隐含碳区间彼此重叠 三条隐含碳区间的水平条,单位为每平方米楼板的千克 CO2,主要是 A1 到 A3 生产。2000 年代的全混凝土:中心值 285,区间 250 到 380。合理的混合:中心值 180,区间 120 到 230。优化的木材加生土:中心值 140,区间 110 到 190。三个区间在 120 到 230 之间明显重叠。每条旁边,储存的生物质碳被单独展示,从不扣除:全混凝土为零,混合为 30 到 50,木材加生土为 50 到 90 以上。 同一栋建筑的三种材料 隐含碳,单位为每平方米楼板的 kg CO2 eq(主要是 A1-A3 生产)。区间彼此重叠。 0100200 300400 每平方米楼板的 kg CO2 eq,隐含碳 全混凝土 2000 年代 285 250 到 380 合理的混合 180 120 到 230 木材 + 生土 优化 140 110 到 190 重叠 储存的生物质碳,单独展示(从不扣除): 全混凝土:约 0。混合:30 到 50 kg CO2 eq 每 m2。木材 + 生土:50 到 90 以上 kg CO2 eq 每 m2。 读法:一个好的木材项目胜过一个糟糕的混凝土项目,反过来也可能。标尺要当作一条带来读,而不是一条线。数量级、通用类别、无 FDES。
同一栋建筑,三个结构族。全混凝土:约每平方米 285 kg CO2 eq(区间 250 到 380)。合理的混合:约 180(120 到 230)。优化的木材加生土:约 140(110 到 190)。区间彼此重叠:这就是要传达的信息。储存的生物质碳单独展示,从不扣除:混凝土为 0,混合为 30 到 50,木材加生土为 50 到 90 以上。118

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于是这个结论无需口号也能成立。一个好的木材项目胜过一个糟糕的混凝土项目;一套精心设计的混凝土可以胜过一套设计糟糕的木材。不存在普世的良善材料,只有把合适的材料放在合适的位置、合适的语境里。而我们对各方案排序的了解,胜过对它们确切数值的了解:这是一切碳计算的极限,也正是这一点让问题变得有趣。

第 08 节

我们的做法

我们的立场一句话就能说清:我们不是某种材料的建筑师,而是合适情形的建筑师。当地点和时代召唤木材时就用木材,常常如此但并非总是,绝不出于教条。热爱木材,也意味着懂得何时更该选别的东西。真正的主题不是木材对抗混凝土,而是建筑的碳,以及每处该用哪种合适的材料。

在实践中,最诚实的答案往往是合理的混合:在水和荷载传递需要的地方用混凝土(基础、核心筒),用木材来承重、跨越和覆顶。我们的项目证明了这一点,仅凭它们的结构组成即可。Revin 的 Jean Moulin 中学是一座 70 / 30 的木混凝土混合建筑:结构和屋顶为木材,只有承重内墙为混凝土。Kaskade 为 80 / 20,木结构加混凝土核心筒。Arcueil 的 Ecotone 走得更远,90 / 10:结构和楼板为木材,核心筒为混凝土。Tour A10(80 / 20,木楼板,混凝土核心筒)、Marcel Paul(80 / 20,木结构,混凝土核心筒)、L'Arbre de Vie(80 / 20 木混凝土办公楼)、Tour d'Asnières(60 / 40 混合)和 Pixel Tour(木混凝土混合结构)遵循同样的逻辑:把木材放在它最合适的地方,在混凝土仍不可或缺的地方保留混凝土。

这个跨度其实从全木一直延伸到仅仅一层外皮。在 Boulogne,Seine Gourmande 项目是一处 100 % 木材的扩建,并把立面翻新为木材。在 Mille Arbres,用木材建造的是"村庄",约占整体的 30 %。在 Flying Garden,没有木结构:只有立面,约 20 %。每一次,木材的比例都不是一句宣言,而是一个项目选择,由跨度、高度、防火和用途所决定。

材料只是故事的一部分。排放最少的建筑始终是那栋不去建造的:因此我们力求修复而不是拆除,力求把能重复使用的都重复使用,并用更少的材料来建造。我们偏爱就近的木材和短产业链,只要它们存在:给活着的森林赋予一份经济价值,也是推理的一部分,而不只是墙体的碳。

还有一个更含蓄的理由让我们善用木材:居住的舒适。多项关于亲生物设计的研究提示,一个木质房间会降低心率和神经紧张。我们用有保留的语气来表述:这是一种尚待巩固的效应,一种被部分测量的直觉,而不是一份证据。当项目允许时,我们让木材外露,只为它的温暖和它的可读性,而不把它当作推销的卖点。

最后要坦白我们还没做到的事。我们尚未对已交付的建筑开展碳测量:因此我们不发布任何按项目计的碳数字,因为缺乏可靠的来源。我们所做的,是从设计之初就优化(混合、低碳混凝土、材料的节省),并把我们接下来的项目记录得更好。我们想通过证明来改变事情,而不是通过宣告。

第 09 节

我们的木材与混合项目

二十多年来,我们一直在使用木材,一个项目接一个项目,在它有意义的地方。这六个已交付或在研究中的项目,展现出不同程度的投入:从全木扩建,到混凝土仍保留其角色的混合结构。每一种组成首先回应的是地点,而不是某种教条。

OXO 项目:Jean Moulin 中学,Revin.
Jean Moulin 中学,Revin在 Ardennes 省的 Revin,这所中学依偎在 Meuse 河蜿蜒的臂弯里,置身于森林之中。这是我们的奠基之作,2016 年交付,正是它让我们得以大规模地用木材建造。这里的林木环境让木结构显得自然:材料延续了风景,而不是落在风景之上。组成:70 / 30 木混凝土混合,结构和屋顶为木材,只有承重内墙仍为混凝土。查看项目
OXO 项目:Ecotone,Arcueil.
Ecotone,Arcueil在 Arcueil,Ecotone 被构想为一栋有生命的建筑,与一个极富植被的语境对话。这样的场景召唤一副木质的承重结构,一直到楼板。混凝土仅限于核心筒,那里它依然有用。组成:以木材为主的结构 90 / 10,木楼板,混凝土核心筒。查看项目
OXO 项目:Tour A10,Tours.
Tour A10,Tours在 Tours,位于林缘,Tour A10 追求垂直却不增加负担。它把木材和混凝土糅合在一起:楼板为木材,核心筒仍为混凝土。木材在这里赢得高度,比全混凝土更轻。组成:80 / 20 木混凝土混合,木楼板,混凝土核心筒。查看项目
OXO 项目:Boulogne Seine Gourmande,Boulogne-Billancourt.
Boulogne Seine Gourmande,Boulogne-Billancourt在 Boulogne-Billancourt,Seine Gourmande 在一栋既有建筑上嫁接了一处完全由木材构成的扩建。木材在这里不是赶时髦:它回应一个明确的脱碳目标。翻新也把立面改为木材。组成:100 % 木材扩建,翻新中的木立面。查看项目
OXO 项目:Kaskade,Lille.
Kaskade,Lille在 Lille,Kaskade 承载着层层退台的办公空间。挑战在于:以另一种方式、更轻地向高处生长。结构为木材,核心筒为混凝土。木材在这里证明它能撑得起垂直。组成:木结构 80 / 20,混凝土核心筒。查看项目
OXO 项目:Pixel Tours.
Pixel Tours在 Tours 的 Deux Lions 街区,Pixel 围绕一个种满绿植的街区内院组织住宅。选择木材是为了居住:温暖、视觉上的轻盈、更好的环境核算。结构把木材与混凝土结合起来。组成:木混凝土混合结构。查看项目

第 10 节

在约束下搭配一栋建筑

作为收尾,是一个工具而不是一番言论。它叫"在约束下搭配一栋建筑"。你在其中逐个部位地搭配一栋建筑(基础、结构、楼板、立面、填充),为每个部分选一种材料。实时地,你看到这栋建筑排放什么、储存什么,以及某个选择究竟在哪里变得不现实。从头贯穿到尾的信息是:不存在完美的建筑,我们是在约束下做优化。

读到的东西很简单。一个标尺给出总的隐含碳,单位为每平方米楼板的 kg CO2 eq,上面标着 RE2020 的参照线。它要当作一条带、一个区间来读,而不是一条精确的线。储存的生物质碳显示在旁边,用一种不同的颜色,绝不悄悄地从所排放的碳里扣除:储存不等于避免,而且储量是暂时的。最后,当某个选择对于所要求的跨度、高度或语境不合理时,一些护栏会亮起:可达的跨度、抗火、对水的敏感性、相对成本。

非认证工具:通用材料类别、数量级、无 FDES。它比较各种方案以帮助理解其中的权衡,并不为一个项目背书。 在新标签页中打开

一句明明白白的提醒:这个工具不做认证。它处理的是通用的材料类别,而不是带 FDES 的真实产品。它不做建筑的工程量清单,而且主要覆盖材料的生产。它既不取代一份碳研究,也不取代一家设计事务所,更不取代 RE2020 的合规证明。它比较各种方案以帮助理解其中的权衡;它并不为一个项目背书。

第 11 节

本研究的局限

展开局限(9)
  1. 生命周期评价的多变性。同一栋建筑,用两个数据库、两种范围或两种寿命终结假设来计算,得到的碳并不相同。两项严肃的研究在同一种材料上可能相差 2 到 5 倍,而没有一项是错的 1。因此我们给出的是数量级,绝非精确到公斤的真理。
  2. 寿命终结是不确定的。一栋建筑的核算是在数十年的尺度上决定的,但我们今天并不知道五十年或一百年后会怎样处理它的材料:木材是被烧掉、被填埋、被重复使用,混凝土是被破碎还是被回收。寿命终结的假设分量很重,而它们建立在情景之上,而非事实之上。
  3. 森林碳汇的未来是敞开的。储存在木材里的碳只有在森林重新长起、并保持为碳汇时才有意义。然而这个碳汇在法国正在退缩,每年约 39 到 43 Mt CO2,下降了约 38 到 50 %,同时树木死亡率大幅上升 3536。把木材的储量计入其中,前提是一片被可持续经营、能重新恢复的森林:这是一个假设,而不是一个确定。
  4. 反弹效应。造得排放更少,可能诱使人们造得更多、或更大,从而抵消一部分收益。碳最低的那一平方米,始终是不去建造的那一平方米。一个只优化每平方米碳的工具看不到这个问题。
  5. 数据有缺失,而且不均衡。有些类别几乎没有 FDES:重复使用、生土、本地产业链和地方材料。施工和使用阶段的数据往往是默认值。拿有充分记录的去和记录欠缺的相比,可能会扭曲排序。
  6. 碳并不能道出一切。生物多样性、夏季舒适、健康与空气质量、社会成本、维护、未来的可重复使用性:这么多品质都是碳指标捕捉不到的,而它们恰恰决定着一栋建筑的价值。把一个项目简化为它的碳核算,将是另一种犯错的方式。
  7. 我们自己的建筑还没有被测量。我们从设计之初就优化碳,但尚未对已交付的作品开展 ACV 测量。因此我们不发布任何按项目计的碳数字:只发布我们所了解的结构组成,即木材和混凝土。
  8. 模拟器处理的是通用类别。它既不知道真实产品也不知道它们的 FDES,不做工程量清单,也不出具任何合规证明。它对各方案排序并让权衡可见;它并不取代一份法规研究。
  9. 我们对排序的了解胜过对确切数值的了解。各方案彼此之间的名次是稳固的;它们精确到公斤的数值则不然。这是一个面向大众的工具能够诚实展示的唯一东西,也正因如此,标尺要当作一条带来读,而不是一条线。

第 12 节

词汇表

本页的技术词汇,用简单的方式解释,并按照观念展开的顺序排列:先是碳以及测量它的方式,然后是材料及其性质,最后是森林、土、水泥和法规。一个从头保持到尾的标尺:一个碳数字从来不是唯一的。它总是取决于单位(按每立方米材料,还是按每平方米楼板)和范围(仅生产,还是整个生命周期)。两项严肃的研究在同一种材料上可能相差 2 到 5 倍,而没有一项是错的。

展开词汇表(41 个术语)
隐含碳

为制造、运输和安装一栋建筑的材料,加上它们的更换和寿命终结所排放的 CO2。这是包含在材料本身之中的碳,与此后为供暖和维持建筑运转所花费的碳相对。它也被称为建造碳。

运营碳

一栋建筑在使用中各项消耗所产生的 CO2:供暖、制冷、热水、通风、照明。随着我们把它降低(保温、清洁能源),隐含碳成为核算中决定性的部分。正是这一转折让本页变得有用。

生物质碳

一株植物在生长时从空气中取走、并被封存在物质里的 CO2:木材,还有麦秸或大麻。只要木构件还在建筑中,这些碳就不在大气里。一立方米木材储存的量大约为 0,7 到 0,9 吨 CO2,视树种和密度而定 14

暂时储存

生物质碳并不是被永远封存的:在寿命终结时(燃烧、分解),除非重复使用或梯级利用,它会重新回到空气中。所以这是把排放在时间上延后,而不是消除。把它算作一项永久收益就言过其实了:这正是关于木材的争论的核心。

ACV(生命周期评价)

把一件产品或一栋建筑在其整个生命中的各种影响相加起来的方法,从材料的开采一直到它的寿命终结。本页的碳数字正是由它得出。它的结果完全取决于所选的数据和给它划定的边界。

功能单位

一次 ACV 为自己设定的比较基准:一平方米墙体、一立方米材料,在某个使用年限之内。只有在功能单位相同时,比较两个数字才有意义。把按每立方米计的碳和按每平方米计的碳弄混,是最常见的错误。

A1-A3 模块

ACV 的头三个阶段:原材料开采(A1)、运往工厂(A2)和制造(A3)。这是生产碳,也称出厂碳。本页大多数用于比较的数字都停在这里,以保持易读。

A 到 D 模块

完整的生命周期,分为四大族:生产和施工(A)、建筑的存续与使用(B)、寿命终结、拆除和废弃物处理(C),以及此后的收益或负担,如重复使用或所避免的能源(D)。一个停在 A 模块的木材数字奉承了木材,因为它保留了储量却不计入它在寿命终结时的释放。一份诚实的核算会一直算到 C 和 D 模块。

灰色能源

在一种材料的周期上(开采、制造、运输、寿命终结)所花费的全部能源。它是隐含碳的近亲,但它度量的是能源,而不是 CO2。两者不可互换:一个灰色能源的数字和一个碳的数字既不能相比,也不能相加。

动态 ACV

ACV 的一种变体,它按每笔排放发生的年份给它加权:今天避免的 CO2 比五十年后排放的更重。因此它把早储存、晚释放计入正面价值,这有利于生物基材料。法国的 RE2020 采用它;其他一些框架仍然是静态的,只有一个数字。

FDES(环境与健康声明表)

法国一件建筑产品的环境身份证,由第三方核验。它逐个阶段地给出它的碳,采用一个清晰的单位。只要它存在,它就是参考数据;没有它时,就只能用通用的数量级来工作。

INIES

法国托管建筑产品 FDES 的公共数据库。RE2020 要求在 INIES 里有一份单独的 FDES,才承认一件木制品的碳储存。人们正是去那里寻找一个可靠的数字,而不是一个目录里的平均值。

实木

直接从树干上锯下、不用胶的木构件:柱、梁、板、厚板。它是隐含碳最低的木制品,因为它免去了胶合、深度干燥和加工。它的尺寸受树木尺寸的限制。

胶合层积木

沿同一方向层层胶合在一起的木薄板,用以制成比实木更大、更规整的梁或柱。它能跨越大跨度,但胶、干燥和压合让它的隐含碳比原锯木稍高一些。

CLT(正交胶合木)

交叉层叠、层与层之间成直角胶合的木板,形成用作墙体和楼板的大板。这种交叉赋予它在两个方向上的刚度。和胶合层积木一样,由于胶和制造,它的碳比实木稍高一些。

木骨架

一种承重墙,由木立柱和横档组成的骨架构成,中间填以保温材料,外面封上面板。它是住宅中最轻、最常见的木构体系。它的轻质也减轻了基础的负担,这是一项常被遗忘的间接碳优势。

跨度

一块楼板或一根梁从一个支座到另一个支座、中间没有承重点所跨越的距离。它是最快让一种方案出局的参数:跨度越大,就越需要更厚的截面,或另一种技术。此外,大跨度对一块木楼板和一块混凝土楼板并不具有相同的价值。

牺牲截面

木材抗火的方式:它的表面以一个已知的速度炭化,而这层炭壳保护着内芯,内芯得以保持强度。因此我们把构件加大一个愿意舍弃的厚度,即牺牲截面。木材会燃烧,但它能以可预测的方式撑住。

使用等级

一个从 1 到 5 的等级,按木构件对湿气的暴露程度给它分级,从始终有遮蔽的干燥木材(1 级)到与水长期接触的木材(5 级)。它决定树种的选择和可能的处理。把一块等级不足的木材放到与水接触的地方,就是判它死刑。

徐变

一种材料在长期维持的荷载下慢慢累积的变形。木材的徐变比混凝土更大:一根第一天尺寸做得很好的梁,可能随着年岁而下挠。我们在大跨度和承受重荷的楼板上会把它考虑进去。

收缩

一种材料失去其水分时的尺寸变化。木材在干燥时会缩小,尤其是横纹方向,这就要求采用让材料得以活动的节点。混凝土在硬化时也会收缩,因此才有它的伸缩缝和收缩裂缝。

替代

这样一个观念:一种低碳材料替换一种排放型材料,比如用木材代替混凝土或钢,就避免了后者的排放。这种效应平均而言是真实的,但视语境而高度离散,且部分研究者认为它被高估了。要谨慎对待:它不是一张空白支票。

置换因子

把替代化为数字的那个数:每单位木材中所含的碳所避免的碳。各项综述给出的中位数约为 2,1 38,以及一个更低的平均值,约 1,2 39,其离散度极大,且有高估的风险。要警惕偏高的因子。

碳欠债

砍倒一棵树,就撤走了一个本会继续吸收 CO2 的碳汇:因此在今天的排放和随着重新生长而来的再捕获之间存在一段错位。这段错位就是木材的碳欠债。它的幅度取决于森林的经营和木材的用途,是耐久的结构还是燃料。

碳回收时间

重新生长的森林补偿与采伐相关的碳所需要的时间。各项研究估计皆伐之后为 44 到 104 年,各研究之间甚至长达 200 年 33。这场争论主要针对作为能源烧掉的木材,而不是把碳保存数十年的结构用木材。

碳汇

一个吸收的 CO2 多于它排放的环境,比如一片生长中的森林。其反面是碳源。如果死亡和采伐超过了生长,一片森林可以从碳汇翻转为碳源:这正是今天威胁着法国森林碳汇的东西。

营林

森林的种植与经营:植林、间伐、采伐、更新、树种选择。正是它决定一片森林是否仍是碳汇,以及采下的木材是否真的可再生。把木材的储量计入其中,前提是一种能重新恢复的可持续营林,这是一个假设,而不是一个确定。

皆伐

一次性砍倒一块林地上所有的树。这是碳欠债的争论所围绕的做法,因为它一下子把碳汇掏空,让核算依赖于重新生长的速度。要与通过逐次间伐来采取的经营方式区分开。

生土

湿着施工、随后在空气中干燥、不经煅烧的土。它的生产碳几乎为零,但它承重能力弱,怕液态水,而且施工缓慢。用作填充、隔墙、蓄热的室内墙和抹面时极佳,用作承重时要审慎,并且始终要留给合适的语境。

夯土

把湿的生土在模板里夯实、砌成厚墙。它极其省碳,带来热惯性并调节湿度,但施工缓慢,墙脚对水敏感。那条古老的规矩把它概括得很清楚:一双好靴子和一顶好帽子,即防水的墙脚和挑出的屋檐。

土坯

一种把生土模压成型、随后在阳光下晒干、不进窑炉的砖。它是碳最省的生土形式之一。和一切生土一样,它承重能力弱,需要与水保持距离。

BTC(压缩土砖)

一种用机械压制的生土砖,比手工模压的土坯更致密、更规整。压制改善了它的性能,却从未达到煅烧材料的水平。它仍然是生土:碳很少,但承载能力和耐水性有限。

熟料

水泥中耗碳的成分,通过把石灰石加热到约 1450 度得到。普通水泥的绝大部分都是它。我们用熟料系数来度量它的比例,这是主要的减碳杠杆:它越低,混凝土的碳就越少。

脱碳酸反应

一个化学反应,受热的石灰石借此变成石灰并释放出 CO2,是制造水泥的必经步骤。它约占工厂排放的三分之二,即便用清洁的窑炉也无法避免。这就是为什么用混凝土建造无法仅靠可再生能源来抵消。

低碳混凝土

一种通过降低熟料比例或更换胶凝材料来减少碳的混凝土。这个词既是商业用语也是技术用语,涵盖好几个层次:宣称约减少 30 到 50 %,却不保证一个唯一的数值。始终要问清数字和它的范围。

LC3

一种用煅烧黏土和石灰石替换一部分熟料的水泥。它把碳减少约 30 到 40 %,还有一个决定性的优势:黏土在水泥需求增长最快的地方广泛可得,这与正在变得稀缺的矿渣和粉煤灰不同。

碳化反应

在使用期间,混凝土慢慢地重新吸收一部分因脱碳酸反应而释放的 CO2。一项研究估计它在数十年间抵消了工艺 CO2 的约 43 % 25,但这个数字有争议:它分摊在时间之上,不应被用来在建造之时淡化其足迹。

RE2020

法国针对新建建筑的环境法规。在碳方面,它给建造的足迹设定上限并逐级收紧,这让结构的选择变得越来越决定性。它是一个活的法规对象,其阈值和时间表都在演变。

Ic construction

RE2020 中度量一栋建筑隐含碳的指标,折算到每平方米,不含运营能源。它的阈值通过一系列节点逐步收紧,大约从 640 降到每平方米 300 kg CO2 eq 1。阈值降得越低,结构这个分项就越具有决定性。

预制

在工厂里而不是在工地上制造构件。通过掌控湿度和节点,它把工期减少约 30 到 40 %,也减少废弃物、噪声和废料。这是木构建造的一项经典优势,但并非木材独有。

重复使用

把一个既有构件原样地用到一个新项目里,而不重新制造。它的碳非常低,因为它免去了一次全新的生产,而且延长了材料的寿命。碳最低的那一平方米始终是不去建造的那一平方米:节省、修复、重复使用。

第 13 节

参考文献

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