城市碳中和建筑手册

序言 城市化发展和日益增长的消费模式前所未有的对地球资源施压。这挑战了越来越多的具有气候意识的当地政府和建筑行业中有影响力的利益相关者所采用的传统方法。这些利益相关者包括材料生产者、开发商、设计师和建筑师，他们正在积极研究并实施多样化的基于生物材料，并希望探索这些材料在缓解与建设项目往往相关的大规模碳足迹方面的潜力。 为确保建筑和建筑行业符合巴黎协定目标，我们需要认识到建筑环境是一个系统，其中建筑材料供应链中的所有参与者都扮演着角色并承担着减少整个建筑资产生命周期排放的责任。碳绩效需要成为整个价值链上每笔交易评估的组成部分，城市具有独特的地位来要求这一点并将碳绩效纳入采购和法规中。 适当多样化且管理良好的生物基供应链和建筑模式可以通过将碳锁定在建筑结构中，帮助减少净碳排放。 近年来观察到木制建筑的使用显著增加，这令人鼓舞。这种向木材建筑的转变反映了人们对生物基材料带来的益处的日益重视。这一趋势并非局限于任何特定地区；它是一个全球现象。在我们努力应对城市化、气候变化以及追求更健康、更可持续的生活环境带来的挑战时，采用生物基建筑材料（如木材）的趋势正在加速。为了加速这一转型并在我们的建筑环境中产生有意义的影响，我们必须继续在更大规模上推广和扩大这些材料的使用。 空间和资源限制、气候变化缓解和韧性，以及对人类福祉更加重视等因素，激发了新的解决方案并鼓励了创新。 为了保持同步，预计仅在2023年至2028年期间，每年就需要新增20亿平方米的建筑存量。此类发展在体现和运营排放方面将对气候产生重大影响。为了减少对气候的影响并促进健康的生活环境，我们必须关注我们的材料、设计和制造选择所带来的后果。 对于一些人来说，这意味着回归到各种生物基建筑材料。这些多功能材料的潜力巨大，包括降低能源消耗、减少二氧化碳排放、更健康的空间以及实现可持续森林、空间和农业管理——所有这些都是联合国可持续发展目标（SDGs）的关键原则。 致谢 以下人员参与了报告的编制，并分享了他们的见解： 关于阿鲁普Arup是一个致力于可持续发展的全球设 CNCA 知识合作伙伴 免责声明 计师、顾问和专家的集体。我们利用技术、想象力和严谨性来塑造一个更美好的世界。 本出版物是CNCA项目“在欧洲建筑环境中大幅减少隐含碳”的一部分，该项目由Laudes和Built by Nature资助。Arup负责其内容。 Desirée Bernhardt, 阿姆斯特丹市政府欧洲市镇 西莫内·曼吉利执行董事，碳中和城市联盟 关于CNCA亚当·瓦德斯坦，隆德市政府雷米·斯皮瓦克，波尔多大都会区Emma Morton, 格拉斯哥市政府罗斯·霍克纳，城市建筑（格拉斯哥）合伙律师事务所斯蒂芬·里格特，阿姆斯特丹市政府谭佳·蒂维马，坦佩雷市政府Lena Nordenbro, Lunds Kommuns Fastighets AB 伊丽娜·加西亚环境建设领导，碳中和城市联盟 Arup 的主要目标是发展一个真正可持续的建成环境。这意味着在我们所有的工作中，我们旨在找到在日益增长的世界人口需求与地球有限的容量和健康之间的一种平衡。 碳中性城市联盟（CNCA）是一个由全球领先城市组成的合作机构，致力于在接下来的10-20年内实现碳中和——这是任何城市在任何地方采用的最为激进的温室气体减排目标。 彼得·旺斯博阿鲁普气候变化和可持续服务部门副总监 Magnus Egelund Thomsen可持续性顾问，奥雅纳 北美市镇 CNCA的使命是在城市中动员变革性的气候行动，以实现所有人的繁荣、社会公平、韧性和更好的生活质量。CNCA致力于实现公平的碳中和未来，认识到并纠正化石燃料经济带来的不成比例的负担和利益，通过优先采取气候行动，以促进低收入人群、土著人民、有色人种社区、移民和难民以及其他历史上被边缘化的社区的幸福安康。 Bruna Frydman高级材料工程师，阿鲁普 费尔南多·卡罗，多伦多詹姆斯·诺兰，多伦多劳伦·齐默尔曼，波特兰帕特里克·恩赖特，温哥华康纳·拉蒂，华盛顿特区斯蒂芬妮·迈尔斯，华盛顿特区Carolyn Elam, Boulder 可持续性顾问，奥雅纳Marina Saez 初级可持续性顾问，Arup阿约·斯科特 Sean Lockie城市规划一体化总监，阿鲁普 Lean Doody城市规划与设计总监，阿鲁普 高级材料工程师，阿鲁普Emily Walport 生物材料效益、误解、机遇、法规手册术语表范围上下文 目录 范围术语表上下文建筑材料 《材料手册》如何使用本手册 基于生物的建筑材料案例 • 建筑行业证书• 丹麦碳法规的引入• 慕尼黑木制住宅建设补贴计划• 芬兰木材建筑项目• 通过补贴拨款支持坦佩雷的木制建筑• 通过华盛顿特区的建筑规范和采购指南增加生物基材料的使用• Bigwood Interreg项目克服了对在大量建设中使用木材的抵制• InnoRenew CoE研究机构——斯洛文尼亚最大的木制建筑• 巴塞罗那社会住房中的木材创新• （意大利）罗韦雷托的社会住房利用风暴Vaia回收的木材 结构• 木材 • 竹子 • 麻质砖 生物基建筑材料应用的益处• 可再生 • 低含碳量• 低毒性• 当地社会价值创造• 资源利用 绝缘 •麻纤维板•麻混凝土•稻草板和板•米板和板•麻板和板•木纤维保温材料•羊毛保温材料•膨胀栓•菌丝保温板•海草保温材料 对于生物基建筑材料应用中的误区与知识空白 • 数据可用性• 火性能• 湿度调节• 老鼠和昆虫• 耐用性• 可用性、可扩展性和成本 参考文献 lining • 大麻板 • 压缩稻草板（CSB）• 木丝板• OSB – 木材 城市发展生物基材料利用机会及建议 • 知识与合作 • 政策 • 财务 • 关键欧盟法规法规 术语表 术语表 生物材料效益、误解、机遇、法规手册术语表范围上下文 范围 在劳德斯基金会和自然打造的支持下，2021年碳中性城市联盟（CNCA）启动了“在欧洲大幅减少建筑中隐含碳”项目，该项目旨在促进广泛采用雄心勃勃的地方、国家和区域政策，以减少建筑中隐含碳，并增加欧洲建筑环境中生物基材料的采用率。 手册包含了以下发现： • 在CNCA成员城市的采购官员中进行的访谈 • 对采购链上的关键利益相关者（采购负责人、立法者、投资者、开发商、设计师、保险公司、顾问、承包商、材料供应商）的访谈 2022年，中国城市规划设计研究院（CNCA）委托阿鲁普公司开发了一本《城市建筑碳中和手册》，旨在专门支持城市评估如何通过使用生物基建筑材料来降低建筑全生命周期的碳排放。该手册是在与CNCA的紧密合作下开发的，旨在为政策制定者和规划者提供有关生物基材料益处、挑战、误解和生物基建筑应用知识差距的技术信息，以及关于如何扩大城市获取和利用生物基建筑材料的法规和良好实践。 • 参与式研讨会， 生物基建筑材料商业可行性的综述 • 当前最佳实践、监管环境和3个选定典范欧洲国家的技术水平。 局限性 • 需要强调的是，本手册并未提供市场上目前可用的所有生物材料或制造商的详尽列表。 阿鲁普尚未对手册中描述的产品进行技术尽职调查。 上下文 城市独特地处于要求将碳表现成为整个价值链中每个交易评估的必要组成部分，并且在采购和建筑法规中都要将其纳入的立场。2020年，CNCA在《大幅度减少碳足迹的城市政策框架》中概述了52项详细政策，以减少碳足迹[1]。当前的工作基于CNCA为政策制定者提供的先前指导，强调解决整个碳足迹的重要性，以满足巴黎协定到2050年实现净零碳足迹的目标。 据估计，在2020年至2025年期间，全球城市需要新建10亿套新住宅。到2050年，地球上的建筑数量将是现在的两倍。如果没有低碳建筑，这些建筑将锁定大量温室气体排放，并加速气候危机。实现碳净零建筑环境是我们时代最关键的挑战之一。 本技术手册展示了市场上可用的产品，提供了关于技术性能、健康与安全、负责任采购、循环利用以及具体制造商名称的信息，以支持城市官员和公共采购官员制定低碳建筑招标文件。手册还概述了从欧洲和北美应用案例中得出的生物基建筑材料应用所面临的挑战、误解和知识空白。 建筑环境和建筑业对全球温室气体排放和更广泛的环境影响做出了重大贡献，例如对生物多样性的影响、废物产生以及不可再生资源的耗尽。随着世界各地城市越来越认识到这一行业的作用，我们看到了供应链中所有参与者向更可持续的方法转变的趋势，包括改进我们的设计方式、材料使用和资产运营。为了做出有意义的贡献，建筑业不仅必须旨在显著减少负面影响，还必须努力实现更多对地球和人类积极且具有再生性的结果。 材料很少天生具有可持续性；即使是声称具有低碳或低影响的材料，如果不当使用，也可能造成危害。环境影响不仅仅由材料的类型或来源来定义，还包括它的使用方式、使用时间以及在使用寿命结束时会发生什么。例如，工程木材通常被认为是一种可持续的结构材料。尽管如此，如果不遵循负责任的林业实践，或者木材被不适当地使用（通过低效的设计或用于短期应用），全球净碳影响可能是不利的，除了森林砍伐造成的更广泛负面影响。必须为每种应用和场景选择正确的材料；对于某一应用来说影响最小的材料，通常与另一应用完全不同。 建筑材料 术语生物基材料范围广泛，涵盖一定程序上来源于生物有机体如植物等，经加工成为功能产品的所有材料。生物基建筑是指将这些材料用于建成环境的建设。 建筑结构主要可以看作由四个组成部分构成： 2 绝缘 结构 这赋予了建筑其热性能和/或声学性能。 这可以是框架或一系列承重墙体。 3 4 信封 这是内部表面的构成部分内衬 构成建筑的表层。 建筑中生物基材料的例子包括：木材（用于多种应用，包括结构和外部护套（），竹子（用于轻质结构，在竹子盛行的地理区域），大麻（作为）一种基于植物的集料和保温材料）、稻草（通常是小麦稻草，其茎是废料）、木材-纤维（用作护套和绝缘板）、软木（用作绝缘和内部装饰）、羊毛（用作绝缘）。菌丝（作为绝缘材料和室内装饰）。 生物基建筑材料应用的益处 换句话说，通过在我们的建筑和施工产品中包含生物基成分，特别是可再生植物基材料，我们可以防止之前吸收的碳重新进入大气。通过这样做，我们显著减少了这些产品的碳足迹，因为碳足迹是以温室气体（GHG）排放量来衡量的。生物基建筑材料的运用也具有连锁效应。降低产品的碳足迹意味着减少了购买这些产品的消费者的碳足迹。随着我们更好地理解气候危机的严重性，越来越多的消费者和企业正在采取措施减少他们的环境影响。这包括更深入地了解他们消费的产品和材料是如何制造的。 对于许多应用，与传统的建筑材料和方法相比，使用生物材料可以带来多方面的好处。以下突出了与生物基材料相关的益处以及这些材料的局限性。 可再生能源 当可持续和负责任地采购时，生物基建筑材料可以描述为可再生的。它们可以在几年或几十年内收获和再生。 尽管生物基材料来源于生物来源，但其中可能含有不可降解的化合物。在这些情况下，将生物成分从不可降解材料中分离出来对于生物降解是必要的。 如果该材料被送往填埋场或燃烧用于发电，则储存的二氧化碳将会释放。因此，通过回收或再利用基于生物材料以延长其生命周期和碳储存能力，提供了一个机会，随着时间的推移进一步降低碳足迹。 低排放碳建筑材料由生物成分制成，在生产和加工过程中所需能 量显著低于更传统的材料，如铝、混凝土和钢材，这些材料在加工过程中往往需要高温。 最后，如果生物基材料可以在本地获取，即区域性获取，它们的使用也能减少与运输相关的碳影响，从而进一步降低环境影响。 此外，生物基材料在成分生长过程中可以主动吸收二氧化碳（CO2）。这种被捕获的CO2，也被称为生物碳，在收获材料时被固定在其中。 生物基建筑材料应用的益处 尽管植树造林因其明确的性质和有限的野生动物资源而本质上表现出较低的植物和动物多样性，但当它们取代退化牧场等人类改造过的生态系统时，它们仍然可以在增强生物