2.3　基于全生命周期思想开展绿色建筑选材

绿色建筑属于系统工程，对于绿色建筑的综合评价，需要从建筑的全生命周期角度来考虑，它应贯穿于建筑规划、设计、工艺、材料、建筑及后期使用的全过程。而其中建筑材料的选择与使用直接关系着绿色建筑的环境性能。首先，建材的生产过程会带来资源、能源的消耗和环境污染；其次，建材周转过程涉及的运输所产生的环境影响也是不容忽视的因素。据估算，运输能耗可占建材本身生产制造能耗的5％～10％；在建筑施工阶段，因建筑材料损耗产生的环境影响也是影响绿色建筑环境性能的重要部分；而在建筑运行过程，运行能耗也与相关建筑材料（如保温材料、门窗等）的热工性能直接相关。同时，在建筑的维护更新过程中也会消耗掉建筑材料，这也成为建筑生命周期环境负荷的重要组成。此外，在建筑的拆除废弃阶段，建材的可回收和再利用性能也会极大的影响建筑生命周期环境负荷。因此，建筑材料的选用优化在很大程度上决定着建筑的绿色程度，建筑材料的选用优化应贯穿于建筑的全生命周期过程中。

生命周期思想是解决环境与社会问题的一种整体性方法，应用生命周期分析（Life Cycle Assessment，即LCA）对建筑物生命周期能耗与环境影响进行研究，不局限于单一的过程是绿色建筑概念的关键。

2.3.1　国际绿色建筑选材的主导趋势

绿色建材之于绿色建筑的重要意义已是国际共识。世界各国或地区在对绿色建筑的评价技术体系中无一不将建筑材料的环境影响作为其重要考核指标，其中一个最明显的趋势就是基于LCA方法，对建筑材料的资源、能源消耗及环境排放进行定量化计算与评估，并试图通过EPD（即环境产品声明报告）这样一种基于市场机制的产品环境信息交流工具，来推动建筑材料LCA分析在绿色建筑评估中的积极有效运用。

2.3.1.1　ISO可持续建筑标准

国际标准化机构ISO已制定出建筑物可持续性系列标准（ISO 21929—21932）（表2-3），其核心思想在于基于LCA方法和EPD报告，量化评估从建筑材料到建筑物的环境影响，其中包含了建材产品的环境影响评估与声明标准，即ISO 21930：2007《ISO 21930：Building construction Sustainability in building construction environmental declaration of building products》（建筑物——建筑物可持续性——建筑产品环境声明），该标准基于生命周期思想，阐述了建材产品开展生命周期评价和环境信息声明的原理和框架，为建材产品LCA和EPD的开展和实施提供了基础和依据，并成为建筑物可持续性评估的基本组成部分。

2.3.1.2　欧盟可持续建筑标准

欧洲可持续性建筑工作技术标准化委员会CEN/TC 350于2010年9月发布的EN 15463-1：2010《可持续性建筑工作——建筑物的可持续性评价第1部分概要》中，基于生命周期分析原理，从环境、社会、经济性、技术结构和功能等多方面提出了建筑物可持续性评价的一般原则和要求，其中建筑材料的LCA评估与EPD报告是其中的重要考量因素。

2.3.1.3　各国绿色建筑评估标准

世界上许多国家建筑领域的环境评价中引入了LCA评价体系，如法国的HQE、德国的AUB和GeSBC、英国的BRE、荷兰的MRPI、美国的LEED等，见表2-4。其中英国BRE已将基于LCA理论的建筑材料Environmental Profile认证可直接应用于建筑物的BREEAM认证；德国GeSBC绿色建筑认证体系在考量绿色建材时，完全采用LCA方法与EPD报告；而美国也在最新的LEED标准中正式将LCA方法和EPD报告列入绿色建筑选材体系。

（1）德国DGNB　德国可持续建筑认证标准DGNB（Deutsche Gütesiegel für Nachhaltiges Bauen）由德国可持续建筑委员会开发编制。DGNB评价体系包含了生态质量、经济质量、社会和功能致礼、技术质量、过程质量、场址质量6各方面。其中在生态质量部分采用了生命周期分析方法，对不可再生能源消耗、温室效应、臭氧层破坏、酸化效应等几个重要的环境指标进行评价，并占总分比为22.5％。具体评价条款见表2-5。

（2）英国BREEAM　BREEAM评价体系是由英国建筑科学研究院（BRE）制订的绿色建筑评价标准，该标准包含了管理、健康和福利、能源、交通、水资源、材料、废弃物、土地利用和生态、污染物和创新几个方面的评价。其中针对“材料”评价的条款中包含了建筑材料生命周期环境影响评价，以鼓励通过使用建材来降低全生命周期内的环境影响详见第1章表1-14。

（3）日本CASBEE　日本建筑物综合环境性能评价体系CASBEE（Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency）主要由日本可持续建筑协会JSBC开发。、CABSEE从2008版开始就针对从建筑建设、运用直至废弃的全生命周期碳排放进行LCCO₂评价。CABSEE全生命周期碳排放计算模型基于一个参照建筑，以及目标建筑与参照建筑在服务年限、材料回收利用，及运行阶段的节能量变化来确定，见第1章图1-5。

2.3.1.4　欧盟环保新政策“产品环境足迹”

2013年4月9日，欧盟委员会发布了一项新的环保政策——“建立统一的绿色产品市场（Communication on Building the Single Market for Green Products）”。未来欧盟市场将采用统一的方法体系评估绿色产品，而其所推荐的绿色产品评价体系即为产品环境足迹（Product Environmental Footprint，PEF）。PEF评价体系完全基于产品LCA方法，综合评价14种环境影响类型，这将取代近年在欧盟各国十分流行的产品碳足迹、产品水足迹等单项评价指标，并将建立PEF审核体系和市场宣传模式。这项新政策很可能将对所有在欧盟销售的产品及其供应链，包括中国所有出口欧盟的产品和相关企业，造成长期和深远的影响。

2.3.1.5　我国绿色建筑选材标准与国际接轨的探讨

我国现行《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378）中关于绿色建材的评价与选用指标，一般是根据可再循环材料利用、装饰性构件、高强度材料、建筑废弃物管理、设计优化等实施情况对建筑材料进行直接评价，未采用全生命周期方法定量考核建材生产过程的环境状况，与国际主流标准相脱节。

为使我国绿色建筑评价标准与国际主流接轨，同时积极应对潜在的技术性贸易壁垒，有必要发展、完善我国的建筑材料EPD计划，并开展如下方面工作：

①积极吸收、借鉴、转化国际标准，如ISO 21930，为我国建材产品开展EPD建立统一的方法论框架，也为将来促成国际间互认奠定基础理论依据；

②建立主要建材产品的国家层面的、统一的、系统的生命周期环境影响清单数据库，以避免因数据基础不同，给绿色建筑评价带来混乱的环境信息；

③建立主要建材产品的国家层面的EPD技术规范与评估基准，以避免因评估方法与标准依据不同，给绿色建筑评价带来混乱的环境信息；

④研究绿色建材EPD实施流程，建立与国际接轨的、并符合中国实情的、规范的EPD报告、核查与验证制度；

⑤研究绿色建材EPD报告与绿色建筑评估之间的有效衔接机制，促进绿色建材EPD报告在绿色建筑评价中的有效运用。

2.3.2　生命周期评价方法概述

作为一种系统的环境管理工具，LCA是目前解决问题的唯一量化的最具潜力的工具，它可以定量地描述普遍存在的“环境问题转移”的情况、并提供了综合评价不同环境影响类型的方法框架，因此被认为是“评价产品潜在环境影响的最好的框架”（欧盟集成产品政策IPP.2003.），也为“产品生产与消费政策的制定提供了科学方法支持”（联合国可持续发展世界高峰大会行动计划.2002.），已经在国际工业界和产品环境政策中得到十分广泛的应用。

根据ISO14040标准给出的生命周期评价方法及其相关概念的定义：生命周期评价是对某一产品系统在整个生命周期中的输入、输出和环境影响的汇编与评价。这里的产品系统，是指具有特定功能的、与物质和能量相关的操作过程单元的集合，其中既包括产品的生产过程，也包括产品的服务过程。生命周期评价包含四个互相联系的、不断重复进行的步骤，分别为：①目标与范围的确定（goal and scope definition）；②清单分析（inventory analysis）；③影响评价（impact assessment）；④结果解释（result interpretation），见图2-2。

2.3.2.1　LCA方法技术框架

（1）目的与范围的确定　生命周期评价的第一步是确定研究目的与界定研究范围。研究目的应包括一个明确的关于LCA的原因说明及未来后果的应用。目的应清楚表明，根据研究结果将做出什么决定、需要哪些信息、研究的详细程度和动机。研究范围应定义所研究的产品系统、系统边界、数据要求、假设及限制条件等。为保证研究的广度和深度满足预定目标，范围应该被详细定义。由于LCA是一个反复的过程，在数据和信息的收集过程中，可能修正预先界定的范围来满足研究的目标。在某些情况下，也可能修正研究目标本身。

具体来说，目的和范围的确定应包括：确定产品系统和系统边界，包括了解产品的生产工艺，明确生命周期模型中包含和未包含的过程，确定针对生产工艺各个环节应收集的相关数据及数据质量要求等，同时要确定产品的功能单位，在清单分析中将收集的所有数据换算成功能单位，以便对产品系统的输入和输出进行标准化。

（2）生命周期清单分析　（LCI）清单分析是LCA基本数据的一种表达，是进行生命周期影响评价的基础。清单分析是对产品工艺或活动在其整个生命周期阶段的资源、能源消耗和向环境的排放（包括废气、废水、固体废物及其他环境释放物）进行数据量化分析。清单分析的核心是建立以产品功能单位表达的产品系统的输入和输出清单（见图2-3）。通常系统输入的是原材料和能源，输出的是产品和向空气、水体以及土壤等排放的废弃物。

生命周期清单分析是LCA四个组成部分中研究最成熟、理解最深入和应用最充分的一个。清单分析的步骤用图2-4简要表示，概况讲可包括如下三个方面。

①建立生命周期模型　追溯原材料生产阶段，得到从资源开采开始到产品出厂为止的生命周期模型。对于消费类产品，生命周期模型还应该包括产品使用和废弃阶段。

②收集单元过程的清单数据　产品的生命周期是由若干上下游单元过程连接而成的，因此单元过程是进行LCA数据收集的基本单位。单元过程清单数据可以按以下类型来划分，包括：能量输入、原材料输入、辅助性输入、其他实物输入；产品、共生产品和废物；向空气、水体和土壤中的排放物；其他环境因素。

③清单分析　得到所有单元过程的清单数据后，可以计算功能单位产品的生命周期清单表，即此产品在整个生命周期模型所涵盖的过程中，总共消耗的各种资源的数量和造成的各种环境排放的数量。

清单分析也是一个反复的过程。当取得了一批数据，并对系统有进一步的认识后，可能会出现新的数据要求，或发现原有的局限性，此时需要对数据收集程序作出修改，以适应研究目的（有时也会要求对研究目的和范围加以修改）。清单分析过程中应注意如下五点：a.产品系统生命周期所包含的所有过程均要予以确认；b.每一过程的数据都需要进行收集（所用数据最好量化，如难获取量化数据也可定性估计予以代替）；c.在获得初始的数据之后需要进行敏感性分析，从而确定系统边界是否合适；d.所有过程的输入输出都需要调整与功能单位相关；e.只产出单一产品，或者其原材料输入和输出仅体现为一种线性关系的工业过程极为少见。事实上，大部分工业过程都是产出多种产品，并将中间产品和弃置的产品通过再生利用当作原材料。因此，对于包含有多个产品或循环体系的系统，应考虑分配程序。

清单分析可以对所研究产品系统的每一过程单元的输入和输出进行详细清查，为诊断工艺流程材料流、能流和废物流提供详细的数据支持。同时，清单分析也是影响评价阶段的基础。清单分析的方法论已在世界范围内进行了大量的研究和讨论，美国EPA还制定了详细的相关操作指南。相对于其他组成来说，清单分析是目前LCA组成部分中发展最完善的一部分。

（3）生命周期影响评价（LCIA）　生命周期影响评价（Life Cycle Impact Assessment，LCIA）是LCA的重要组成部分，是清单表组成LCIA的输入。根据ISO标准，LCIA的目的在于根据LCI的结果理解和评价产品系统的潜在环境影响的重要性和意义。该过程是将清单数据和具体环境影响相联系，并认识这些影响。评价哪些影响、评价的详尽程度和采用的方法是由研究目标和范围决定的。

依据ISO 14040，LCIA阶段的实施步骤如图2-5所示。

从图2-5可以看到，LCIA阶段包括必备要素和可选要素两部分。其中分类、特征化以及影响类型、参数、评价模型的选择为必备要素，归一化、分组和加权为可选要素。

①影响类型、类型参数和特征化模型的选择　在该步骤中，需要辨识与选择环境影响类型、相关类型参数与特征化模型、类型重点及其相关的LCI结果。影响类型、类型参数和特征化模型的选择应注意以下几点：a.影响类型、类型参数和特征化模型的选择符合LCA研究的目的与范围；b.所选择的影响类型应能全面反映产品系统所涉及的环境问题；c.影响类型、类型参数和特征化模型宜为国际上普遍接受的，如基于目前国际协议或被有资格的国际机构所批准的；d.在选择影响类型、类型参数和特征化模型时应尽可能的基于自然科学，少用价值选择和假设；e.考虑各个影响类型之间的独立性，以避免影响作用的交叠及随后的重复计算，如研究中同时涉及人体健康和致癌性。

目前，国际上尚无统一的影响类型分类方法。表2-5是SETAC于1993年提出的方案类型，曾为许多LCA研究所遵循。该方案主要考虑资源耗竭、人体健康和生态系统健康三大类，在每一大类中又分为一些具体影响类型。

SETAC在此仅仅提供了一个概念框架，具体影响类型的定义要根据所研究的对象和研究目标来定。SETAC方案的缺点是没有区分影响的空间尺度。不同间尺度的影响常常不具有可比性，若将各种空间尺度的影响直接进行合并，则可能使LCA的结果产生很大的不确定性。在SETAC分类方案的基础上，根据ISO 14040的原则，丹麦技术大学提出了一个新的分类方法（表2-6），即根据环境影响的空间尺度，将环境影响分为全球性影响、区域性影响和局地性影响，又根据环境影响对象和影响途径分为环境污染、资源消耗和职业健康。

目前，国际上对温室效应、酸化效应、水体富营养化、臭氧层破坏、生态毒性、光化学烟雾形成、人体健康损害等环境影响类别及其类型参数，产生这些影响的相关污染物和作用范围基本上达成了一致。具体内容如表2-7所示。对于资源耗竭、土地利用等问题在影响类别参数的表征和评价方面还存在争议，需要进一步完善。

②将LCI结果划分到所选的影响类型（分类）　影响分类是将清单中的输入和输出数据与环境影响类型相联系并分组排列的过程。将LCI中的输入和输出数据归到不同的环境影响类型时，与LCI结果相关的环境问题更能被清晰的显示出来。不同的环境影响类型受不同环境干扰因子的影响，如臭氧层损耗主要受CFC类和其他气体影响，酸化问题主要受SO₂，NO_x等影响。同一干扰因子可能会对不同的环境影响都有贡献，如CO₂同时对全球变暖和臭氧损耗都有影响。由于环境影响最终所造成的生态环境问题又总是与环境干扰强度及人类的关注程度有关，因此在分类阶段的一个重要假设是，环境干扰因子与环境影响类型之间存在着一种线性关系，这在某种程度上是对当前科学发现的一种简化。

当LCI结果只与一种环境影响类型相关时，可直接将其归类。当涉及不止一种影响类型时，应区分以下两种情况：

a.并联机制　LCI结果涉及的两种（或两种以上）影响类型效应大小是相互依赖的，LCI结果应该按贡献代表性比例，分配给两种影响类型。如SO₂既可能滞留在地面对人体健康造成危害，也可能上升到大气中造成酸化，但影响不是同时发生的，因此SO₂排放量应该在人体健康和酸化两种影响类型之间进行分配（50％划归到人体健康，50％划归到酸化），避免重复计算。

b.串联机制　一种物质可以同时参与两种或两种以上的影响，应该把LCI结果分别划归给在考虑范围内的影响类型，不进行分配。例如，NO_x可以同时对光化学烟雾和酸化两种影响类型产生影响，可将NO_x排放总量分别划归到光化学烟雾和酸化两种影响类型（100％划归到光化学烟雾，100％划归到酸化）。

影响分类是一个定性的、基于自然科学知识的过程。当生命周期各阶段所使用的资源、能源及排放污染物经分类整理后，可作为胁迫因子，在定义具体的影响类型时，应该关注相关的环境过程，这样有利于尽可能根据这些过程的科学知识进行影响评价。

③类型参数结果的计算（特征化）　特征化是指在清单表的基础上，采用特征化因子，将清单物质数量汇总为针对主要环境影响类型的特征化指标。不同清单种类造成同一类环境影响的损害程度不同，例如，二氧化碳与甲烷均可能引起全球暖化，但同样的量导致的全球暖化效应并不相同。

目前国际上常用的特征化模型主要有：当量评价模型（equivalency assessment）、负荷评估模型（loading assessment）、毒性、持续性及生物累积性评估模型（toxicity，persistence and bioaccumulation）、总体暴露效应模型（generic exposure/effect assessment）和点源暴露效应模型（site-specific/effect assessment）等。其中受广泛应用的是当量评价模型。该类模型使用当量系数（如1kg甲烷排放等效于11kg二氧化碳造成的全球暖化效应）来汇总生命周期清单分析提供的数据。前提是汇总的当量系数能度量潜在的环境影响。其原理是在质量相同的情况下，利用不同的环境压力因子（environmental stressor）对同一种环境影响类型（如温室效应）的贡献量差异，以其中某一种压力因子为基准，将其影响潜力视为1，然后将等量的其他污染物与其作比较，从而得到各类压力因子相对于基准物的影响潜力大小，即当量系数，最后根据各压力因子间的当量关系，汇总得到以基准物质量为单位的影响潜力大小。

表2-8～表2-11列出了目前在世界范围内获得广泛应用的部分污染物的环境影响特征化因子。

④LCIA的可选要素　LCIA的可选要素包括归一化、分组、加权和数据质量分析等。

归一化（Normalization）是将特征化指标除以相应的归一化基准值。归一化基准值通常为某一年某地区的特征化指标的总量，因此归一化结果为无量纲数据，用于表示所研究产品系统在该年该区的特征化总量中所占的比重。归一化的目的是为了更好地认识所研究的产品系统中每个指标的相对大小。它是一个可选要素，有助于：检查不一致性；提供和交流关于指标结果相对重要性的信息；为其他步骤如分组、加权、生命周期解释等做准备。

目前国际上推荐采用的世界范围内的归一化基准值，见表2-12所示。

分组是把影响类型划分到目的和范围确定阶段预先规定的一个或若干组影响类型中。分组包括以下两个不同的可能的步骤：

a.根据性质对影响类型进行分类（如属于输入或是输出，属于全球性、区域性或是局地性的）；

b.根据预定的等级规则对影响类型进行排序（如属于高、中、低级）。排序基于价值选择，由于不同的个人、组织或人群可能具有不同的倾向性，因此对于影响类型的排序可能会有不同。

加权（Weighting）是为了区分不同环境影响类型的重要性，将各参数结果或归一化结果乘以各自的权重因子之后相加，从而得到综合性的生命周期环境影响指标。加权是基于价值选择而不是基于科学。由于不同的个人、组织或人群可能具有不同的倾向性，他们对于同样的参数结果或归一化结果可能得到不同的加权结果。在一项LCA研究中可能要使用若干不同的加权因子和加权方法。权重因子通常可通过专家打分、经济价值和相关的环境标准等判断，也可以结合多属性价值函数理论，结合具体的产品来确定。关于各种环境影响度对权重的确定，可采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP法）。在涉及环境影响类型较少的情况下，也可采用德菲尔（Delphi）法。经过加权得到的综合指标有助于：反映研究目的和利益相关方的价值选择；在对比性论断中，当特征化和归一化的多个指标结果不足以为决策提供信息时，需要单一的综合指标来支持决策。

进一步的数据质量分析是为了更好地了解LCIA结果的不确定性与敏感性。对于数据质量分析的需求和选择取决于实现研究目标和范围所需要的准确和详尽程度，通常采用的方法包括重要性分析、不确定性分析和敏感性分析。

重要性分析（如帕雷托分析）是一种用来识别对参数结果具有最重要的数据的统计流程。将识别的数据进行优先研究，以确保做出正确决定；

不确定性分析是一个用来确定在计算中数据和假设的不确定程度及其对LCIA结果可信度的影响程度的流程；

敏感性分析是一个确定变化（如在数据和方法学选择上发生的变化）对LCIA结果的影响程度的流程。

（4）生命周期解释　对LCA结果进行分析和解释，包括过程贡献分析、清单数据敏感性分析、方案对比分析、经济效益综合分析等。生命周期解释（Life cycle interpretation）的目的是根据LCA前几个阶段的研究或清单分析的发现，以透明的方式来分析结果、形成结论、解释局限性、提出建议并报告LCA的结果，尽可能提供对或研究结果的易于理解的、完整的和一致的说明。

生命周期解释阶段由以下几个要素组成。

①识别　主要是以LCI和LCIA阶段的结果为基础对重大问题进行识别。重大问题可以是：a.清单数据，如能源、排放物、废物等；b.影响类型，如资源消耗、气候变化等；c.生命周期各阶段对LCI或LCIA结果的主要贡献。

②评估　主要是根据研究的目的和范围对整个过程中的完整性、敏感性和一致性进行检查。完整性检查的目的是确保解释所需的相关信息和数据已经获得且完整。如果某些信息缺失或不完整，则应考虑这些信息对满足LCA研究目的与范围的必要性，并陈述理由。敏感性检查的目的是通过确定最终结果和结论是如何受到数据、分配方法或类型参数结果计算等的不确定性的影响，来评价其可靠性。一致性检查的目的是确认假设、方法和数据是否与目的和范围的要求相一致。

③报告　主要是形成结论，解释局限，并提出建议。

解释阶段的要素与其他阶段之间的关系见图2-6所示。

2.3.2.2　LCA方法的优势与局限性

（1）LCA方法的优势　与传统的材料研究方法相比，LCA兼顾了材料在环境协调性方面的研究，有助于缓解材料生产给自然资源和环境带来的巨大压力，同时可促进材料产业和社会生产及生态环境和谐发展。

与传统的环境管理方法相比，LCA的特点在于扩展了所研究系统的边界和范围，即对产品、过程或活动的整个生命周期内因资源、能源消耗和废弃物排放而造成的潜在环境影响进行评价。在采用传统的环境管理方法解决产品环境问题时，经常出现两种形式的“环境负荷转移”问题：在不同环境影响类型之间转移，或者在产品不同的生命周期阶段之间转移。很多时候，两种形式的问题转移甚至是同时出现的。定量分析、以避免环境负荷的转移是技术和政策决策中必须充分考虑的。LCA方法的突出特点就在于基于整体、全局的观点，通过覆盖产品的多个生命周期阶段、量化分析各种资源、环境因素，为发现和定量分析环境问题转移提供了标准化的方法。

与传统的技术评估方法相比，LCA的优势在于：①适用性广，理论上，LCA方法可以适用于任何产品、工艺、技术的分析和评估。②定量化的数据结果，基于实际生产过程的消耗与排放数据，定量化分析造成的综合环境影响。③覆盖更完整的生产消费过程，通过追溯上游原材料、能源生产过程，扩展了分析的范围，必要时还可以包括使用、循环、废弃等阶段，从整个生命周期的角度评估工艺、技术的节能减排效果；对于本身生产过程能耗和污染较小但原材料消耗很大的产品和行业，LCA方法可以帮助辨识更有效的节能减排途径。④包涵多种环境影响类型，基于单位产品的资源、能源、原材料消耗和环境排放数据，分析多项资源、环境问题（如不可再生资源消耗、一次能源消耗、全球暖化、酸化、富营养化、可吸入无机物等），更全面地描述工艺、技术的节能减排效果以及其他环境影响。⑤一致性的生命周期指标，经过数据收集和处理，不同的产品、工艺、技术都可采用一致的生命周期指标进行描述，使得更加容易进行产品、工艺、技术的分析比较。⑥利用生命周期指标进行技术评估，可以结合技术普及率等宏观数据描述一个产品行业的总体影响；可以结合技术改进效果描述全行业改进潜力；可以与经济指标结合评价各种方案的投入产出效益；可以与政策目标直接联系，如温室效应、酸化、COD等，并指出实现这些政策目标之间的相互影响。

（2）LCA方法的局限性　LCA方法一经问世，便显示了其强大的生命力。尤其是随着LCA方法技术体系的标准化和案例研究的逐渐丰富完整，LCA在材料领域内的应用日趋广泛。但是，无法回避的是，LCA本身仍具有很大的局限性。目前LCA评价中具体操作环境和实施模型并没有达成共识。LCA的实施既依赖于LCA标准，也依赖于具体执行实施者对方法的理解和对评价对象的认知程度，以及自身的经验和技术背景等。从应用范围、评价范围、评价方法和实际应用等角度，LCA的局限性可归纳为以下几个方面。

①应用范围的局限性　作为一种环境管理工具，LCA并不总是适合于所有的情况，所以在决策过程中不可能依赖LCA方法解决所有的问题。LCA只考虑了生态环境、人体健康、资源消耗等方面的环境问题，不涉及技术、经济或社会效果方面，例如质量、性能、成本、赢利、公众形象等因素，所以在决策过程中必须结合其他方面的信息。

②评估范围的局限性　LCA的评估范围没有包括所有与环境相关的问题。例如，LCA只考虑发生了的或一定会发生的环境影响，不考虑可能发生的环境风险及其必要的预防和应急措施。LCA方法也没有要求必须考虑环境法律的规定和限制。但在企业的环境政策和决策过程中这些都是十分重要的方面。这种情况下应该考虑结合其他的环境管理方法。

③客观性问题　LCA所处理的环境问题即采用的量化方法，都对评价结果的客观性产生很大影响。第一，LCA方法在许多环节的实施中，既依赖于LCA的现行标准，也依赖于实施者对LCA方法的理解和对被评估系统的认识以及自身积累的评估经验和习惯，这些难以完全避免的非标准化的因素都有损于LCA的客观性；第二，LCA中所做出的大量选择和假设，包括功能单位的定义、系统边界的设置、数据收集渠道和影响类型的选择等，在本质上都无法摆脱主观因素的影响，所以必然存在误差；第三，环境影响评价在量化过程中必然要引入像权重因子这样的主观因素，其评估结果必然因人而异，没有重复性而难以验证，使得其客观性受到损害。因此，LCA评价既包括客观主体，也包含大量主观成分，其主观性的选择、假设和价值判断涉及多个方面，所以LCA的结论需要完整的解释说明。

④计算模型的局限性　将清单数据转换为环境损害的计算方法通常非常复杂和不确定，而生命周期清单分析或评价环境影响模型的假定条件又可能对某些潜在影响或应用并不适用。

⑤研究结果的不确定性　由于许多参数不能简化为单一指标来概括，数据更新的速度又相当快，而且在确定权重过程中使用的假设也可能有问题，因此不能为消费者提供关于特定产品在环境方面具有绝对优势的结论。

⑥信息和数据的限制　对于生命周期评价工作而言，数据和信息不足是存在的主要问题之一。由于无法取得或不具备相关数据，或存在数据质量问题（如数据断档、数据类型、数据综合、数据平均、现场特性等），以及工业及研究机构之间LCA数据的交流障碍等方面的原因，研究人员必须经常依据典型的生产工艺、全国平均水平、工艺的工程估算或专业判断等来获取数据，其结果可能造成数据不准确、误差或偏差较大，甚至可能得出错误结论，从而产生误导性。这一问题的解决并非易事，需要矿业、原材料生产、产品制造等各有关方面的通力合作才有可能奏效。

⑦时效性和地域性的局限　在LCA评价的过程中，定量化评价的基础数据来自材料生产的实际过程，包括全生命周期内资源、能源消耗及污染物排放的种类及数量等。事实上，处于特定区域的特定材料生产过程通常具有自身的工艺类型及生产特性，这使得不同区域内的资源、能源消耗及污染物排放情况并不一致，即用于LCA评价的生命周期清单数据具有一定的地域性。此外，由于材料生产技术水平的变化，生命周期清单数据在不同时间段内也不一样，具有一定的时间性。因此，实施LCA评价存在时间和地域上的限制。在不同的时间和地域范围内，会有不同的环境清单数据，其评估结果也只适用于某个时间段和某个区域。

⑧经济和时间成本问题　一个充分的生命周期评价项目需要大量的基础数据作为前提条件，这会使生命周期评价成本高和耗时长。据国外资料调研发现，完成一种产品的生命周期评价的成本在15000～300000美元之间，折合人民币1.0×10⁴～2.0×10⁶元。此外，在花费高昂的同时，花费的时间也延长。在国外，完成一个生命周期评价项目一般要半年到一年的时间。

2.3.3　Ⅲ型环境声明概述

当前，人们对建筑物及建筑材料的环境行为日益关注。客观、科学、规范的表达、交流、披露、核查建筑材料环境影响信息是建筑材料实施节能减排的重要方面。Ⅲ型环境声明和碳足迹标识作为环境影响信息的交流工具，在国际社会获得了广泛的发展。

Ⅲ型环境声明是指由ISO 14025定义的，以生命周期评价为方法论基础，提供基于实际生产过程的、经过第三方独立验证的产品生命周期环境影响的数据报告，亦称“环境产品声明”（Environmental Product Declaration，EPD）。作为一种产品环境信息交流的工具，Ⅲ型环境声明在为普通消费者、企业专业采购及政府采购提供可靠的量化信息的同时，也可以作为生产企业内部的动态信息交流工具，刺激企业根据市场的需求变化完善企业管理模式，改进产品生产工艺，改善产品环境影响，促进产品绿色化升级。

2.3.3.1　Ⅲ型环境声明方法学研究

Ⅲ型环境声明是基于生命周期评价原理，提供量化的产品生命周期环境信息报告，通过对产品的环境因素非误导的、信息的、可验证的和准确的交流，向消费者提供更多知情选择的机会。促进对环境压力较小的产品的需求和供给，用市场驱动的手段来刺激持续改进环境的潜力。Ⅲ型环境声明的实施有赖于生命周期评价工具的应用。Ⅲ型环境声明可视为对整个产品系统环境影响的改善分析，而生命周期分析则是进行环境影响改善分析的工具。

Ⅲ型环境声明计划是自愿性的，其实施主要包括计划的建立、PCR文件的制定和评审、独立验证、Ⅲ型环境声明的使用和更新，其实施流程和运行方案（表2-13）包括以下四个步骤。

（1）首先制定一套指导其管理和运行的规则，该规则被视为通用计划指南。通用计划指南可以包括但不仅限于以下信息。

①计划的范围、目标、执行者、预期使用者；

②相关方的参与；

③有关产品种类确定的程序；

④对所使用的数据和文件进行管理的相关程序；

⑤数据保密性管理；

⑥产品种类规则（即PCR文件）的制定程序；

⑦独立验证的程序，包括验证者的能力和PCR评审组的能力；

⑧建立和实施计划所需的资源来源及其他资源；

⑨对通用计划指南的定期评审。

（2）确定产品类型，进行适宜的LCA分析，并制定出相应的PCR文件，这是至关重要的步骤，是进行Ⅲ型环境声明的基础。依据GB/T 24025—2009，PCR文件应包括以下内容。①本文件所适用的产品种类的定义及其描述（如产品功能、技术性能和用途等）。②依据GB/T 24040系列标准确定的产品LCA分析，包括功能单位、系统边界、生命周期建模、数据质量要求、清单分析（如数据收集、计算的程序及材料流、能源流和环境排放物的分配等）、环境影响类型选择和计算的依据等。③报告LCA数据的预设参数，以及提供附加环境信息的要求。④声明内容的确定，包括LCA、LCI或信息模块的数据、附加环境信息及某种材料或物质的成分声明等。⑤若声明基于的LCA未覆盖所有生命周期阶段，还应包括未被考虑的生命周期阶段的信息。⑥有效期。

制定PCR文件的基本步骤包括：①确定目标产品种类。原则上，具有相同功能和用途的产品均可归为一类，并定义相同的功能单位。②对典型工艺生产的典型规格的产品进行全面的LCA分析，判断此类产品生命周期过程中主要的单元过程，由此决定LCA分析需要的主要上游背景数据以及生产者需填报的生产现场数据。③PCR文件制定。在上述LCA分析的基础上，明确此类产品生命周期建模、数据收集、计算所应遵守的规则，包括功能单位和系统边界定义、数据收集的质量要求、LCA指标的计算方法等；明确此类产品生命周期报告所应遵守的规则，包括产品与生产者描述、LCA指标的选择、附加环境信息等。具体如图2-7所示。

（3）依据PCR文件，开展初步的产品Ⅲ型环境声明。Ⅲ型环境声明旨在便于满足相同功能要求的产品的环境属性的比较。定量数据应以PCR中描述的适宜的、一致的计量单位来报告。如能提供，定型数据应当具有可比性。定性信息的产生应当使用同样的方法和系统，同时应当识别这些方法和体系。

（4）依据Ⅲ型环境声明计划确立的验证规则，对数据及Ⅲ型环境声明的独立验证，得到最终的Ⅲ型环境声明结果。此外，组织可能需要纠正和改进包含在Ⅲ型环境声明中的信息。必要时，Ⅲ型环境声明应重新评价和更新以反映技术上的改变或其他影响声明内容及准确度的情况。当进行Ⅲ型环境声明更新时，应满足与编制原声明同样的要求。如对基于LCA的数据、附加环境信息和声明的改变的验证。做出Ⅲ型环境声明的组织负责通知计划执行者Ⅲ型环境声明中将发生的变化，并将经验证者认为符合有关要求的文件提供给计划执行者。计划执行者应发布更新后的声明。

Ⅲ型环境声明的LCA方法学应用有两种方案。方案A：LCA分析，包括目的与范围的确定、清单分析、影响评价和解释四个阶段。方案B：LCA分析，包括目标与范围的确定、清单分析和解释三个阶段。必要时还应使用其他环境分析工具的结果。具体如图2-8所示。

2.3.3.2　Ⅲ型环境声明标准制定研究

产品生命周期评价技术规范，亦称产品种类规则（Product Category Rules，PCR）文件，是开展Ⅲ型环境声明及验证所必须依据的LCA技术规范和指南。该规范中规定了一系列要求，以保证Ⅲ型环境声明所使用的LCA具备一致性、可比性和产品种类预设参数的完整性。

依据ISO 14025，产品PCR文件制定可分为以下步骤：①确定目标产品种类。②对典型工艺生产的典型规格的产品进行全面的LCA分析，判断此类产品生命周期过程中主要的单元过程，由此决定LCA分析需要的主要上游背景数据以及生产者需填报的生产现场数据。③PCR文件制定。在上述LCA分析的基础上，明确此类产品生命周期建模、数据收集、计算所应遵守的规则，包括功能单位和系统边界定义、数据收集的质量要求、LCA指标的计算方法等；明确此类产品Ⅲ型环境声明报告所应遵守的规则，包括产品与生产者描述、LCA指标的选择、附加环境信息等。

（1）确定产品种类　不同种类的产品，由于消耗的原材料、排放的污染物及生产工艺技术的差异而表现出对环境不同的影响，因此需要针对不同产品制定相应的PCR文件。在PCR文件中，产品类别的确定具有两层含义。首先，要将具有相似的特性、功能和用途的产品归为一类，使用同一功能单位。当产品具有多种功能，不能明确判断该产品所能应用的功能单位时，应以相关行业或部门的通用产品类别为基础确定产品的分类。其次，将具有同等功能的产品归为一类后，产品的分类并没有结束。因为，在实际操作过程中，产品的类别多种多样，即使是具有同等功能的同一产品类别，还有各种不同的分类，如果不能明确所生命产品的具体类别，就会造成产品声明的混乱，失去了同一产品类别间数据的可比性。

（2）典型产品的数据收集和生命周期建模与分析　通过查阅相关资料与文献及企业实地调查，了解现阶段产品生产的原材料、资源、能源消耗清单、运输方式、生产工艺及其技术差异，确定产品LCA分析的功能单位（若存在副产品或联产品，还需定义分配规则）、系统边界、数据收集清单，建立典型产品的生命周期模型。这里需要尽量建立一个比较完整的产品生命周期模型，在以后的研究中再忽略掉那些对环境而言不重要的过程。

根据ISO 14040系列标准对LCA数据质量的要求，以及所确定的清单物质种类收集背景过程和企业现场过程等的清单数据。为减少数据收集的工作量和提高分析结果的可信度，背景过程数据一般来源于上游生产厂家、公开的LCA数据库和其它文献。企业现场过程数据应来源于厂家的实际生产数据，收集方式通常包括原材料出入库记录、生产统计报表、财务报表、设备仪表的计量数据、实验测试结果等。

按照LCIA方法计算产品生命周期的各环境影响指标值，分析各单元过程对影响类型指标的贡献，为辨别关键过程和数据、指定背景过程数据及企业现场数据等提供依据和建议。

（3）指定背景过程和企业现场数据　考虑最终EPD报告的完整程度及预期的适用对象，人为预先定义一条准则来衡量产品生命周期各个单元过程和清单数据的环境影响重要性，以便筛选出那些关键的过程和数据包含在PCR的系统边界之内，该准则被称为“取舍规则”。本研究中确定的“取舍规则”为“清单分析和环境影响的贡献均小于2％的物质和能量流”。

对于背景过程，如果某个过程对上述一类或几类生命周期环境影响指标的贡献值大于2％，则认为该过程的环境影响不可忽略，企业需要填报与该过程相关的原材料（或资源、能源）消耗数据；反之，忽略那些对各类影响指标贡献值均小于2％的单元过程，此时企业不需填报该过程的相关清单数据。

对于企业现场过程，根据保留在PCR系统边界内的背景过程，企业需要填报上游相关的原材料（或能源）消耗数据，以及下游相关的产出数据；对于其他资源消耗和环境排放数据，如果现场生产过程对上述某类生命周期环境影响指标的贡献值大于2％，则需要企业收集该影响类型所包括的全部清单物质并填报；对贡献值小于2％的影响类型下的清单物质，企业可以忽略。另外，如果一种清单物质不在收集范围之列，但出现在产品的相关环境排放标准或区域环境总量控制规范中，如：行业环境排放标准、清洁生产标准等，则定义为产品的“特征物质”，也纳入企业数据的收集范围并填报。取舍原则不适用于有毒有害物质，任何有毒有害的材料和物质均应包含于清单中。

（4）明确EPD报告的产品环境影响信息　EPD最终报告的产品环境影响信息分为两部分：生命周期环境影响指标和附加环境信息。生命周期环境影响指标来自于对产品生命周期评价的结果，是EPD中强制性报告的产品环境信息，是对企业Ⅲ型环境声明的基本要求；附加环境信息属于企业的自愿报告内容，是对强制性环境信息的补充，在最大限度内满足企业信息声明的需要。

综合考虑国内外政策关注的重点，尤其是中国国民经济与社会发展规划纲要和环境保护规划中的相关政策目标，并兼顾中国清单数据的可获得性、特征化模型的适用性等因素，确定产品生命周期环境影响指标。另外一些与产品环境表现相关，但非生命周期评价结果的环境信息作为附加环境信息由企业自愿声明，如：产品的“特征物质”、企业是否通过环境管理体系认证、清洁生产工艺、现场生产阶段的节能减排技术、产品使用阶段对人体健康和环境的风险及危害、产品废弃阶段的处理与循环利用方式等。详细内容由具体产品的PCR文件定义。

（5）确定EPD报告的数据质量要求　为了保证EPD最终报告结果的可靠性，并达到透明、完整、准确地对结果进行交流的目的，需要在PCR文件中明确对EPD报告的数据质量要求，以规范认证机构和企业在背景数据选择、现场数据收集等方面的原则，也便于验证人员在EPD验证时参照。

（6）PCR文件制定　首先根据ISO 14025和相关的系列标准，以及上述的分析与定义，由LCA专家、认证机构和企业代表共同商讨制订PCR草案。草案的主要内容包括：产品门类定义、LCA评价的目标与范围定义、明确EPD报告的生命周期环境影响指标以及产品的附加环境信息、数据质量要求、EPD报告的格式与内容等。然后将草案送独立的第三方审核，审核内容通常包括一致性检查（PCR是否与ISO系列标准一致）、完整性检查（PCR覆盖的内容是否完整）、代表性检查（PCR定义的环境影响信息是否涵盖了产品最主要的环境影响）、PCR草案文档格式检查（PCR的描述是否准确、透明）等。审核通过后出版正式的产品PCR文件，即可开EPD认证。

2.3.3.3　中国Ⅲ型环境声明研究实践

与国际上开展Ⅲ型环境声明计划较为成熟的国家相比，我国的Ⅲ型环境声明起步较晚。虽然有一些相关的研究机构和科学工作者已经进行了一些基础性的工作，但目前尚未形成完善的Ⅲ型环境声明计划。但随着国内对其认知与重视程度的日益提高，我国的Ⅲ型环境声明计划正在逐步开展实施。

2007年我国加入了全球环境声明网络（GEDnet），成为该组织的正式成员，并于同年6月成功举办了该组织的第十四次年会。我国的Ⅲ型环境声明基础研究工作也在积极展开。2004年吕竹明首次对我国Ⅲ型环境声明的方法基础和实施指南进行了初步研究。“十一五”期间科技部又先后资助了“化工产品和建筑材料关键产品生态设计技术开发”课题及“造纸行业典型产品LCA分析与Ⅲ型环境标志认证技术研究”课题，使我国Ⅲ型环境声明基础理论获得提升。此外，为完善我国Ⅲ型环境声明标准体系，同时保持和国际同步，满足广大组织采用新标准的需要，我国于2009年正式将ISO 14025等同转换为国家标准GB/T 24025—2009《环境标志和声明Ⅲ型环境声明原则和程序》。

中国建材检验认证集团作为目前国内建筑材料检验和认证领域中最具规模并拥有独立法人资质的第三方检验认证机构，一直十分重视Ⅲ性环境声明的研发。2006年11月，中国建材检验认证集团与四川大学等相关单位合作，承担了国家科技部“十一五”攻关课题“化工产品和建筑材料关键产品生态设计技术开发”，旨在围绕产品生态设计，在生态设计理论、LCA基础应用平台和Ⅲ型环境声明三个方面开展集成研究。中国建筑材料检验认证中心结合该课题的进行，逐步开发、建立了我国建筑材料Ⅲ型环境声明验证体系，并根据国外Ⅲ型环境声明的实施经验及我国的实际情况，建立了建材产品Ⅲ型环境声明验证实施流程，见图2-9。

中国建材检验认证集团Ⅲ型环境声明验证实施流程主要由以下几个部分组成：①申请方向验证机构提出建材产品Ⅲ型环境声明验证，提交建材产品Ⅲ型环境声明草案及相关证明文件。②若某特定建材产品的产品种类规则（PCR文件）已存在，验证机构可根据该文件直接实施验证；如果尚未制定相应PCR文件，则应由咨询委员会组织相关方面（如环境方面专家、LCA专家、检测机构、生产者、消费者）成立PCR工作小组，完成PCR文件的编制工作。最终发布的PCR文件应通过专家委员会（行业专家、LCA专家、认证专家组成）审核。③认证机构将根据PCR文件完成EPD的验证工作。④通过验证的企业，由验证机构发布经第三方验证的Ⅲ型环境声明信息报告。

产品种类规则（Product Category Rules，PCR）文件是开展产品Ⅲ型环境声明的先决条件。中国建材检验认证集团在对Ⅲ型环境声明理论进行深入研究的基础上，制定了首批建材产品生命周期评价技术规范国家标准GB/T 29157—2012《浮法玻璃生命周期评价技术规范（产品种类规则）》和GB/T 29156—2012《金属复合装饰板材生命周期评价技术规范（产品种类规则）》，并基于所建立的浮法玻璃和金属复合装饰板材PCR文件开展了Ⅲ型环境声明验证示范。这些标准的制定与实施将加快我国建材产品生命周期评价技术标准化进程，有力推动我国建材工业Ⅲ型环境声明的发展。