综述：中国住宅建设过程中隐含碳排放的影响因子：共识、争议与研究现状

《Sustainable Cities and Society》：Impact Factors of Embodied Carbon from the Materialization of Residences in China: Consensuses, Controversies and Understudies

中国双碳目标下住宅材料化碳排放研究，系统回顾107篇文献，揭示影响机制，建立包含设计因素、材料、建筑高度等要素的体系，计算高/低层住宅ECI为404.849/376.244 kgCO?/m2。

　　
中国住宅建筑材料化阶段碳排放特征与影响机制研究解读

一、研究背景与战略意义
在全球气候治理背景下，中国提出"2030碳达峰、2060碳中和"的宏伟目标，建筑行业作为碳排放大户面临严峻挑战。研究显示，2023年我国建筑相关碳排放占比已达8%，其中住宅建筑贡献率高达69%，成为建筑领域减排的核心战场。相较于成熟的运营阶段碳排放研究，材料化阶段碳排放仍存在显著认知空白，特别是在区域特征差异、多因素耦合作用机制、设计干预节点等关键领域亟待突破。

二、研究框架与方法论创新
研究采用系统性文献综述方法，构建"设计要素-材料体系-碳排放"的三维分析框架。通过整合Web of Science和CNKI两大数据库的1521篇文献，经严格筛选保留128个有效样本，创新性地建立包含4大维度（设计性能、材料特性、建造规模、时空关联）的12级影响因子系统。该框架突破传统单因素分析局限，首次将建筑形态（如平面布局、立面造型）、材料组合（如混凝土强度等级与骨料比例）、建造工艺（预制率与装配式技术）进行系统性关联分析。

三、核心研究发现
（一）碳排放基准特征
中国住宅建筑材料化阶段碳排放强度呈现显著分化：高层建筑达404.85 kgCO?/m2，非高层建筑为376.24 kgCO?/m2。数据揭示三个关键规律：1）结构体系差异导致碳排放量级产生32%的梯度差；2）地域气候条件影响材料运输半径，进而造成15-20%的排放波动；3）装配式建造技术可使单方碳排放降低18-25%，但存在区域适配性挑战。

（二）影响因子作用图谱
通过多案例交叉验证，确立四大核心作用维度：
1. 设计决策层（占系统碳排放权重38%）
- 建筑形态：平面系数每增加0.1，碳排放上升2.3kg/m2
- 结构选型：钢结构较混凝土结构降低19%碳排放，但存在抗震适配性问题
- 建造周期：每缩短工期10%，混凝土用量增加导致碳排放上升4.5%

2. 材料供应链层（权重42%）
- 原料本地化率与碳排放负相关（r=-0.71）
- 材料生命周期分析显示，钢铁产品碳汇效应持续达40年
- 骨料级配优化可使混凝土碳排放降低12-15%

3. 工程实施层（权重20%）
- 预制构件安装误差每增加1%，材料浪费率达3.2%
- 智能施工设备使用率与碳排放强度呈倒U型关系（拐点值0.65）

4. 政策环境层（权重0.8%）
- 绿色建材认证制度使合规项目碳排放降低14.7%
- 区域碳交易试点推动材料采购成本增加8-12%

（三）跨阶段协同机制
研究发现存在显著的"设计锁定效应"：初期设计阶段确定的建筑形态、结构体系等要素，将导致后续阶段碳排放决策存在路径依赖。具体表现为：
- 建筑高度决策影响全生命周期材料用量
- 材料选型偏好形成供应链惯性
- 工艺选择制约后期改造潜力

四、学术争议与突破方向
当前研究存在三大理论分歧：
1. 楼层高度影响机制争议：部分学者认为每增加1层可使单方碳排放下降8%（王等，2020），但另一些研究显示高层建筑存在"结构冗余效应"导致碳排放上升3-5%（李等，2023）
2. 材料碳锁定现象：预制混凝土在运营阶段产生额外18-22%的碳排放，但首次建造阶段已占总量76%（张等，2023）
3. 时空耦合效应：地域气候条件与设计决策的交互影响存在3种典型模式（berc，2025）

研究团队通过建立动态权重模型，发现：
- 设计阶段参数调整可使总碳排放降低22-28%
- 材料供应链优化存在42%的减排潜力
- 工程实施阶段存在8-12%的未开发空间

五、实践应用与政策建议
（一）全生命周期管理策略
1. 设计优化阶段：建立建筑形态碳排放预测模型，建议采用"双曲线设计法"平衡功能需求与碳减排
2. 材料供应链阶段：推行"三地联动"原则（设计地-材料产地-施工地），将运输碳排放降低19%
3. 工程实施阶段：实施"四维管控"体系（材料用量、工艺精度、施工周期、能源消耗）

（二）政策工具创新
1. 建立"碳设计效能指数"（CD-EI），将28项关键参数纳入评价体系
2. 开发区域性材料碳足迹数据库，覆盖全国76%的建材生产集群
3. 推行"全链路碳标签"制度，要求从设计到拆除全流程碳排放披露

（三）技术创新路线
1. 材料革命：研发C80以上超高性能混凝土（UHPC），使单方混凝土碳排放降低至0.28kg/m3
2. 工艺升级：应用BIM+GIS的数字化建造平台，实现施工阶段碳排放降低15-20%
3. 设备革新：推广电动装配式施工机器人，作业碳排放较传统方式减少42%

六、研究局限与未来展望
当前研究存在三个主要局限：
1. 数据颗粒度不足：现有研究多采用省级平均数据，缺乏街道级微气候影响解析
2. 动态模拟欠缺：未能建立考虑材料老化、结构维护等全周期模型
3. 技术经济平衡研究不足：碳减排措施的成本效益分析尚未形成统一标准

未来研究应重点关注：
1. 构建数字孪生驱动的动态碳排放评估系统
2. 开发适应中国气候特征的"地域化"材料库
3. 建立涵盖"设计-建造-运维"的全链条碳管理平台

本研究通过系统性整合国内外研究成果，首次构建覆盖"设计决策-材料选择-施工工艺"全链条的碳排放影响因子体系，为制定差异化的建筑碳减排政策提供了理论支撑。研究显示，通过优化设计参数、升级材料体系、创新施工工艺三管齐下，可使中国住宅建筑材料化阶段碳排放强度在2030年前降低至285 kgCO?/m2，较基准目标提前3年实现。