建筑立面与围护系统从摇篮到大门（Cradle-to-Gate）隐含碳的系统综述：基于PRISMA 2020的可比性评估与最低报告清单

《Buildings》：Cradle-to-Gate Embodied Carbon of Building Facade and Enclosure Systems: A Systematic Review

　　

已发表的建筑立面与围护结构生命周期评价（life cycle assessment, LCA）结果因系统范围、方法和报告方式的差异而难以直接比较。本系统综述按系统类型整合了从摇篮到大门（cradle-to-gate）的隐含碳结果，并评估了其可比性。遵循PRISMA 2020指南，对五个数据库的检索、补充检索和引文追踪（2010年至2026年1月）共识别出146项研究，涉及13种系统类型中的800个选项。主要数据集包含597个具有严格的A1–A3结果、且按每平方米立面或围护面积归一化的选项。其全球变暖潜值（global warming potential, GWP）中位数范围为隔热组件的9.1 kg CO₂e/m² 至建筑集成光伏（building-integrated photovoltaic, BIPV）组件的207 kg CO₂e/m²。不透明墙体是最大的类别（231个选项，52项研究），中位数为48 kg CO₂e/m²。若每项研究仅取一个值，四个最大类别的中位数变化小于4 kg CO₂e/m²，而较小类别中变化最高可达72 kg CO₂e/m²。因此，小类别结果仅具描述性。可比性受限的原因在于，四分之一的选项未按立面面积报告，或报告范围超出了A1–A3阶段。此外，在含生物基材料的选项中，48%的研究未说明是否计入储存碳。在同时报告两种版本的研究中，仅碳信用一项就使26个结果中的15个转为负值。因此，数值仅应在相同类别内、并在性能、边界和生物碳（biogenic carbon）处理方式等价的前提下进行比较。为弥补这些不足，本综述提出了一份最低报告清单，以确保立面LCA结果的一致性与可比性。

1. 引言

建筑立面同时承担外观与环境分隔功能，由多种材料层组成，各层寿命和更换需求不同。随着运行能耗下降，立面材料的隐含碳在建筑总环境影响中的占比上升。生命周期评价（life cycle assessment, LCA）是量化隐含碳的标准方法，但研究在系统范围、边界、功能单位等方面差异大，导致结果难以直接比较。本综述按系统类型综合A1–A3隐含碳结果，并提出报告清单。

2. 方法

2.1 综述设计与报告框架

遵循PRISMA 2020框架，关注报告摇篮到大门隐含碳的同行评审研究。主要分析仅纳入严格符合A1–A3边界的选项；包含运输（A4）或安装（A5）且无法分离者标记为partial，仅用于边界敏感性分析。不分析使用阶段和寿命终期阶段。

2.2 信息来源与检索策略

2026年1月对五个数据库进行检索，2026年10月开展补充检索和引文追踪，共纳入146项研究。由于机构未订阅Scopus，采用Web of Science、Lens.org和向后引文追踪进行补充。

2.3 纳入标准与筛选

在Rayyan平台进行盲筛。纳入评估建筑立面或围护系统且报告A1–A3全球变暖潜值（global warming potential, GWP）或可映射数据的研究。排除原因包括仅运行分析、无量化LCA结果、仅整栋建筑、边界不可映射到A1–A3、单位不可解释、范围外。

2.4 数据提取

使用结构化模板逐选项提取文献特征、功能单位、边界、软件、生命周期清单来源、影响评价方法、生物碳处理、系统类型、热工目标、GWP等。每个选项单列一行；若论文用多种工具报告同一选项，只提取主要比较结果；对有/无生物碳信用版本，保留论文主结果，另一版本作为配对观测。

2.5 数据清理与归一化

将超过100种自由文本系统类型归并为13个互斥类别，包括不透明墙体组件、保温组件、门窗、屋顶围护、覆层系统、3D打印墙体、抹灰/砂浆层、幕墙系统、玻璃/遮阳装置、楼板/地面围护、整体围护包、建筑集成光伏（building-integrated photovoltaic, BIPV）模块、垂直绿化/绿色立面。每个选项标记完整性（完整装配、组件产品、部分元素、改造加层），并将GWP归一化至每平方米。

2.6 统计综合

因研究异质性高，采用描述性统计而非元分析，计算各系统类型的中位数、四分位数、均值、最大值等。主要数据集含597行来自111篇论文；203个选项因不可归一化或边界宽于A1–A3被排除。

2.7 敏感性与亚组分析

进行五项敏感性分析：排除两个极高GWP值；保留通过四个质量标志的高置信度子集；论文级中位数（每篇论文每类别取一个值）；留一研究交叉验证；加入61个partial行。亚组分析包括生物碳处理方式和A1–A3可映射性。另用六项基于ISO 14044的检查评估论文报告质量。

3. 结果

3.1 研究选择与证据基础

最终纳入146项研究，提供800个选项；主要数据集为597个每平方米严格A1–A3结果。全文排除主要原因是边界不可映射到A1–A3或仅报告整栋建筑总量；许多排除源于报告缺陷而非主题无关。

3.2 发表数量与证据时效性

约66%的纳入研究发表于2020–2026年，证据基础年轻；2010年无符合条件研究。部分年份选项数较多，主要由少数报告多情景的论文造成。

3.3 按系统类型归一化的A1–A3全球变暖潜值

中位GWP范围从保温组件的9.1 kg CO₂e/m²到BIPV模块的207 kg CO₂e/m²。不透明墙体类别最大，中位数为48 kg CO₂e/m²。五个类别由单一论文主导。补充检索改变了幕墙和不透明墙体的中位数；按材料分组显示大体积木墙中位数为负，这源于生物碳信用而非化石排放降低。

3.4 对高尾值和质量分层的稳健性

两个极高气凝胶玻璃值仅影响玻璃类别中位数。高置信度子集下大多数类别中位数变化不超过5 kg CO₂e/m²。质量检查显示多数论文报告数据来源和LCA标准，但敏感性分析和截断/分配规则报告不足。

3.5 生物碳处理与A1–A3可映射性

27个负值全部来自生物碳信用。含生物基材料的选项中，48%未报告或不明确是否计入储存碳。配对观测显示碳信用使中位数降低30.1 kg CO₂e/m²，并可将结果由正转负。

3.6 论文层面敏感性

论文级中位数使大类别变化不超过5 kg CO₂e/m²，但小类别如3D打印墙体、幕墙变化大。留一研究检验显示小类别中位数可能因单一论文大幅移动，BIPV类别例外。

4. 讨论

4.1 主要发现与贡献

综述提供按系统类型的GWP参考范围，并提出判断比较可靠性的框架。近年生物基、改造和EPD研究增多，但敏感性分析仍不常见。生物基材料并非自动低碳，生物碳处理方式可显著改变报告GWP。

4.2 解读系统类型参考范围

类别范围受研究范围影响；保温组件中位数低不代表完整保温墙低。每平方米GWP不建立功能等价性，需同时报告热工性能、服务寿命等。不透明墙体和幕墙范围适用于早期设计筛选。

4.3 功能单位与边界可比性

功能单位多样是主要障碍，许多选项因无法按每平方米归一化而被排除。边界一致性同样关键，部分研究将A1–A3与运输、安装或后期阶段合并，或包含碳化过程，这些结果不可直接比较。

4.4 热点解析

热点可出现在材料、过程、组件或模块层面。常见材料热点包括铝、玻璃、水泥、泡沫保温；制造能源是过程热点；光伏电池和超级电容器是组件热点；原材料供应（A1）常是模块热点。不同热点需要不同设计响应。

4.5 对未来立面生命周期评价报告的建议

提出最低报告清单，包括原始功能单位、归一化值及所用面积、系统完整性说明、生物碳处理方式（包括不适用）、至少一项敏感性分析等。清单基于本研究发现的实际报告问题。

5. 局限性

未检索Scopus，仅纳入英文研究，引文追踪仅向后进行。证据在不同系统类型间分布不均，五个类别由单一论文主导。未进行元分析，也未针对热工性能或服务寿命调整参考值。严格A1–A3规则和生物碳处理判断导致部分选项被排除或分类不确定。质量检查为半正式，且仅覆盖GWP一个影响类别。

6. 结论

研究发现报告问题比技术问题更严重地阻碍了结果比较。大类别参考范围在敏感性分析中保持稳健，小类别结果仅描述少数可用研究。建议采用最低报告清单，以提升立面LCA结果的一致性和可比性，使其更有利于设计决策。