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项目名称

基于BIM技术的建筑碳排放核算方法与工具

聚焦我国建筑领域“30/60双碳目标”，以建立建筑生命周期碳排放评价方法为研究对象，针对如何进行利用BIM技术进行建筑设计全过程的碳排放核算，如何快速而准确地动态核算建筑生命周期碳排放数据并反馈指导设计选型，以及如何将核算工具应用于工程实践等三大问题，开展了本课题研究。系统建立了“融合建筑信息模型与生命周期评价（BIM-LCA）”的建筑碳排放核算方法、构建了本地化的建筑构件碳排放因子数据库、开发了基于BIM技术的建筑碳排放核算工具，取得如下创新性成果：

1.基础研究：建立了基于BIM-LCA的建筑设计全过程的建筑碳排放核算方法。在建筑方案设计时期建立了“基于BIM-LCA以构件为基本单元”的建筑碳排核算方法，用于优化方案；在建筑施工图设计阶段建立了“基于BIM基础数据与功能空间”的建筑碳排核算方法，实现工程做法与几何元素动态关联的建筑碳排实时计算。该成果解决了传统“基于工程量清单”的建筑碳排放计算只能面向建筑设计完成后的核算，而建筑设计过程中无法量化碳排指标，缺乏设计过程中控制碳排放并指导碳减排设计的问题。

2.应用基础：构建了与BIM技术匹配的建筑构件碳排放因子数据库。为支撑在BIM技术中应用以上建筑碳排放核算方法，本研究团队对BIM各类型构件与工程构造整合成复合碳因子，在《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366-2019基础上新增超过1100种碳因子基础数据，构建350种以上建筑构件碳因子数据库。该成果解决了建筑碳排放核算中与BIM构件关联的基础数据不足，阻碍建筑设计过程中无法全面而准确预测建筑碳排放的问题。

3.软件工具开发：开发了基于BIM技术的建筑碳排放核算工具。该软件工具能对BIM模型构件进行数据采集并自动匹配挂接对应的碳因子库，集成了完整的基础数据和碳排放核算方法，满足国标规定的碳排与减排计算要求，并输出可视化生命周期碳排放核算结果与减排分析报告，结合项目案例积累动态更新碳排放基准线，为建筑设计方案的节能减排对比与优化提供参考依据。该成果解决了建筑碳排放评价过程中处理BIM数据复杂费力、工程应用推广困难的问题。

4.示范项目：陕西地区项目绿色建筑设计的优化与减排计算，引领和推动低碳建筑发展。本研究建立的基于BIM建筑全生命周期碳排放计算研究广泛应用于我国陕西、新疆、山东等多个省份十多项目的绿色低碳建筑设计的指导与优化，应用项目累计温室气体减排量为2357吨CO₂/年，可节约运行费用约176万元/年，产生显著的经济与环境效益。

基于以上研究，共获得软著6项、论文6篇（3篇SCI）。相关研究成果对推动建筑设计全过程中快速、准确预测生命周期碳排放并开展针对性减排优化设计的应用具有重要理论和实践意义。

排名

姓名

工作单位

职务

职称

对本项目技术创造性贡献

排名

单位名称

单位性质

对本项目技术创造性贡献

序号

类别

名称

第一完成人

获得时间

备注（刊名、刊号、专利证书编号等）

相关专家及论文评价：

研究成果在建筑科学领域国内外权威期刊发表并受到同行专家的积极评价。项目成果发表于Building and Environment、Sustainable Cities and Society、Journal of Thermal Science、Energy Exploration And Exploitation、建筑科学、土木建筑与环境工程等国内外权威期刊，6篇代表作总他引169次，单篇SCI最高他引52次（入选前1%ESI高被引论文），单篇国内期刊最高他引87次。引用的知名学者包括雅典理工学院的Dimitris Mavrokapnidis教授及哈尔滨工业大学王凤来教授等，受到国内外同行专家的正向评价有：

（1）雅典理工学院的Dimitris Mavrokapnidis教授在发表于Journal of Building Engineering的期刊上充分肯定了项目组对于超高层建筑物化碳排放重要性的研究，并对项目组对于超高层建筑物化碳排放的核算成果给予了高度评价：“Except for embodied energy, Luo et al. calculated embodied CO₂ emissions per unit area of super-high-rise buildings 1.5 times that of multi-story buildings, highlighting the importance of embodied component of high-rise building’s life cycle.”［见附件］。

（2）韩国汉阳大学物化环境影响团队的Seungjun Roh、Sungho Tae和Rakhyun Kim教授在发表于《Sustainability》期刊上的论文肯定了建筑生命周期物化碳排放的方法研究对于减少建筑中的物化环境影响的作用：“Hence, more research is necessary to assess and reduce the EEIs of buildings, as the importance and influence of EEIs have gradually increased.”。

（3）韩国汉阳公司技术发展团队对项目组对于建筑生命周期物化碳排放系统边界的划分 工作表示赞同，在其发表的论文中充分肯定了项目组在进行建筑物化碳排放计算时考虑建材设备设备的生产、运输和施工过程中产生的二氧化碳排放方面的研究工作。

（4）香港大学的Jie Wang 教授在 Energy and Buildings 期刊上对项目组对于超高层建筑碳排放核算成果进行了充分肯定：“Luo et al. evaluated embodied carbon emissions of 78 office buildings in China and found that the CO₂ emissions per unit area of super-high-rise buildings were 1.5 times over that of the multi-storey buildings.”，并对项目组对于高层案例建筑的建筑高度与物化碳排放之间存在弱相关性的研究成果表示高度赞同。

（5）哈尔滨工业大学从事绿色工业化建筑的教学、科研和生产工作的王凤来教授对建筑生命周期物化碳排放对于实现低碳建筑予以肯定，其发表于Energy and Buildings上的论文肯定了建筑生命周期物化碳排放对于中国等发展中国家的减碳排有着不可忽略的潜力。

（6）天津大学张铮燕博士在项目组建立的建筑材料碳排放因子库方面的研究成果表示充分肯定，并应用项目组的碳排放因子计算成果展开考虑碳排放的我国建筑业全生命周期能源效率研究。

（7）东南大学李德智教授对项目组的建筑材料CO₂排放计算方法及其减排策略研究表示高度认可，在其发表于《建筑经济》的基于BIM的建筑物碳排放度量平台构建与应用方面的研究成果中对本研究构建的碳排放因子数据库给予充分肯定。

（8）南京林业大学朱建君教授对项目组构建的办公建筑物化阶段CO₂排放的计算模型表示赞同，在其发表于《土木建筑与环境工程》上的建筑物化环境影响量化研究论文中肯定了项目组对建筑物化环境影响的关注并以碳排放指标衡量建筑物化环境影响。

国际查新评价：

经检索并对相关文献分析对比结果表明：上述国内外的相关文献报道分别涉及到该查新项目的部分研究内容，除该课题组成员发表的文献[密切相关文献1-2,11]外，国内外未见与该查新项目以上技术特点均相符的文献报道。

项目评价：

实践证明，本科研成果应用对于建筑全过程设计方案的制定有着卓有成效的指导作用，同时对建成后建筑资源、能源的利用和运营成本的降低等方面起着很好的控制作用，应用前景十分广阔。

1.应用情况

工程实践应用：研究成果支撑了我国建筑碳排放评价方法理论及应用的推广

研究成果满足工程应用需求，其快速定量的碳排放评价方法与优化建筑设计的核算工具，为建筑行业工程技术、教育、科研人员提供智能高效的低碳设计与减排策略指引；为建筑减排领域国家及行业标准的编制和重大战略的工程建设需求提供方法体系的参考和基础数据支撑；研究成果被积极应用于多个绿色低碳建筑项目，推动建筑业早日实现“30/60双碳目标”，落实推广低碳建筑生产与建设。

（1）研究成果的实践应用促进了我国建筑碳排放评价方法的应用推广

2019年至今，项目组中国建筑西北设计研究院有限公司及西安科技大罗智星副教授团队为陕西、山东、新疆等3个省的10个项目提供绿色低碳建筑生命周期碳排放和碳减排的计算分析的技术支撑。主要应用单位项目情况见附表。截至目前，应用项目累计总建筑面积121万m²，总投资额达27亿元。根据项目应用本研究成果的前后建筑生命周期碳排放、能耗、经济性对比，结果显示应用项目累计节能量为1095.60吨标煤/年，节水量为81.03吨/年，温室气体减排量为2357.65吨CO₂/年，可节约运行费用约176.71万元/年，产生非常显著的经济效益、环境效益。［见附件］

（2）碳排放核算工具的开发使用促进了我国建筑碳排放评价方法的理论推广基于《建筑碳排放计算标准》GB/T 51366-2019与《民用建筑绿色性能计算标准》JGJ/T 449-2018 搭建的BIM建筑全生命周期碳排放计算软件工具（V1.5工程应用版本）满足只需输入项目基本信息、 能源消耗等数据，将自动计算出基于国标的建筑生命周期各阶段的碳排放量，输出可视化的建筑碳排放量计算分析报告（含减排措施），为建筑设计方案的对比与优化提供参考依据。基于BIM建筑全生命周期碳排放计算软件工具计算并累计录入基准线包括居住、商业、办公、教育、医疗、旅馆等多种建筑类型共计330多个案例数据。该数据库同样可以支撑城市建筑碳排放计算，提高不同类型建筑生命周期各阶段碳排放强度的计算精度提供数据支撑。

（3）预期应用前景：研究成果对其他地区建筑碳排放核算的发展起到引领作用

以陕西省为例，根据陕西省统计年鉴数据显示：2020年陕西省房屋新建建筑面积为28358.3万m²，假设新建建筑中70%的项目采取本团队的建筑生命周期碳排放评价方法和核算工具指导，预期应用后累计温室气体减排量为213.06万吨CO₂/年，节能量为31.94亿kWh，节省99.01万吨标煤/年。上述减排与节约燃煤两者合计经济效益23.29亿元，经济效益非常显著。实践证明，运用建筑生命周期碳排放计算方法和建筑生命周期碳排放、能耗、经济性的综合评价计算方法，对于建筑全过程设计方案的制定有着卓有成效的指导作用，对建成后建筑资源、能源利用和运营成本降低等方面起着很好的控制作用，应用前景十分广阔。

2.经济效益和社会效益

（1）经济效益的有关说明及各栏目的计算依据：

针对近年项目对绿色建筑评价与BIM相关的要求，均在总包合同费用内增设相关专项费用，这部分专项费用拆分统计后，本课题相关应用与其背后的技术产生的经济效益占比计算。

新增销售额 = BIM专项 + 绿建专项

新增利润=新增销售额-其他技术产生效益-人工成本

（2）社会效益

以陕西省为例，根据陕西省统计年鉴数据显示：2020年陕西省房屋新建建筑面积为28358.3万m2，假设新建建筑中70%的项目采取本团队的建筑生命周期碳排放评价方法和核算工具指导，预期应用后累计温室气体减排量为213.06万吨CO₂/年，节能量为31.94亿kWh，节省99.01万吨标煤/年。上述减排与节约燃煤两者合计经济效益23.29亿元，经济效益非常显著。实践证明，运用建筑生命周期碳排放计算方法和建筑生命周期碳排放、能耗、经济性的综合评价计算方法，对于建筑全过程设计方案的制定有着卓有成效的指导作用，对建成后建筑资源、能源利用和运营成本降低等方面起着很好的控制作用，应用前景十分广阔。