办公空间向住宅空间适应性再利用的气候影响：以瑞典为例的研究

《BUILDING AND ENVIRONMENT》：The climate impact of office-to-residential adaptive reuse: A Swedish case study

　　奥斯卡·巴林特·帕尔姆格伦 | 克里斯蒂娜·米约内尔 | 阿克拉姆·阿卜杜勒·哈米德
隆德大学工程学院建筑与环境技术系建筑物理分部

**摘要**
瑞典长期面临经济适用住房短缺的问题，同时办公楼的空置率也在上升。鉴于建筑行业约占全球能源需求的三分之一以及能源相关温室气体排放量的五分之二，适应性再利用成为一种有前景的策略，既能减少排放，又能满足住房需求。本研究调查了将瑞典办公楼改造成住宅用途所产生的温室气体排放情况。研究分析了能源结构的全球变暖潜力以及预期使用寿命的延长对所需翻新和重建程度的影响，并与继续作为办公楼使用或新建住宅楼进行了比较。排放量计算采用了瑞典生命周期评估框架，并根据IDA ICE（EQUA?）软件的能源模拟结果调整了避免的排放量。结果显示，适应性再利用可以有效地延长建筑物的使用寿命，其产生的排放量仅为新建建筑的26%。当考虑整个使用寿命期间的运营排放时，根据不同使用寿命的假设，改造成住宅后的建筑产生的排放量介于新建住宅楼的47%到74%之间。然而，研究也指出，每种适应性再利用方案都需要单独评估，因为所需的干预措施和性能改进差异显著。确保建筑物在延长使用寿命期间的环境效益应始终是核心目标。

**引言**
建筑行业和建筑部门约占全球能源需求的32%[1]，以及能源和过程相关温室气体排放量的39%[2]。因此，采用可持续发展和循环建筑实践对于实现可持续发展目标和《巴黎协定》设定的目标至关重要。适应性再利用是指在原有用途不再适用时，将现有建筑重新用于新功能的做法，这是一种利用现有建筑资源满足社会需求的有效策略。

瑞典长期以来一直存在住房结构短缺的问题，特别是在增长地区的经济适用租赁单元和学生住房方面[3,4]。瑞典国家住房、建筑和规划委员会（[Swe.] Boverket）估计，2024年至2033年间需要建造约52.3万套新住宅，以应对预期的人口增长，并解决自2006年以来累积的住房短缺问题（该时期建筑施工速度一直落后于人口需求[5]）。与此同时，近年来新启动的住宅建设项目数量急剧减少[6]，这引发了人们对劳动力市场流动性受损以及经济资源有限的家庭难以获得适当住房的担忧[6]。

与此同时，瑞典最繁华商业区以外的办公楼空置率也在上升。2024年第三季度，斯德哥尔摩的办公楼空置率达到14%，而哥德堡和马尔默的空置率分别为11%和13%，这三个城市共有超过46万平方米的办公空间闲置[7]。最近对斯德哥尔摩和哥德堡1000个空置商业空间的调查显示，其中相当一部分适合改造成住宅用途，且几乎不需要对现有结构进行任何改造[8,9]。将办公楼改造成住宅已成为瑞典建筑领域的一个关键途径[10,11]，这种适应性再利用有助于缓解住房短缺问题并促进现有建筑环境的可持续发展。

现有文献的回顾主要限于北欧地区的研究，以确保研究的背景相关性。Zimmermann等人[12]和Schwartz等人[13]发现，保留和翻新现有建筑通常比新建建筑产生的温室气体排放量更低，但这一结果并不普遍，且很大程度上取决于对隐含排放和运营排放的处理方式。隐含温室气体排放是指与建筑材料和组件的生产、运输、施工及更换相关的排放；运营排放则是指建筑物整个使用寿命期间用于供暖、制冷、生活热水以及设施和租户用电的能源消耗。Fufa等人[14]认为，适应性再利用及相关翻新措施可以减少温室气体排放，并有助于保护文化和遗产价值以及现有资源，但他们指出相关文献仍然有限且方法论上存在不一致性。Huuhka等人[15]使用后果替代框架表明，在芬兰的学校案例中，翻新比拆除和新建更具气候效益，因为新建建筑的前期碳排放峰值需要数十年才能被抵消。S?yn?joki等人[16]指出，隐含排放可能在短期和中期气候影响中占主导地位，因此即使是非常节能的新建筑也可能需要数十年才能弥补其初始碳排放峰值。Andersen和Negendahl[17]指出，建筑物的使用寿命是生命周期评估中的一个主要不确定性因素，办公楼的预期使用寿命可能比标准假设要短得多，而住宅楼的预期使用寿命通常要长得多。

在另一个涉及芬兰学校的案例中，Moiso等人[18]也发现翻新比新建建筑的气候影响更小，但他们进一步指出，在更长的使用寿命下，更广泛的干预措施可能比轻度干预措施效果更好。Kertsmik等人[19]同样发现，对住宅建筑进行深度翻新可以减少总体气候影响，因为运营排放超过了新增的隐含排放；供暖系统的选择对结果至关重要。J?rgensen等人[20]提供了更多支持这一结论的证据，但也指出，超过某个限度后，进一步的翻新措施可能无法进一步降低总碳排放，因为新增的前期影响超过了运营节省的收益。Lylykangas等人[21]进一步指出，区域供暖和电力的碳强度可能比对现有结构的改造程度更为重要。

在挪威的一个工业遗产改造案例中，Kyaw等人[22]发现，所有适应性再利用方案产生的隐含温室气体排放量都低于新建建筑，其中材料使用最少的方案表现最佳。Bálint Palmgren和Mj?rnell[23]也发现，在50年的使用寿命内，适应性再利用将气候影响降低了约30%，而适度干预的效果优于轻度或重度干预。研究还表明，在延长使用寿命期间，运营排放仍然占主导地位，并得出结论认为关于能源来源和翻新措施的假设对结果至关重要。尽管以往的研究普遍显示保留和翻新现有建筑可以降低排放量，但针对同时评估隐含排放和运营排放、对现有结构改造程度、能源结构及使用寿命延长的适应性再利用案例的证据仍然有限。本研究是对Bálint Palmgren和Mj?rnell[23]先前论文的延续，基于其结果、结论和建议，进一步深入探讨了这些方面。

**研究目的**
本研究旨在评估将办公楼改造成住宅用途在生命周期阶段A1-A3、A4、A5、B4和B6中的温室气体排放情况，比较了三种不同改造方案与保持原有办公功能或新建多户住宅楼的参考方案。由于对拆除工作的全球变暖潜力存在不确定性，以及先前的研究表明建筑寿命末期过程对气候影响的贡献较小[13]，因此省略了生命周期阶段C。研究单位为“kgCO2e/m2总楼面面积（GFA）”。研究目的是确定能源结构的全球变暖潜力以及预期使用寿命的延长对所需翻新和重建程度的影响，同时考虑了改造阶段和运营生命周期阶段。

**案例研究建筑及其改造方案**
研究对象是位于瑞典尼纳沙姆镇的一栋办公楼，该建筑当时正在改造成住宅用途。该建筑建于1982年，21世纪初停止使用并一直处于空置状态。在所有权变更后，启动了将其改造成住宅的计划。一个建筑师团队提出了三种改造方案，每种方案针对不同的住宅用途需求进行了设计。

**隐含温室气体排放**
隐含温室气体排放来自基准方案和三种改造方案中提出的翻新和重建措施。图3显示了基准方案、三种改造方案及新建参考方案在生命周期阶段A1-A3、A4和A5期间的温室气体排放情况。y轴上的正值表示翻新和重建过程中建筑材料和能源使用所产生的温室气体排放，负值表示其他排放。

**讨论**
研究结果表明，将案例研究建筑保留并改造成住宅用途在其使用寿命期间产生的气候影响显著低于继续作为办公楼使用或新建住宅建筑。这一发现与先前的研究结果一致，Huuhka等人[15]、Moiso等人[18]以及S?yn?joki、Heinonen和Seppo[16]的研究均表明，保留和翻新现有建筑可以降低温室气体排放。

**结论**
研究表明，将案例研究建筑从办公楼改造成住宅用途比新建多户住宅建筑更能有效延长其使用寿命。仅从隐含温室气体排放来看，改造方案产生的排放量仅为新建建筑的26%至46%。当考虑整个使用寿命期间的运营排放时，改造方案产生的排放量占新建建筑的47%至74%。

**作者贡献**
奥斯卡·帕尔姆格伦：概念化、方法论、软件应用、数据分析、可视化、初稿撰写、审稿与编辑。
克里斯蒂娜·米约内尔：概念化、方法论、数据分析、初稿撰写、审稿与编辑、资金筹集。
阿克拉姆·阿卜杜勒·哈米德：概念化、方法论、数据分析、初稿撰写、审稿与编辑。

**关于人工智能使用的声明**
在准备本研究过程中，作者使用了Microsoft Copilot和ChatGPT来改进语言表达，同时使用Scopus AI和Consensus AI搜索相关文献（查询词为“生命周期评估、建筑翻新与新建建筑的温室气体排放及隐含碳排放”），从中找到了35篇来自北欧地区的有趣文章。使用这些工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容。

**作者贡献声明**
奥斯卡·巴林特·帕尔姆格伦：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、可视化、软件应用、方法论、数据分析、概念化。
克里斯蒂娜·米约内尔：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、方法论、数据分析、概念化。
阿克拉姆·阿卜杜勒·哈米德：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、方法论、数据分析、概念化。