本文揭橥于《Renewable and Sustainable Energy Reviews 62 (2016)》，作者Mohammad Kamali, Kasun Hewage，School of Engineering, University of British Columbia, 1137 Alumni Avenue, Kelowna, BC V1V 1V7, Canada。& 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.《可再生能源和可持续能源评论Renewable and Sustainable Energy Reviews 》的义务是互换可再生能源和可持续能源领域最有趣和最干系的批驳性思维，以便将研究界、私营部门以及政策和决策者聚拢在一起。该杂志的目的是分享问题、办理方案、新颖的想法和技能，以支持可持续发展、向低碳未来的过渡以及实现《联合国景象变革框架公约》确立的排放目标。Elsevier是一家位于荷兰的学术出版公司，专门从事科学、技能和医学内容。其产品包括The Lancet、Cell、ScienceDirect电子期刊合集、Trends、Current Opinion系列、在线引文数据库Scopus等期刊、用于衡量研究绩效的 SciVal 工具、临床年夜夫的 ClinicalKey 搜索引擎以及 ClinicalPath 循证癌症照顾护士做事。爱思唯尔的产品和做事还包括用于数据管理、辅导、研究剖析和评估的数字工具。爱思唯尔从属于上市公司RELX Group（2015 年以前称为 Reed Elsevier）。据 RELX 宣布，2021 年，Elsevier 每年在 2,700 多种期刊上揭橥超过 600,000 篇文章；截至 2018 年，其档案包含超过 1700 万份文档和 40,000 册电子书，年下载量超过 10 亿。研究职员批评爱思唯尔的高利润率和版权行为。该公司在 2018 年得到了 9.42 亿英镑的利润，调度后的业务利润率为 37%。Elsevier 被视为从版权中得到巨额利润，同时对其产品险些没有增加代价，常日被指控寻租。爱思唯尔揭橥的大部分研究都是公共帮助的；它的高本钱导致了抵制，许多机构完备放弃了订阅，并导致了其他出版和访问路子的兴起，例如预印本做事器和影子图书馆。Life cycle performance of modular buildings: A critical review近年来，场外培植越来越受到学术界和工业界的关注。模块化施工是一种高效的非现场施工方法。在这种方法中，建筑的不同部分(组件)被设计和制造成一个或多个模块在建筑现场，然后他们在现场组装成终极产品。研究表明，模块化建筑技能适用于不同类型的建筑，包括住宅、商业、教诲和医疗。环境绩效是导致可持续性的最主要成分之一。由于建筑占环境包袱的很大一部分，本研究的紧张焦点是模块化举动步伐在其生命周期中的环境性能。这篇文章也提出了一个全面的批驳性文献综述，关于模块化建造方法的好处和寻衅，与它的传统对手。结论是，均匀而言，模块化建筑已显示出更好的生命周期性能，例如建筑的能源性能等。建议进一步的生命周期研究，考虑到可持续建筑的所有维度，以发展模块化建筑的可持续性的稳健图景。按照老例，建筑是在设计阶段之后在施工现场建造，并聘请承包商来建造。这个过程常日被称为现场施工、现场施工、木桩施工、常规施工或传统施工。自19世纪后期以来，这种建筑方法一贯是公认的建筑方法，现在它占了住宅行业的一个主要部分。例如，1998年，在美国，现场住宅占每年新建住宅的75%以上(120万户中有90万户)然而，在过去的几十年里，建筑业经历了工业化的过程，经历了不同的施工方法。因此，非现场施工成为现场施工方法的另一种选择。非现场施工是指建筑构件、组件或模块在终极施工现场安装前的制造和预组装过程。根据非施工现场的事情程度，非施工现场可分为以下级别：组件组装:在工厂环境中组装小尺寸的元件(如窗户);非体积预组装:在建筑工地安装前，在工厂环境中组装物品，形成非体积单元(例如，覆板);体积预装:与之前的水平类似，物品在工厂环境中组装，但在施工现场安装之前形成体积单元(即单元包围可用空间)。单元常日在内部完成(例如，厕所吊舱);还有完备(模块化)培植:项目组装在工厂环境形成完备完成的模块。全体建筑是由许多模块组成的。模块化施事情为一种非现场施工方法，正迅速发展成为传统现场施工的有效替代方法。这项技能在北美、日本和欧洲部分地区广泛利用。总的来说，发展中国家对非现场施工方法的适应没有发达国家快。模块化建筑是一组模块，在非现场制造中央建造，交付到施工现场，组装，并放置在永久根本上。模块化建筑常日有由三维模块组成的多个房间。这些模块是在工厂环境中建造和预装的，所有的机器、电气、管道和装饰事情都已经完成。在制造商完成后，这些设备被运到现场安装在根本上，就像现场建造项目一样。大约85%-90%的模块化施工是在工厂完成的，剩下的事情(10%-15%)，包括地基和公用举动步伐连接，是在现场完成的。模块化建筑的运用紧张是在一样平常建筑，特殊是公寓建筑，学校，酒店，学生住房，医院，办公室，独栋住宅开拓，惩教举动步伐，活动项目，以及其他单位重复的建筑。只管利用非现场施工技能可以得到许多充分证明的好处，但运用仍旧有限。例如，2000年至2014年间，美国模块化家当仅占新建独栋住宅总量的2.3%，相称于或不到多户住宅总量的1%。客户不愿接管创新施工技能的一个关键缘故原由是难以确定场外施工给项目带来的好处。对付许多参与施工过程的人来说，利用非现场施工技能的好处并没有被很好地理解。因此，环绕非现场施工技能的决策很大程度上是基于传闻证据而不是严格的数据。据称，模块化建筑供应了广泛的环境、经济和社会上风;因此，它可以有助于实现可持续的目标。这些上风，可以证明利用模块化建筑的建筑行业从业者作为一种有效的替代方案，比过去更多。与传统建筑(即现场施工)比较，为了更深入地理解模块化建筑的整体可持续性，有必要研究模块化建筑在全体生命周期中的可持续性表现。因此，本研究的紧张目的是批驳性地回顾已开展的研究，以评估模块化构造的生命周期性能。在这项研究中进行的全面的文献综述没有创造任何办理所有的可持续性维度(即环境、经济和社会)的模块化建筑的生命周期剖析。目前对模块化建筑的环境性能进行评估的环境生命周期研究很少。因此，本文紧张关注的是环境维度。除了紧张目标，模块化构造的紧张好处和寻衅也被调查。本文的内容包括弁言、方法论、模块化建筑的好处和寻衅、模块化建筑的生命周期性能、谈论和末了的结论。方法学部分描述了本文中利用的方法学框架，个中进行了两个独立的研究(研究1和研究2)。研究1总结了模块化施工方法的优点和寻衅。研究2回顾了比较模块化与传统建筑构造在生命周期性能方面的出版物。与传统建筑比较，本文对模块化建筑的环境性能供应了更深入的见地，对当前的知识体系做出了贡献(研究2)。此外，对利用模块化建筑的优点和缺陷进行了批驳性剖析(研究1)。该研究的结果可能有助于建筑业从业者，如决策者、决策者、客户、开拓商、工程师、承包商和模块化制造商。对模块化构造有更好的理解，并设计适当的策略来战胜已确定的寻衅。本文还指出了模块化建筑领域的一些研究空缺。本研究的研究方法是文献剖析法，这是一种对不同文献进行系统回顾和评价的方法。所有形式的文件，包括电子的和印刷的，如信件、书本、调查报告、组织文件、广告等，都可以作为参考。在研究1中，搜索“模块化建筑”、“模块化建筑”、“效益”、“上风”四个关键词的组合如下:书本和学术论文:查阅英属哥伦比亚大学(UBC)图书馆数据库，检索最干系的书本和学术论文的择要/媒介。期刊和会议文章:利用“Compendex Engineering Village”数据库和美国土木工程师学会(ASCE)图书馆检索相应的期刊和会议文章。这些文章通过回顾择要和结论进一步完善。政府/机构报告:万维网被用来查找那些供应与模块化培植的好处和寻衅干系信息确当局或机构报告。
研究二选取“模块化建造”、“模块化建造”、“全生命周期绩效”和“全生命周期评价”四个关键词。与研究一相似的是，我们已利用搜索资料库在三个不同类别的关键词组合进行搜索:书本和学术论文:利用UBC图书馆数据库查找书本和学术论文的初始列表。对择要/媒介进行复核，删除无关文献。期刊和会议文章:检索“Compendex Engineering Vil- large”数据库和ASCE图书馆，查找期刊和会议文章。搜索也仅限于2000年往后揭橥的文章。对这些文章的择要和结论进行了综述。政府/机构报告:万维网被用来探求与模块化建筑的环境性能干系确当局或机构报告。The number of documents used in Study 2 is shown in Table 1.Benefits and challenges of modular construction建筑行业的非现场方法的优点和缺陷该当清楚地识别，并便于所有建筑从业者，包括建筑师、工程师、承包商和终极用户，以促进模块化施工。虽然货币方法能够与盈利能力联系在一起，但它们不敷以评估生产率、安全和更广泛的人为成分等其他好处。事实上，传统的绩效评估框架紧张关注的是直接本钱。因此，导致建筑项目增加代价的其他显著上风常日被忽略。本节将简要谈论模块化构造的显著好处。这些好处对付不同的非现场施工技能来说都是常见的。模块化建筑最主要的好处之一是在“破土动工”和占用之间快速转换。也便是说，建筑施工和园地准备活动是同时进行的，如图1所示。此外，在模块化施工中，由于极度景象、故意毁坏和现场盗窃而造成的耽误风险是最小的。模块化可能是一个关键的选择，在培植期限每每不灵巧的情形下，如教诲部门，或在生动的园地上的项目(例如，新建医院综合大楼的扩建)。与传统施工比较，模块化施工可节省约40%的施工韶光。作为一个例子，Zenga和Javor(2008)透露，完成一个普通的模块化住宅只须要4个月的韶光，而一个类似的传统建筑须要14个月的韶光。此外，模块化项目的设计、工程和审批耗时10个月，常规项目耗时21个月。由于现场施工是劳动密集型的，节省的韶光可以大大降落工程的终极本钱。一些文献指出，当模块化项目的楼层数量增加时(例如，多户型建筑与独户型建筑)，节省的韶光会大大减少，由于项目变得更加繁芜，随后须要额外的工程和沟通，以及更多的工地事情。然而，纵然是高层建筑，模块化建筑的落成韶光仍旧比传统建筑短。由于许多干系的成分，非现场方法可以产生较低的整体项目本钱。根据建筑工业协会(CII)的一项研究，在一些文献中引用，在一些模块化建筑项目中，可以节省高达10%的总本钱和高达25%的现场人工本钱。同时制造多个模块可以节省本钱，由于材料可以批量订购，劳动力和机器运输可以减少。此外，模块化施工减少了现场的工人数量，减少了劳动拥挤，提高了工艺生产率。此外，降落本钱还可以通过其他成分实现，如减少现场开销、避免极度景象、设计标准化、高能源效率和更高的安装效率。然而，一些文献强调，由于各种各样的贡献变量，利用非现场施工对项目本钱的影响不是很清楚。例如，无法取得项目的机密财务资料和利用当代设备都是未知的变数。此外，根据Schoenborn(2012)，如果模块化培植的成本来源没有得到有效管理，模块化建筑可能比传统建筑更昂贵。例如，由于节省韶光而节省的本钱。(即“韶光便是金钱”)在模块化培植中可以被与运输或额外工程哀求干系的本钱所抵消……近年来，建筑行业的去世亡率没有变革，纵然整体培植放缓。由于现场事情的性子不断变革，模块化施工的安全性更高，由于大约85%的事情是在施工现场以外完成的。通过将紧张的施工事情转移到更随意马虎、重复性高的工厂进行现场作业，可以减少事情场所事件、高空作业、拥堵、恶劣景象、危险活动和附近的施工作业。根据Lawson et al.(2012)的研究，当采取模块化施工时，现场可报告的事件比现场施工减少80%。利用模块化构造可以得到更高的质量，由于组件是在受控的制造举动步伐中建造的。重复的过程和操作，以及自动化机器，可以导致更高水平的产品质量。由于装置线的任务更小，工人相对较快地得到技能(事情专业化)。事实上，学习曲线很大略，造成的产品破坏或毛病更少。此外，由于模块在卡车运输时应具有足够的强度和承重标准，因此哀求利用耐用、轻量和耐景象的高质量材料。此外，减少材料暴露在恶劣景象的现场可以导致更好的成品建筑质量。Workmanship and productivity提高效率模块化施工和预制须要较少的技能，由于事情不太繁芜。此外，由于高度组织化的操作和更好的监管的可能性，模块化项目的生产率更高，减少了不同行业之间的韶光间隔，以及模块化行业的劳动力稳定性。此外，在制造环境中，许多并行的活动和操作可以不中断地连续，这导致更高的生产力。Environmental performance环境友好模块化施工具有多种环境效益。更精确的采购、操持、切割材料和适当的回收机会是减少摧残浪费蹂躏的最主要的好处之一。根据McGraw-Hill Construction(2011)的一份报告，76%的研究受访者认为模块化建筑可以减少建筑垃圾。这是由于在模块化工厂环境中，更随意马虎掌握、再利用、回收和处理产生的废物。此外，在模块化建筑的生命周期结束时，模块可以被拆卸、重新安置或翻新用于其他项目，而不是被丢弃。虽然产生的废物较少，但为了确保模块化建筑所需的构造强度，须要多花费约10-15%的材料。此外，传统方法通过现场施工韶光、噪音、灰尘、拥堵和废物等成分对施工现场操作造成滋扰，而模块化施工则通过供应最小的项目现场滋扰而表现得更好。现场减少温室气体(GHG)排放是模块化系统的另一个好处。减少施工韶光导致更少的能源花费，更少的工人行程，更少的供应商和分包商前往施工现场的行程(由于材料是批量交付到工厂的)。预制、预装和模块化的一个重大寻衅是须要密集的项目前方案和工程。模块化设计与传统设计有很大的不同。除了模块设计本身的繁芜性之外，在将不同的组件整合到一个模块中时，还须要进一步的考虑，然后当模块被吊起，运送到终极的项目现场，放置在根本上，并连接起来形成建筑。在开始部件制造和组装之前，必须进行更精确的测试。繁芜的模块须要更多的工程设计，由于随之而来的接口的繁芜性。由于在稍后的构建阶段中很难进行任何变动，以是须要提前确定一个明确的范围。Transportation restraints运输物流运输物流模块化系统的可行性有着至关主要的浸染。在进行任何设计步骤之前，模块化项目团队该当调查该地区模块运输的局限性。除了研究一样平常交通规则外，还应检讨人口密集地区的分外交通牵制津贴哀求(如集结地等)。一样平常来说，不可能将制造好的房屋或已完成的模块运输到迢遥的地方，由于这既昂贵又须要繁芜的安排。常日模块化制造商有一个最大的运输间隔限定。模块尺寸约束是另一个运输障碍，它可以由各国的运输规则决定。运输办法和路线会限定模块的尺寸、重量和尺寸。此外，韶光耽误可能是由于超大部件须要容许证，或在国际运输时海关在边疆耽误。Negative perceptions悲观的意见许多文献指出了"大众对非现场施工方法的负面意见。这是阻碍天下各地非现场施工技能快速发展的一个主要成分。作为一个例子，模块化和预制房屋常日被认为类似于美国的移动房屋(制造房屋);然而，它们是完备不同的。终极用户(客户)缺少对非现场施工技能的好处和不同选择的认识，会影响市场需求，进而影响这些技能的发展。High initial cost and site constraints高昂的初始本钱和园地限定建立适当的机器来运行模块化制造工厂须要大量的初始资金。此外，地方经济是一个地区启动模块化培植做事的决定成分。在那些劳动力便宜的地区，新的建筑方法可能是不可能的。同样，缺少知识渊博和履历丰富的专家，比如工程师和设计师，他们对模块化系统有足够的履历，这也是一个限定。例如，对付中国开拓商来说，探求非现场的建筑顾问、供应商和承包商是一个紧张的困难。Coordination and communication折衷和沟通在模块化建筑的各个阶段，包括项目前方案、采购、供应链调度、安装和施工以及交付，都须要更详细、更有效的折衷。所有利益干系者(业主、工程师、设计师、供应商和承包商)之间须要常常沟通，以便得到必要的信息，如决策、设计、运输需求和韶光表。在过去的几年里，由于自然资源的限定，建筑行业发生了范式的转变。更多的关注是为了减少环境和社会问题，以及改进传统的项目目标(即本钱、进度、质量和安全)。天下各地的建筑都花费着相称多的能源。例如，美国40%的能源花费和环球24%的能源花费来自建筑业。在建筑的生命周期中，由于能源和材料的花费，对环境的影响占了相称大的数量。除了地皮、空气和水污染等不利的环境影响外，花费不可再生自然资源的另一个主要后果是不利的社会影响，如康健和职业问题。如上所述，在本研究中进行的综合文献综述创造，与传统施工方法比较，模块化施工的生命周期性能研究有限。作者指出，许多生命周期研究和剖析涉及传统建筑的不同可持续性维度，而只有少数研究只涉及模块化建筑的环境性能。在接下来的章节中，本文将深入研究模块化建筑的生命周期性能，重点关注可持续性的环境维度。Life cycle performance of modular construction以下部分从能源花费和环境影响的角度先容了建筑的生命周期阶段。研究了模块化建筑全生命周期的环境性能评价技能和研究现状。Life cycle phases of buildings建筑物的生命周期阶段一样平常来说，普通建筑的生命周期包括四个紧张阶段;生产阶段，培植阶段，利用(也称为占用或运营)阶段，末了，生命结束阶段。类似地，模块化建筑也有四个阶段;然而，在施工阶段的任务包括模块制造，模块运输到现场，并在现场组装。这些活动与图2所示的传统建筑不同。在建筑生命周期的所有阶段，材料和能源的利用，如原材料的提取和加工，部件的制造，材料和部件的运输，以及用于建筑加热，冷却和照明的能源。虽然在常规方法和模块化方法的生命周期中有一些相同的任务，但也有许多不同之处，这可以为减少能源和材料的花费供应机会。很明显，在建筑的生命周期阶段中，利用阶段对环境影响有很大的贡献，特殊是在能源花费和温室气体排放方面。根据建筑的设计和类型，利用阶段的能源花费占70 - 98%，而材料生产和施工阶段的能源花费占2-26%。由于更高效的技能，包括设计谋略和材料，以及环境友好的能源资源(如风能和太阳能资源)，建筑在运行阶段变得更节能。因此，其他生命周期阶段，如构建阶段和生命结束阶段，已经变得越来越主要。根据Gustavsson和Joelsson(2010)，最优节能建筑的前两个阶段(生产和施工阶段)约占其生命周期总能耗的60%。此外，对付这样的建筑来说，隐含能量和等效的隐含碳将变得非常主要，由于建造高水平的隔热系统须要更多的能量，更多的技能将被纳入实践，更重的质量材料将被利用。对付低能耗建筑，隐含能量的比例可以从9%到46%不等。Building life cycle assessment可持续设计和施工技能对付现场施工和非现场施工都是必要的，但对付后者更主要，由于它旨在大规模施工。例如，由于数以百计的模块被设计、制造、运输和安装，乃至一个特定的设计和建造确实可以有效地影响生命周期的环境。建筑业正变得更加可持续，并渴望优化可持续发展的维度:经济、环境和社会。在这方面，生命周期评估(LCA)是一个强有力的工具，它是一个评估建筑生命周期的经济、环境和社会影响的剖析框架。在文献中，LCA常日指的是产品的环境评价。生命周期本钱(LCC)和社会生命周期评价(SLCA)分别是生命周期经济评价和社会评价的逻辑对应。生命周期剖析(LCA)是一个用于评估环境维度的成熟框架;但是，对付社会和经济方面，须要有可靠和同等的方法和标准(即古迹指标)。近年来，为了将可持续性的经济和社会维度整合到传统的LCA框架中，提出了生命周期可持续性评估(LCSA)的观点。Klopffer(2008)将LCC和SLCA方法集成到LCA框架中，形成一个LCSA框架来综合评价所有的可持续性维度。根据美国环境保护署(EPA)的说法，LCA是一种从摇篮到宅兆的方法，它考虑了产品生命周期的所有阶段，包括表面上分离但实际上相互依赖的阶段。LCA可以估计和总结所有阶段造成的环境影响，乃至包括许多常规评估中没有包括的阶段，如原始材料的提取、材料或部件的运输、生命结束处理等。作为一个主要的结果，LCA供应了一个产品对环境影响的整体图景，使决策者更随意马虎评估产品和过程之间的权衡。然而，LCA在建筑行业是一个繁芜的过程。网络必要的数据并得到可推广的结果并不是一件随意马虎的事情，这紧张是由于建筑业的高度“分散性”、各种材料类型、工地规格以及不同的组装方法等。LCA已被许多研究用于评估环境问题的许多方面，如材料中的隐含能源、生命周期不同阶段利用的能源、环球变暖，以及不同设计和建造方法在环境影响中的浸染。然而，很少有研究职员对新的建筑技能进行环境评估，例如模块化建筑，以便与高度利用的传统建筑技能进行比较。如前所述，在这项研究中，紧张关注的是与模块化建筑生命周期干系的可持续性的环境维度，由于缺少对经济和社会维度的研究。Life cycle assessment studies of modular buildings文献综述表明，当代建筑的LCA研究都是近年来进行的。目前对当代建筑环境生命周期性能的研究还很有限。如表3所示，每个研究都有自己的方法、范围和案例研究。例如，一些研究通过LCA来比较模块化和传统建筑的环境性能，而另一些研究则只专注于比较不同的模块化建筑系统。以下部分先容了与当代建筑干系的LCA研究。Kim(2008)在美国密歇根州的一幢单层独栋模块化房屋和一幢传统的木构造房屋上进行了LCA，通过在50年的寿命中利用不同的建筑技能来调查环境影响。功能单元被认为是可用面积(135平方米)。模块化住宅是基于模块化制造商供应的真实数据进行建模的。由于很难找到具有相同面积和可比条件的传统住宅，因此我们利用了相同体积和建筑面积的行业均匀数据来剖析传统住宅。Kim(2008)利用生命周期方法比较了模块化住宅和传统住宅之间的总能耗(包括详细能源和运营能源)、资源利用、温室气体排放和废物产生。对付模块化住宅，考虑了其生命周期的四个阶段，包括材料获取、模块制造、现场组装和利用。同样，对付传统住宅，材料的获取、建造和利用阶段都在评估范围内。在这两个个案研究中，寿命结束(拆卸)阶段以及与维修/翻新有关的任务都被认为不在范围之内。如前所述，模块化施工中的模块制作和现场组装阶段与传统施工中的施工阶段相称。利用SimaPro和BEES数据库对占用阶段前的材料和能源花费进行LCA剖析。利用eQuest仿照了占用阶段的能耗。Kim的研究证明，模块化和传统住宅的利用阶段都是能源花费的主导阶段，分别占全体生命周期总能源花费的94.8%和93.2%。然而，模块化住宅的能耗比同类产品低4.6%。在温室气体排放方面，仅利用阶段就排放了两种情形下总生命周期排放量的95%以上，但模块化情形仍较好。总排放量以环球变暖潜势或二氧化碳当量(co2当量)表示。在这项研究中，木棍建造房屋的环球变暖潜力被打算为比模块化房屋高5%。此外，据估计，现场施工过程产生的固体废物高达模块化施工过程的2.5倍。2009年，Al-Hussein等人关注模块化和传统建筑的培植阶段，并比较了它们的二氧化碳当量排放量。他们剖析了位于加拿大阿尔伯塔省的42间多户四层模块化住宅建筑。该建筑和类似的传统建筑所需的所有施工活动，如材料运输、劳动力旅行、设备利用和冬季供暖，都是单独确定的。因此，对这些活动的二氧化碳排放量进行了量化。然而，与建筑材料的隐含能量干系的CO2定量没有考虑在内。作者的剖析表明，与现场工艺比较，模块化工艺可减少43%的二氧化碳排放。Kawecki(2010)选择了一种不同的方法来打算模块化建筑生产过程中的碳排放。作者根据他在美国宾夕法尼亚州一家模块化家居制造公司一个月的不雅观察和网络的数据，量化了工厂生产产出的碳足迹，以家庭、模块和制造平方英尺为衡量标准。在制造工厂的制造过程以及模块的交付和安装过程中所花费的所有能量都被考虑在内。然而，与材料和材料到工厂的运输干系的隐含能量，以及建筑垃圾不在研究范围之内。此外，只丈量二氧化碳排放，其他温室气体被打消在外。130平方米的双模块住宅的碳排放估计为3051公斤二氧化碳当量。该研究指出，如果模块化工厂满负荷生产(每月80个模块)，对付同一个家庭，二氧化碳当量将从3051公斤减少到2620公斤。此外，研究职员将三模块住宅与类似的棍棒建造住宅进行了比较，并指出模块化住宅的产量为30%，在最佳产量(每月80个模块)下，比传统住宅少38%的碳。从制造期间的CO2排放源来看，电力是紧张的能源来源。这项研究的记录显示，由于电力的能源花费大约是一个固定的数量。这意味着，高产量可以节省本钱，减少碳足迹的每个生产单元，如模块或模块化住宅。Monahan and Powell (2011)在Monahan和Powell(2011)的事情中，从摇篮到建筑工地进行了部分LCA。他们评估了不同施工方法产生的不同隐含能量的碳足迹。这项研究中的研究职员量化了2008年在英国诺福克建造的低能耗模块化住宅的隐含能量和干系隐含碳。该建筑采取了一种新型的镶板模块化木框落叶松覆层系统。研究职员还仿照了其余两种情形来比较LCA的结果。第一个模型仍旧是一个镶板模块化木构造，但与钢包层，第二个模型是一个传统的砖石建筑。所有的案例研究建筑都是内部建筑面积为91平方米的两层住宅。每一种场景都考虑了以下成分:材料和部件的隐含能量造成的碳排放、材料和模块运输到施工现场、现场产生的废物、废物运输到填埋场以及施工过程中现场利用的能源。对付第一种方案，总隐含能量估计为5.7 GJ/m2的建筑面积，相称于大约405 kg CO2/m2。有趣的是，总隐含碳的82%来自于材料，个中仅矿物就占45%。模块化木构造砖包层的隐含能量和碳分别为7.7 GJ/m2和535 kg CO2/m2。这意味着与第一种情形比较，花费了35%的隐含能量，产生了32%的隐含碳。传统的家庭案例研究是最糟糕的情形。与低能耗模式比较，隐含能量增加了35%，隐含碳增加了51%。莫纳汉和鲍威尔(2011)认为，这种隐含能量和随之而来的碳排放的巨大差异是由于在第二和第三种情景中利用了相对高隐含碳的材料(混凝土、砖和砖块)。例如，在传统的案例研究中，总碳的67%包含在墙壁、地基和子构造中。此外，第一个场景的家有一个更轻的构造框架;因此，须要更少的子构造支撑，导致更少的根本材料。在模块或材料到施工现场的运输方面，研究表明它只占总隐含碳的2%，并不可不雅观。Aye等人(2012)量化并比较了三种住宅建筑的能量表示和操作，包括预制钢框架模块、预制木构造模块和传统混凝土建筑。这些建筑被认为位于澳大利亚墨尔本。同时也调查了由此产生的温室气体排放以及潜在的废弃物管理区域。每栋建筑为八层多户，建筑面积3943平方米，共63套公寓。研究职员在建筑的全体生命周期中利用了LCA技能。所有方案的利用阶段均假定为50年。在本研究中，由于潜在的材料在生命周期内的更换，所包含的能量被打消在外。体内能量定量采取SimaPro数据库(澳大利亚版)。同时，利用TRNSYS仿照了运行阶段的能量花费。钢模块化案例研究的总隐含能量大约比传统混凝土案例多50%，而后者的总质量远远超过前者的建筑(4倍)。模块化钢、木材和常规案例研究的总蕴藏量分别为14.4、10.5和9.6 GJ/m2的建筑面积。根据作者的说法，这是由于与混凝土比较，更高的能源密集型钢铁制造过程。在所有施工技能中，外墙材料用量最大(其次是楼板)，常规建筑、模块化木材和钢构造建筑的材料用量分别为39%、47%和49%。这意味着这些地区有潜力通过利用更耐用的材料来减少废物，并履行更好的建筑废物管理策略，如再利用和循环再造。众所周知，全体生命周期能量是表示能量和运行能量的结合。研究表明，不同的施工方法在利用期间的能源利用只有很小的差异。在模块化钢构造建筑中，估计生命周期能量为36 GJ/m2，大于混凝土建筑(30 GJ/m2)。在案例研究建筑中，隐含能量至少占总生命周期能量的32%，这表明在设计、材料利用和生命结束阶段采取得当的策略来减少隐含能量的主要性。在温室气体排放方面，该研究表明，模块化钢构造建筑在全体生命周期内的排放量比传统建筑多13%。在所有的案例研究中，与隐含能源干系的温室气体排放量占总排放量的21%至27%。如果考虑到在利用阶段改换潜在材料和部件所产生的隐含排放，这个百分比将会更高。根据研究职员的说法，只管在他们的研究中，传统场景比其他两个模块化场景花费的能量更少;然而，新的建筑方法，如模块化技能，能够供应更好的环境影响，通过利用更少的能源密集型材料，并包括在初始建筑设计的再利用策略。因此，可以实现更少的隐含能源需求和随后的温室气体排放。下一个关于模块化建筑环境LCA的研究是Quale等人在2012年进行的。研究职员专注于模块化和传统建筑的施工阶段，量化了从建造的摇篮到结束的能源花费，并比较了两种施工方法之间随之而来的环境影响。案例研究建筑包括3栋住宅模块化建筑和5栋传统建筑;全部为两层木构造住宅，建筑面积186平方米。数据，如公用奇迹账单，工人运输，材料和废物信息，员工和建筑韶光表等，取自美国东部三家住宅模块化公司的完成项目。要找到用两种不同技能建造的建筑的两个版本是不可能的。因此，在体例了模块化建筑的规范之后，研究职员哀求现场的专业房屋建筑商供应数据，看他们是否打算在同一地区利用相同的规范现场建造建筑。对模块化案例研究的隐含能量进行了不同类别的估算，包括:材料数量、材料和人工运输以及在工厂、运输模块和在工地组装模块时花费的能量。在常规建筑的情形下，除了现场能耗之外，还要考虑材料数量、材料和劳动力运输。末了，对两个案例研究建筑在施工过程中产生的废物进行了量化。值得把稳的是，由于作者想要比较两种施工方法，以是只考虑了两种方法之间不同的建筑材料。同样，对付建筑垃圾，考虑了两种方法的净废物量的差异。此外，假设所有产生的废物都被送往垃圾填埋场。采取SimaPro数据库进行能量定量。环境和经济可持续性培植(BEES)方法帮助研究职员进行了后续的影响评估，包括温室气体排放、非癌症、致癌物、酸化、富营养化、标准污染物、生态毒性、水、烟雾，末了是臭氧损耗。模块化和常规案例研究的温室气体排放的LCA剖析结果表明，均匀而言，模块化建筑对环境的负面影响较低。模块化建筑的均匀温室气体排放估计比传统建筑每186平方米的家庭少近6吨二氧化碳当量。此外，能源花费-现场和劳动力运输显著增加了传统建筑中的温室气体排放，这揭示了减少环境影响的潜在领域。除了碳足迹，其他影响在传统建筑中略高(20 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70%)。Faludi等人(2012)没有比较模块化工艺和传统工艺对环境的影响。事实上，该研究只对模块化建筑进行了生命周期评估，但在其运行阶段采取了三种不同级别的能效技能。如前所述，设计和建造零能耗或低能耗建筑的新系统是一个积极的趋势。然而，随着建筑利用的能源在运行阶段变得更加高效，由于更高的效率技能和更环保的能源资源，如太阳能资源，建筑阶段的能源花费比以前更加主要。根据Simonen(2011)，设计师和建筑师该当考虑这两个阶段，以优化运行阶段的能源影响。这可以通过在占用阶段利用更高效率的技能来实现，也可以通过在施工阶段选择高效材料和其他隐含能源(例如，材料和工人运输)来实现。正如Faludi和他的同事所说，这项事情旨在澄清更高的可持续当代建筑设计的紧张设计重点。该案例研究建筑是美国旧金山一座465平方米的预制模块化商业建筑(新的社区中央)，采取钢框架。这座建筑的利用寿命估计为80年。本研究为能源花费系统定义了三种场景。(1)北加州均匀能源花费;(2)建成建筑，30%的能源由屋顶光伏供应，别的由电网供电;(3)净零能耗系统(光伏供应100%的能源)。利用SimaPro软件为每个场景构建实行LCA。从物资获取阶段到生命结束阶段，所有生命周期阶段都被考虑在内。利用阶段的能源花费通过eQuest和EnergyPlus软件进行建模。末了，采取“均匀主义权重”的生态指标99作为影响评估方法，确定总体影响。LCA结果表明，对付两个环境影响指标，运行阶段的能源花费(GHG排放和生态指标99)造成的影响最大。例如，在北加州能源利用的均匀情形下，89%的二氧化碳排放和83%的生态指标99影响是在这个阶段造成的。此外，在构建的场景中，这些百分比分别为65%和75%。减少环境影响的下一个主要领域是建筑材料的选择。然而，一旦建筑靠近零能耗(第三种情形)，材料的选择和制造就会成为第一个领域，对环境的影响最大。正如本研究中所看到的，55%的温室气体排放总量与物质隐含能量有关。在研究的模块化建筑中，三种材料或产品主导了全体生命周期的影响:薄板钢、架空地板和构造钢。只管从质量上讲，构造钢和混凝土比其他材料或组件利用的更多，但最主要的材料影响不是这些，而是薄板钢。众所周知，大多数构造钢是可回收的，而只有25%，乃至更少的薄板钢可以回收。这意味着，末了，一个材料(或组件)的回收或再利用的潜力减少了它的整体影响，由于它可以在项目生命周期结束后利用不止一次。这项事情的另一个主要结果是，温室气体排放不一定与其他环境影响密切干系。一个很好的例子是用于地基的混凝土，它代表了第三高的温室效应，但总生命周期影响的第7高。此外，研究结果表明，模块化项目设计阶段的任何决策都可以根据LCA结果进行合理的优先级和辅导，以减少总体环境影响。例如，取消地下冷暖系统，一方面有利于集中减少物料的冲击，另一方面也会增加运行阶段的能耗。与Faludi等人(2012)所做的研究类似，Paya-Marin等人(2013)最近的一项事情也对两个模块化学校的生命周期绩效进行了评估，以确定能源花费和环境影响。研究了两座120平方米的不同材料和能耗系统的学校建筑。第一个是一个范例的模块化学校，叫做标准建筑，建在英国北爱尔兰。另一个被称为生态模块化办理方案建筑(Eco building)，它采取了不同的暖通空调系统、照明系统和材料，以及光伏(PV)装置，可以自己产生学校的一部分能源。采取IES虚拟环境(VE)软件对50年生命周期内的能源花费进行了定量剖析。此外，利用哈蒙德法估算了系统的内蕴能量。随后的隐含碳是根据英国工业的范例燃料稠浊打算出来的。LCA的结果表明，标准建筑的含碳量比生态建筑高60%。同样，与标准学校建筑比较，生态建筑每年排放的温室气体少48%。从这项研究中可以理解到，利用节能技能，如低辐射窗、隔热、高效的暖通空调系统和采光掌握，将导致更少的能源花费，从而减少对环境的影响。有趣的是，由于学校在夏季不上课，ECO案例中的光伏板可以得到最高的分数。这意味着多余的可再生能源可以供给电网，并为学校在运营时令支付能源账单赢利。由于环球可持续建筑计策的快速增长，模块化建筑的持续扩展高度依赖于其可持续性的量化和所供应的上风。更高的施工速率、更好的生产力和工艺、节省本钱、更高的安全性、更高的产品掌握和质量，以及更少的负面环境影响是模块化建筑最显著的优点。此外，预制和模块化技能更有可能在运作阶段结束时重复利用相称比例的建筑物，从而减少运往堆填区的废物。然而，模块化培植面临的寻衅包括:交通限定、更繁芜的工程和方案过程、须要更多的折衷和沟通、更高的初始投资，以及更主要的是，人们对新施工方法的负面意见。在过去几年的一些研究项目集中在利用新的建筑方法的好处和寻衅，如当代建筑。然而，大多数文献都定性地，而不是定量地阐述了模块化培植的积极和悲观方面。例如，没有清晰可靠的整天职析，如生命周期整天职析，证明模块化建筑比相同的传统建筑更可取(从经济的角度)。更主要的是，要明确本钱的定义。本钱作为一种货币计量手段，不能作为比较不同施工方法的可靠决策标准。正如本研究之前所看到的，模块化建筑还有其他好处，可以间接节省本钱(即增加代价)，如事情速率、生产率、安全性等。另一方面，考虑到模块化施工的所有好处，生产规模经济是施工方法选择的一个非常主要的成分。对付不规则构造或非重复模块，利用传统的施工方法可能比模块化设计更便宜。作为一个主要的结果，须要一个有效的丈量系统或一个全面的框架，个中模块化技能的各种好处和寻衅可以明确定义，并利用适当的定量和定性的可持续发展绩效标准(指标)进行加权。此外，模块化建筑的优点和缺陷之间的关系，以及它们之间的相互浸染应进行区域剖析。例如，更高的施工速率有助于减少员工运输，从而花费更少的能源，从而产生更好的环境绩效。这样的系统/框架使在特定区域选择新住宅的施工方法或为所选的施工方法进行设计决策时更随意马虎实现可持续性的目标。本文的第二部分回顾了模块化构造全寿命周期性能的研究现状。很少有研究对模块化施工技能的环境影响进行评估。研究较少的缘故原由之一可能是与传统方法比较，模块化布局方法是相对较新的。因此，基于模块化建筑制造商/开拓商支持的真实项目的信息和数据有限，无法进行各种剖析。从文献中可以明显看出，与之前对传统建筑进行的研究类似，模块化建筑的利用阶段的能耗主导着其他生命周期阶段。仅这一阶段就占了建筑生命周期能源花费的70%以上，最高达98%，而施工阶段的贡献相对较小。这表明改进环境性能的紧张任务是在建筑运行阶段减少能源花费。这一目标可以通过设计和建造新系统，如零能耗或低能耗建筑来实现。由于利用了效率更高的技能和更环保的能源，如太阳能资源，利用阶段的能源花费正在改进。因此，隐含能量与寿命能耗的比率正在增加，特殊是在材料生产和培植阶段。在这两个阶段中，花费两种类型的能量，直接的和间接的。间接隐含能是指获取、加工、制造建筑材料的能量，而直接隐含能是指将建筑模块运输到现场，然后在现场组装模块的能量。因此，可持续的材料选择，最佳的模块化工厂选址，以及劳动力的可用性，这导致更少的隐含能源花费，是有效的机会，以减少生命周期的能源花费和随后的环境影响。回顾LCA的研究可以创造，每一项研究都集中在LCA的特定方面，目前还没有一项全面的研究能够将模块化建筑与传统建筑的生命周期性能进行比较。例如，一些研究只关注了施工阶段，一些研究量化了部分隐含能量，一些研究只剖析了模块化建筑的居住类型，一些研究将模块化建筑与传统建筑进行了比较，一些研究比较了模块化建筑内部门歧的能耗系统等(见表3)未来的研究可能会进行生命周期研究，以评估模块化建筑的经济和社会性能。此外，还可以研究如何在一个统一的框架中处理所有的可持续性维度，以比较评估模块化和传统建筑的整体可持续性。换句话说，LCA、LCC和SLCA剖析的结果可以结合在一个生命周期可持续性评估(LCSA)框架中。在这方面，例如，多标准决策(MCDM)技能可以用于聚合生命周期可持续性标准，并比较这些建筑的可持续性性能。由于自然资源的限定，可持续培植变得越来越主要。在追求更高的可持续性的过程中，利用新的建筑方法，即非现场技能，可以成为传统技能的有效替代方法。模块化施工是一种快速发展的非现场施工方法;然而，只管它具有显著的上风，但在建筑行业的运用仍旧有限。本文的目的是批驳性地回顾与模块化建筑的生命周期性能干系的研究，并调查模块化建筑与传统建筑比较的关键好处和寻衅。通过全面的文献综述，衍生出干系文献并进行批驳性的回顾。在这项研究中进行的全面的文献综述没有创造大量的模块化建筑的生命周期剖析，办理所有的可持续性维度(即环境、经济和社会)。模块化建筑的环境生命周期剖析较少。
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