可持續(xù)建筑與節(jié)能設(shè)計(jì)

◎ 中國建筑設(shè)計(jì)研究院 張曉菲 崔琍 馬志新

發(fā)展是人類社會(huì)永恒的主題。但面對(duì)世界范圍內(nèi)人口劇增、土地嚴(yán)重沙漠化、自然災(zāi)害頻發(fā)、溫室效應(yīng)、淡水資源的日漸枯竭等人類生存危機(jī)，人類不得不明白“我們只有一個(gè)地球”。為此，1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì)制定并通過了《全球21世紀(jì)議程》，為全球范圍推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供了行動(dòng)綱領(lǐng)?！翱沙掷m(xù)發(fā)展”作為21世紀(jì)的主旋律，揭開了人類文明發(fā)展的新篇章,帶來了人類社會(huì)各領(lǐng)域、各層次的深刻變革。在建筑的建造和使用過程中，需要消耗大量的自然資源，同時(shí)增加環(huán)境負(fù)荷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類從自然界所獲得的50%以上的物質(zhì)原料用來建造各類建筑及其附屬設(shè)備。這些建筑在建造和使用過程中又消耗了全球能量的50%左右；與建筑有關(guān)的空氣污染、光污染、電磁污染等占環(huán)境總體污染的34%；建筑垃圾占人類活動(dòng)產(chǎn)生垃圾總量的40%?！敖ㄖ弊鳛槿祟惿婧桶l(fā)展的基礎(chǔ)，走可持續(xù)發(fā)展之路是必然的選擇。

IDC定義綠色I(xiàn)T為：“以環(huán)保為核心設(shè)計(jì)、制造、布置和處置IT產(chǎn)品以及其相關(guān)方面”；房屋綠色制造是綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，目標(biāo)是提高房屋建造以及使用生產(chǎn)過程各種資源的轉(zhuǎn)換與利用效率，減少廢棄物排放及環(huán)境污染，從而提高企業(yè)核心競爭力。因此基于環(huán)保理念設(shè)計(jì)的、能夠促進(jìn)和實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排的IT基礎(chǔ)設(shè)施和軟硬件應(yīng)用技術(shù)都屬于綠色I(xiàn)T的范疇，對(duì)于IT在綠色建筑上的應(yīng)用，各方面都應(yīng)該進(jìn)行積極探索，以保障建筑的可持續(xù)發(fā)展。

一、可持續(xù)建筑發(fā)展概況

目前，世界各國普遍重視節(jié)能和綠色建筑研究。許多國家和組織都在節(jié)能、環(huán)境、生態(tài)和綠色建筑等方面制定了相關(guān)政策和評(píng)價(jià)方法，有的已著手研究編制可持續(xù)建筑標(biāo)準(zhǔn)。由于世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地理位置和人均能源資源條件不同，對(duì)綠色建筑和可持續(xù)建筑的研究與理解也存在較大差異。這些國家所注重研究的綠色建筑、生態(tài)建筑和可持續(xù)建筑的基本定義概括如下：

綠色建筑是指在建筑生命周期內(nèi)，包括由建材生產(chǎn)到建筑物規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、使用、管理及拆除等系列過程，消耗最少地球資源，使用最少能源及制造最少廢棄物的建筑物。綠色建筑是一個(gè)廣泛的概念，它的理念是，在建筑的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩個(gè)方面，有效利用現(xiàn)有資源并提出解決辦法，進(jìn)一步改善環(huán)境，極大地減少對(duì)環(huán)境的影響。

生態(tài)建筑是盡可能利用建筑物當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特色與相關(guān)的自然因素，比如地勢、氣候、陽光、空氣、水流，使之符合人類居住，并且降低各種不利于人類身心的任何環(huán)境因素作用，同時(shí)，盡可能不破壞當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素循環(huán)，確保生態(tài)體系健全運(yùn)行。

可持續(xù)建筑是指以可持續(xù)發(fā)展觀規(guī)劃的建筑，內(nèi)容包括從建筑材料、建筑物、城市區(qū)域規(guī)模大小等，以及與它們有關(guān)的功能性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)文化和生態(tài)因素。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建筑，必須反映出不同區(qū)域性的狀態(tài)和重點(diǎn)，以及需要建立不同的模型去執(zhí)行。

可持續(xù)建筑，世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）給出了四個(gè)原則和一個(gè)評(píng)定因素。一是資源的應(yīng)用效率原則；二是能源的使用效率原則；三是污染的防止原則（室內(nèi)空氣質(zhì)量，二氧化碳的排放量）；四是環(huán)境的和諧原則。評(píng)定因素是對(duì)以上四個(gè)原則方面內(nèi)容的研究評(píng)定。是否為可持續(xù)建筑以評(píng)定結(jié)果來判斷。

可持續(xù)建筑的理念就是追求降低環(huán)境負(fù)荷，與環(huán)境相融合，且有利于居住者健康。其目的在于減少能耗、節(jié)約用水、減少污染、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)生態(tài)、保護(hù)健康、提高生產(chǎn)力、有益于子孫后代。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建筑，必須反映出不同區(qū)域的狀態(tài)和重點(diǎn)，以及需要根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)建立不同的模型去執(zhí)行。

不管綠色建筑、生態(tài)建筑還是可持續(xù)建筑都是注重以人為本和可持續(xù)發(fā)展，建造一個(gè)滿足人類居住的室內(nèi)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)健康舒適。不僅包括適合的溫濕度、通風(fēng)換氣效率、噪音、自然光、空氣品質(zhì)等物理量，而且包括建筑布局、環(huán)境色彩、照明、空間利用、使用材料及工作的滿意度和良好的人際關(guān)系等主觀性心理因素，最終目標(biāo)也是節(jié)約能源，科學(xué)有效地利用資源。

可持續(xù)建筑歸納起來主要為：

(1)建筑物的自然環(huán)境:要有潔凈的空氣、水源與土壤,不致受到不良自然環(huán)境的危害,也不易遭受自然災(zāi)害的侵襲。

(2)建筑物的資源利用：要有效地使用水、能源、材料和其他資源,也就是說,要使能源和資源的利用達(dá)到最高程度、消耗降低至最低程度。建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)——外墻、窗戶、門與屋頂,應(yīng)采用高效保溫隔熱構(gòu)造;充分利用太陽能;良好的自然采光系統(tǒng);氣密性良好,又有良好的通風(fēng)系統(tǒng),特點(diǎn)是保證夏季有充分的自然通風(fēng)條件。

(3)建筑物的施工建設(shè):在施工中應(yīng)盡量減少噪音,注意粉塵的排放、運(yùn)輸?shù)倪z撒,建筑垃圾要合理處理等。

(4)建筑物的材料選擇:盡可能選用可重復(fù)使用的材料,并積極利用工農(nóng)業(yè)廢棄物料;室內(nèi)裝修,應(yīng)選擇無環(huán)境污染的油漆、地毯、膠合板、涂料及膠粘劑等。

(5)建筑物的廢物排放:減少建筑物的污染排放;生活用水可實(shí)行分類多次重復(fù)使用;糞便可實(shí)行脫水滅菌處理,生產(chǎn)農(nóng)家肥料,或發(fā)酵綜合利用。

(6)建筑物的周邊環(huán)境:盡量保持和開辟綠地,在建筑物周圍種植樹木,以改善景觀,保持生態(tài)平衡,并取得防風(fēng)、遮陽等效果。

(7)建筑物的人文景觀:積極保護(hù)建筑物附近有價(jià)值的古代文化或建筑遺址。

(8)建筑物的費(fèi)用選擇:建筑造價(jià)與運(yùn)行管理費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理。使用合適的先進(jìn)技術(shù),使建筑運(yùn)行費(fèi)用較低,使建筑造價(jià)得到節(jié)約。

(9)建筑物的拆除回收：回收并重復(fù)使用資源，從舊有建筑中拆除的建筑材料，如磚石、鋼材、木料、板材和玻璃等,盡可能保護(hù)好，根據(jù)不同情況，力求回收利用?？傊?“綠色建筑”歸納起來就是“資源有效利用的建筑(ResourceEfficientBuildings)”。有人把它歸納為具備4“R”的建筑，即“Reduce”，減少建筑材料、各種資源和不可再生能源的使用；“Renewable”，利用可再生能源和材料；“Recycle”，利用回收材料,設(shè)置廢棄物回收系統(tǒng)；“Reuse”，在結(jié)構(gòu)條件允許的條件下重新使用舊材料。因此綠色建筑是資源和能源有效利用、保護(hù)環(huán)境、親和自然、舒適、健康、安全的建筑。

二、節(jié)能設(shè)計(jì)在可持續(xù)建筑的應(yīng)用

住宅與人們生活關(guān)系極其密切，城市居民住宅占到了城市建設(shè)總量的50%-70%，住宅建筑耗能的迅速增長對(duì)建筑整體耗能的影響不可忽視，目前隨著人們對(duì)大氣環(huán)境和對(duì)建筑熱環(huán)境要求的不斷提高，住宅建筑耗能的增長速度大大的高于能源增長速度，考量到可持續(xù)發(fā)展，住宅節(jié)能的重要意義已逐步受到廣大建筑師的普遍重視。

在住宅建筑的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的設(shè)計(jì)等方面，大致有以下幾個(gè)方法：

1、控制體型系數(shù)

建筑體型系數(shù)與住宅采暖耗能密切相關(guān)，在建筑物各部分維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和窗墻面積比不變的條件下，耗熱量指標(biāo)隨體型系數(shù)成直線上升，因此在滿足建筑造型要求的同時(shí)應(yīng)考慮將體型系數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)。

2、確保墻體的保溫節(jié)能

墻體保溫性要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過選擇保溫性能好的墻體材料可以減少熱能的損失。目前在設(shè)計(jì)中應(yīng)主動(dòng)應(yīng)用各種成熟的復(fù)合墻體技術(shù)，以達(dá)到節(jié)能的目的。不同地區(qū)因地制宜，根據(jù)地方自身資源條件，采用浮石、陶粒、粉煤灰、粉碎石等材料，生產(chǎn)各種混凝土空心砌塊，實(shí)現(xiàn)廢物利用、資源循環(huán)使用的良好模式。墻體由單一變?yōu)閺?fù)合形式，目前在建筑工程中有內(nèi)保溫、外保溫、復(fù)合保溫等多種形式，有擠塑板，膠粉顆粒，聚苯板保溫系統(tǒng)等。根據(jù)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)各地也給出了耗熱量指標(biāo)，傳熱系數(shù)限值，通過計(jì)算來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否能滿足節(jié)能的要求。

3、確保門窗的保溫節(jié)能

外門窗是住宅能耗散失最薄弱的部位，其耗能占住宅能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風(fēng)觀景要求的條件下，盡量減少住宅外門窗的洞口面積，從而提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量，通過控制住宅窗墻比，提高住宅外窗的氣密性，改善住宅門窗材料的保溫性能等措施可以達(dá)到節(jié)能的目的。

以材料為例，門窗材質(zhì)從普通空腹鋼門窗，過渡到了塑鋼門窗，鋁塑門窗等一系列復(fù)合門窗，單層玻璃被雙層或三層中空玻璃代替，氣密性、水密性和空氣滲透量都有了顯著提高，給建筑物整體節(jié)能性能提高起到了很大的作用。

4、采用科學(xué)合理的采暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明技術(shù)

除了土建的措施外，相關(guān)設(shè)備專業(yè)的作用也不可忽視，在設(shè)計(jì)中通過采用合理的方案，先進(jìn)的技術(shù)手段，提高空調(diào)采暖設(shè)備和照明設(shè)備的效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

以照明節(jié)能為例。照明節(jié)能一條很重要的途徑就是盡可能減少耗電照明，利用其他無能耗光源。自然光是一種無能耗光源，要充分利用，一方面要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要注重自然光的采用，最大限度地增加采光口面積和數(shù)量，盡量采用光透性強(qiáng)的玻璃，提高對(duì)自然光的利用。另一方面可以根據(jù)房間具體的使用情況來布燈設(shè)計(jì)，根據(jù)自然光的強(qiáng)弱，分檔設(shè)計(jì)線路，做到自然光足夠時(shí)無需開燈，自然光弱時(shí)開少燈，自然光無時(shí)開全燈，最大限度地利用自然光源的能量。

5、提倡合理布局充分利用自然資源

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要注意位置和反向及間距，注重設(shè)備的能效，公共用電的節(jié)能等問題，從規(guī)劃布局的開始就從整體出發(fā)考慮節(jié)能，充分利用當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境資源，變廢為寶。例如，美國一家大學(xué)曾經(jīng)設(shè)計(jì)建造了一種四居室的生態(tài)房。它的熱能來源于人工散熱、陽光及使用家電設(shè)備所產(chǎn)生的熱量；用電依靠風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池；用水是從屋檐流下來經(jīng)過處理的雨水；糞便和污水則流入一個(gè)堆肥坑里，經(jīng)過發(fā)酵后供花園施肥用。這種資源的回收利用，不僅變廢為寶，而且減少了環(huán)境污染源，節(jié)約了能源。

三、結(jié)束語

利用信息技術(shù)促進(jìn)和落實(shí)綠色化管理，在信息化規(guī)劃和實(shí)施過程中，關(guān)注節(jié)能減排和廢棄物處理，將相關(guān)流程納入信息化管理，盡可能使之規(guī)范化，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色管理。

我國建筑的可持續(xù)發(fā)展工作雖然處在發(fā)展時(shí)期，但具有十分廣闊的發(fā)展空間。結(jié)合我國國情和實(shí)際情況，綜合利用各種節(jié)能技術(shù)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案，降低建筑能耗水平，對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，緩解能源的供需矛盾，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的社會(huì)意義，我們務(wù)必要樹立建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的理念，意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的緊迫感、使命感。舉多方之力，協(xié)同配合，探索出符合中國國情的可持續(xù)建筑的發(fā)展新途徑。