面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方法研究

劉春娜

【摘 要】面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方法是具有規(guī)范化的設(shè)計(jì)步驟、定量化地優(yōu)選方案的一種節(jié)能建筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)手段與工作程序。本文根據(jù)全壽命周期的設(shè)計(jì)理念，提出了面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，具體制定了面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的工作程序。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能建筑；可持續(xù)發(fā)展；設(shè)計(jì)方法；壽命周期評(píng)價(jià)；模糊決策

0.前言

壽命周期是指從事物的產(chǎn)生至消亡的過程所經(jīng)歷的時(shí)間。對(duì)建筑而言，從能源和環(huán)境的角度，其生命周期是指從材料與構(gòu)件生產(chǎn)（含原材料的開采）、規(guī)劃與設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)輸、運(yùn)行與維護(hù)直到拆除與處理（廢棄、再循環(huán)和再利用等）的全循環(huán)過程，即建筑的全壽命周期。從使用功能的角度，是指從交付使用后到其功能再也不能修復(fù)使用為止的階段性過程，即建筑的使用（功能、自然）壽命周期。另外，從結(jié)構(gòu)或經(jīng)濟(jì)的角度，還有結(jié)構(gòu)壽命周期和經(jīng)濟(jì)壽命周期。本文以“節(jié)能建筑”為對(duì)象，用全壽命周期理論作指導(dǎo)，對(duì)其“設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與方法”進(jìn)行研究。

1.面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)也就是以“節(jié)能”為核心，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與生態(tài)原則的綠色設(shè)計(jì)。因此，應(yīng)從綠色建筑的高度上、結(jié)合節(jié)能建筑的具體要求來制定其準(zhǔn)則。必須同時(shí)考慮功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)因素和節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保、健康等可持續(xù)設(shè)計(jì)因素。建筑全壽命周期的節(jié)能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下：

1.1功能適用性準(zhǔn)則

功能適用性是面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的前提。建筑功能包括基本使用功能、建筑物理性能、視覺藝術(shù)效果及室外環(huán)境性能，應(yīng)方實(shí)用、靈活可變、高效率、無冗余。

1.2技術(shù)先進(jìn)性準(zhǔn)則

技術(shù)先進(jìn)性是面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的條件。全壽命周期的節(jié)能建筑強(qiáng)調(diào)在其全壽命周期中的每一環(huán)節(jié)采用先進(jìn)的技術(shù)，從技術(shù)上保證建筑安全、可靠與高效地實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)功能和性能，保證建筑壽命周期全過程具有很好的節(jié)能特性。

1.3環(huán)境協(xié)調(diào)性準(zhǔn)則

環(huán)境協(xié)調(diào)性是全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，它主要包括節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保、健康等內(nèi)容，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守下列原則：

⑴能源消耗最少原則：有限度地使用常規(guī)能源，盡可能使用太陽能等可再生的綠色能源。在建筑全壽命周期的各個(gè)階段中全方位地采用有效的節(jié)能技術(shù)，減少能源的使用量，提高能源效率，使其在全壽命周期中的耗能量最少。

⑵資源最佳利用原則。建筑全壽命周期中，盡可能減少不可替代資源的耗費(fèi)，控制可替代和可維持資源的利用強(qiáng)度，保護(hù)資源再生所需的環(huán)境條件。尤其要注重節(jié)地、節(jié)水，充分使用可循環(huán)、可重復(fù)和可再生材料。

⑶環(huán)境負(fù)荷最小原則：減輕對(duì)自然環(huán)境的破壞，減少對(duì)環(huán)境的污染。建筑全壽命周期中，產(chǎn)生的建筑垃圾、固體與氣體污染物、污水等廢棄物最少，帶來的環(huán)境負(fù)荷最小。

⑷“零損害”原則：建筑全壽命周期中對(duì)生產(chǎn)者、直接和間接使用者的損害趨于“零”。生產(chǎn)條件應(yīng)安全、衛(wèi)生，使用環(huán)境應(yīng)健康、舒適。尤其要選用無害化、無污染的綠色環(huán)保型建材，保證室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。

1.4經(jīng)濟(jì)合理性準(zhǔn)則

經(jīng)濟(jì)合理性是全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中必須考慮的因素之一，即以最低的壽命周期成本實(shí)現(xiàn)必要的功能，獲得豐厚的壽命周期經(jīng)濟(jì)效益。所謂壽命周期成本是指整個(gè)壽命周期過程中所發(fā)生的全部費(fèi)用，包括建設(shè)費(fèi)用、使用維修費(fèi)用、殘值及清理費(fèi)用等。以上四條準(zhǔn)則相互聯(lián)系、相互制約。只有在設(shè)計(jì)過程中將功能適用性、技術(shù)先進(jìn)性、環(huán)境協(xié)調(diào)性和經(jīng)濟(jì)合理性融合為一個(gè)整體，才能創(chuàng)作出面向全壽命周期的節(jié)能建筑系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2.面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)程序

面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)包括：確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、初步方案構(gòu)思、備選方案設(shè)計(jì)、壽命周期評(píng)價(jià)、分析改進(jìn)與確定最佳方案等。

2.1備選方案設(shè)計(jì)

遵循節(jié)能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)措施，將這些初步方案具體化，確定實(shí)現(xiàn)初步方案的主要材料、結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)造方案以及初步的施工方案、設(shè)備系統(tǒng)等，形成多個(gè)備選建筑方案。

2.2壽命周期評(píng)價(jià)

方案設(shè)計(jì)的過程是一種系統(tǒng)分析和綜合的過程，也是對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的過程。因此應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面、綜合評(píng)估。壽命周期評(píng)價(jià)是解決這一問題的最有力的手段，它主要包括清單分析和影響分析，具體步驟如下：第一步，詳細(xì)列出建筑全壽命周期各階段的各種輸出輸入信息（包括環(huán)境性、功能性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性等多方面），根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和準(zhǔn)則確定評(píng)價(jià)因子。其中主要的評(píng)價(jià)因子之一為使用耗能。應(yīng)盡量精簡(jiǎn)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響小的次要評(píng)價(jià)因子，以減少評(píng)價(jià)工作量。根據(jù)壽命周期評(píng)價(jià)原則和多層次模糊綜合評(píng)判模型的要求制定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。它是由最高層的目標(biāo)層、中間層的準(zhǔn)則層及指標(biāo)層和最低層的方案層構(gòu)成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的建筑對(duì)象制定具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。第二步，采集評(píng)價(jià)指標(biāo)的有關(guān)數(shù)據(jù)和特征，并對(duì)其進(jìn)行定性和定量分析。進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為模糊評(píng)價(jià)向量，建立評(píng)判模糊矩陣“R”。第三步，選用德爾斐法、專家調(diào)查法或判斷矩陣分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，并從整體上調(diào)整，形成權(quán)重模糊子集“A”。第四步，運(yùn)用評(píng)價(jià)模型對(duì)建筑的全壽命周期的能源和資源消耗以及污染物排放等對(duì)環(huán)境的影響（環(huán)境性，本方法側(cè)重能源消耗方面）和其綜合性能（將環(huán)境性、功能性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮）進(jìn)行評(píng)判，從而得出相應(yīng)的評(píng)判結(jié)果。

3.結(jié)語

面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方法可使建筑師運(yùn)用嚴(yán)密推理和定量化評(píng)判的現(xiàn)代思維方法制定、修正與改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。這克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的片面性、不確定性，使其趨向于科學(xué)化、系統(tǒng)化。由此形成的節(jié)能建筑方案具有較大的客觀性和可靠性。從而可指導(dǎo)節(jié)能建筑系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升節(jié)能設(shè)計(jì)的整體水平，實(shí)現(xiàn)“全系統(tǒng)”、“全壽命”的節(jié)能，以達(dá)到“可持續(xù)的環(huán)境、可持續(xù)的建筑”的綠色生態(tài)要求。文中所討論的重點(diǎn)是不同類型的建筑共同遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)程序方法的框架模式，在具體建筑的實(shí)際應(yīng)用中要不斷地深化、完善，增強(qiáng)其針對(duì)性、實(shí)用性和可操作性。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]柳孝圖主編.城市物理環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展.南京，東南大學(xué)出版社，1999.

[2]向東等.產(chǎn)品壽命周期工程設(shè)計(jì)研究.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMS，2000.

[3]西安建筑科技大學(xué)綠色建筑研究中心 編.綠色建筑.北京，中國(guó)計(jì)劃出版社，1999.

[4]孫昌財(cái).城市住宅廣義節(jié)能及其在夏熱冬冷地區(qū)的實(shí)踐.東南大學(xué)碩士論文，2000.

[5]王永航.新世紀(jì)住宅的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)——綠色建筑.中國(guó)房地產(chǎn)，2002（3）.