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綠色建筑材料的發(fā)展概況及展望
綠色建筑材料的發(fā)展概況及展望 一、綠色建筑的發(fā)展
2l世紀人類共同的主題是可持續(xù)發(fā)展,對于城市建筑來說亦必須由傳統(tǒng)高消耗型發(fā)展模式轉(zhuǎn)向高效綠色型發(fā)展模式,綠色建筑正是實施這一轉(zhuǎn)變的必由之路,是當(dāng)今世界建筑發(fā)展的必然趨勢。
綠色建筑是指為人類提供一個健康、舒適的工作、居住、活動的空間,同時實現(xiàn)最高效率地利用能源、最低限度地影響環(huán)境的建筑物。它是實現(xiàn)“以人為本”、“人——建筑——自然”三者和諧統(tǒng)一的重要途徑,也是我國實施二十一世紀可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。
綠色建筑遵循可持續(xù)發(fā)展原則,體現(xiàn)綠色平衡理念,通過科學(xué)的整體設(shè)計,集成綠化配置、自然通風(fēng)、自然采光、低能耗圍護結(jié)構(gòu)、太陽能利用、地?zé)崂�、中水利用、綠色建材和智能控制等高新技術(shù),充分展示人文與建筑、環(huán)境及科技的和諧統(tǒng)一。
綠色建筑具有選址規(guī)劃綠色合理、資源利用高效循環(huán)、綜合措施有效節(jié)能、建筑環(huán)境健康舒適、廢物排放減量無害、建筑功能靈活適宜等六大特點,不僅可滿足人們的生理和心理需求,而且能源和資源的消耗最為經(jīng)濟合理,對綠色環(huán)境的沖擊最小。
20世紀60年代,美籍意大利建筑師保羅。索勒瑞(PaolaSoleri)把生態(tài)學(xué)(Eco1ogy)和建筑學(xué)(Architecture)兩詞合并為“Arology”,提出了著名的“生態(tài)建筑”(綠色建筑)的新理念。20世紀70年代,石油危機的爆發(fā),使人們清醒地意識到,以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的高速文明發(fā)展史是難以為繼的。耗用自然資源最多的建筑產(chǎn)業(yè)必須改變發(fā)展模式,走可持續(xù)發(fā)展之路。太陽能、地?zé)帷L(fēng)能、節(jié)能圍護結(jié)構(gòu)等各種建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)運而生,節(jié)能建筑成為建筑發(fā)展的先導(dǎo)。
20世紀80年代,節(jié)能建筑體系逐漸完善,并在英、法、德、加拿大等發(fā)達國家廣為應(yīng)用。同時,由于建筑物密閉性提高后,室內(nèi)環(huán)境問題逐漸凸現(xiàn),不少辦公樓存在嚴重的建筑病綜合癥(SBS),影響樓內(nèi)工作人員的身心健康和工作效率。以健康為中心的建筑環(huán)境研究成為發(fā)達國家建筑研究的熱點。
1992年巴西的里約熱內(nèi)盧“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”的召開,使“可持續(xù)發(fā)展”這一重要思想在世界范圍達成共識。綠色建筑漸成體系,并在不少國家實踐推廣,成為世界建筑發(fā)展的方向。
30多年來,綠色建筑的由理念到實踐,在發(fā)達國家逐步完善,形成了較成體系的設(shè)計方法、評估方法,各種新技術(shù)、新材料層出不窮。一些發(fā)達國家還組織起來,共同探索實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展的道路,如:加拿大的“綠色建筑挑戰(zhàn)”(GREENBUILDINGCHALLENGE)行動,采用新技術(shù)、新材料、新工藝,實行綜合優(yōu)化設(shè)計,使建筑在滿足使用需要的基礎(chǔ)上所消耗的資源、能源最少。日本頒布了《住宅建設(shè)計劃法》,提出“重新組織大城市居住空間(環(huán)境)”的要求,滿足21世紀人們對居住環(huán)境的需求,適應(yīng)住房需求變化。德國在90年代開始推行適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的住區(qū)政策,以切實貫徹可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。法國在80年代進行了包括改善居住區(qū)環(huán)境為主要內(nèi)容的大規(guī)模住區(qū)改造工作。瑞典實施了“百萬套住宅計劃”,在住區(qū)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)方面取得了令人矚目的成就。
二、課題研究的背景
綠色建筑和奧運結(jié)合的時間不長,但可持續(xù)發(fā)展思想與奧林匹克精神依然迅速地實現(xiàn)了和諧與統(tǒng)一。1996年美國亞特蘭大奧運會中已開始嘗試使用一些可再生性能源和高效交通措施;2000年澳大利亞悉尼奧運會中,綠色建筑的思想開始在奧運場館及其配套設(shè)施的建設(shè)中有所體現(xiàn)。悉尼奧運會被認為是目前科技含量最高的一屆夏季奧運會,而最能展現(xiàn)悉尼奧運會高科技含量的便是在世界范圍內(nèi)受到了廣泛的關(guān)注和贊譽的綠色奧運村。這一項目的成功設(shè)計、施工與建設(shè),現(xiàn)有綠色建筑技術(shù)評價體系(如澳大利亞的綠色建筑評估體系NABERS)亦功不可沒,它是保證建造過程各環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)可持續(xù)生態(tài)概念的重要措施。該項目的成功,不僅有利地推進了綠色建筑設(shè)計思想和設(shè)計理念的成熟與發(fā)展,而且為澳大利亞在世界范圍內(nèi)贏得了榮譽和尊重。
北京2008年奧林匹克運動會提出了綠色奧運、科技奧運和人文奧運的口號,如何使奧運建筑與園區(qū)建設(shè)能夠真正實現(xiàn)“綠色化”的內(nèi)涵,建成可持續(xù)發(fā)展的建筑與園區(qū),是能否真正實現(xiàn)北京2008年“綠色奧運”的關(guān)鍵。在此背景下,“綠色奧運建筑評估體系研究”課題于2002年10月立項,為科技部“科技奧運十大專項”之一,課題匯集了清華大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院、北京市建筑設(shè)計研究院、中國建筑材料科學(xué)研究院、北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院、北京工業(yè)大學(xué)、全國工商聯(lián)住宅產(chǎn)業(yè)商會、北京市可持續(xù)發(fā)展科技促進中心、北京市城建技術(shù)開發(fā)中心等9家單位近40名專家共同開展工作,歷時14個月。
“綠色奧運建筑評估體系”研究就是力圖通過建立嚴格的、可操作的建設(shè)全過程監(jiān)督管理機制,落實到招標、設(shè)計、施工、調(diào)試及運行管理的每個環(huán)節(jié),來實現(xiàn)奧運建筑的綠色化。其具體研究內(nèi)容為:根據(jù)綠色建筑的概念和奧運建筑的具體要求,制定奧運建筑與園區(qū)建設(shè)的“綠色化”標準,研究開發(fā)針對這一標準的、科學(xué)的、可操作的評價方法;研究能支持這一評估體系正常運行,可在奧運建筑從招標到運行管理的全過程中有效發(fā)揮作用的機制與政策,從而確保奧運建筑與園區(qū)建設(shè)的“綠色化”能得到高水平實現(xiàn),從“綠色”與可持續(xù)發(fā)展上達到國際先進水平。
三、評估體系內(nèi)容簡介
1.全程監(jiān)控、階段評估
針對園區(qū)規(guī)劃、業(yè)主招標、建筑設(shè)計至施工、驗收和運行管理的全過程,在各個建設(shè)階段通過科學(xué)的評估體系、評估手段及與之相適應(yīng)的管理機制及質(zhì)量保證體系,以確保奧運園區(qū)建設(shè)達到綠色和可持續(xù)發(fā)展的預(yù)期目標。按照全過程監(jiān)控、分階段評估的指導(dǎo)思想,評估過程由4個部分組成:
第一部分:規(guī)劃階段
第二部分:設(shè)計階段
第三部分:施工階段
第四部分:驗收與運行管理階段
針對上述不同建設(shè)階段的特點和要求,分別從環(huán)境、能源、水資源、材料與資源、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等方面進行評估。只有在前一階段達到綠色建筑的基本要求,才能繼續(xù)進行下一階段的設(shè)計、施工工作。當(dāng)按照這一體系在建設(shè)過程的各個階段都達到綠色要求時,這個項目就可以認為達到綠色建筑標準。
2.QL評分方法
綠色建筑追求最小的能源、資源與環(huán)境代價,而獲取健康舒適高效的建筑環(huán)境。這二者有時是彼此矛盾的。為清晰地對這二者的實際狀況給出科學(xué)描述,本評估體系采用了Quality(質(zhì)量)和Load(環(huán)境負荷)這兩個指標。這種雙指標方式與目前發(fā)達國家標準(如美國LEED)相比,解決了上述矛盾,更準確地刻劃了被評估對象的綠色性。在具體評分時把評估條例分為Q和l兩類:Q(Quality)指建筑環(huán)境質(zhì)量和為使用者提供服務(wù)的水平;L(Load)指能源、資源和環(huán)境負荷的付出。二者綜合起來即可對建筑物的“綠色”程度進行全面評價。
在考察建筑物的L(Load)品質(zhì)時,沒有直接采用L而是轉(zhuǎn)化為LR(LoadReduction,建筑物環(huán)境負荷的減少)來評價,也就是說“建筑的環(huán)境負荷降低得越多,得分越高”,易于操作。然后,便可利用統(tǒng)一的5級評分制(此時L=5-LR)及與之配合的權(quán)重表,分別對不同類型的建筑的Q和LR進行評價。
根據(jù)評估項目在不同階段的重要性,分別制定了相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。參評建筑實際的Q/LR得分=∑(5分制得分×權(quán)重系數(shù))。對于包含多類型建筑的園區(qū),需由建筑各類型建筑的面積比乘以其相應(yīng)的Q、LR得分情況,才為整個園區(qū)的綜合評價結(jié)果。
參評建筑的Q/L評估結(jié)果可通過如圖2所示的兩維圖表進行科學(xué)的描繪。
其中:
A區(qū):很少的資源能源和環(huán)境付出和優(yōu)秀的建筑服務(wù)品質(zhì),為最佳綠色建筑。
B區(qū)、C區(qū):尚屬于綠色建筑,但或資源與環(huán)境消耗太大,或建筑品質(zhì)略低。
D區(qū):高資源、能源消耗,但建筑品質(zhì)不高。
E區(qū):很多的資源能源和環(huán)境付出卻獲得低劣的建筑品質(zhì),一定要避免的建筑。
除了提供一張二維Q幾圖表之外,評估軟件還能根據(jù)用戶提供的建筑信息,生成一系列直觀圖表,向用戶生動地展示參評建筑在不同層次的條目評估過程中體現(xiàn)出來的性能優(yōu)劣。
四、主要創(chuàng)新
本課題主要創(chuàng)新如下:
1.從“綠色建筑”理念出發(fā),針對我國具體情況,系統(tǒng)地提出我國綠色建筑的主要內(nèi)容和重點,這不僅符合國際先進理念,還有突出創(chuàng)新。例如,強調(diào)項目論證的必要性,強調(diào)總量、規(guī)模和容積率控制;強調(diào)建筑的全生命周期分析,注重建材的可再生、可回用性:提出多種能源結(jié)構(gòu)和使用方式下的評價方法,注重能源品位,提出能源的優(yōu)化利用和梯級利用,注重降低能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的能耗,提倡熱回收;綜合考慮并評價建筑的直接污染和間接污染;重視水資源的綜合高效利用與保護,強調(diào)分質(zhì)供水與梯級利用、明確節(jié)水率與回用率的合理范圍、強度用水安全性;對施工過程進行專門評價,提倡綠色施工和綠色管理;重視驗收和運行管理,強調(diào)考核管理體制與激勵機制、考核實際運行效果和實測統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上提出全面實施“綠色建筑”的體系和框架。
2.得到一批綠色建筑定量化評價指標體系,包括:通過對近20個實際項目的調(diào)研和測算,提出了建材全生命周期評價的4個定量指標,即資源消耗、能源消耗、環(huán)境影響、本地化;建立了科學(xué)、客觀和全面的建筑能耗定量評價指標體系,提出用建筑物耗熱量、耗冷量指標評價居住建筑節(jié)能狀況:提出與參考建筑比較的方法評價辦公建筑節(jié)能:直接對體育場館的圍擴結(jié)構(gòu)部分的熱工性能和做法評價節(jié)能效果;提出基于能質(zhì)系數(shù)的ECC指標評價不同供熱空調(diào)系統(tǒng)及方式:提出TDC指標評價風(fēng)機水泵等輸配系統(tǒng)能耗;提出熱回收能效比CEP指標評價新風(fēng)熱回收;提出照明能耗系數(shù)并結(jié)合燈具、照度、控制等全方位評價人工照明;采用了單位建筑面積污染物排放總量指標體系(C02、可吸入顆粒物、N0x、S0x等)和建筑排熱評價指標體系,評價大氣(直接或間接)污染及溫室效應(yīng);
3.提出全過程控制的觀點與相應(yīng)的評估方法和實施指南。根據(jù)我國建設(shè)項目實施過程的特點,把評估體系分成四個階段:規(guī)劃階段、設(shè)計階段、施工階段、驗收與運行管理階段。根據(jù)每個階段的特點制定了相應(yīng)的評估體系。通過對各個階段的控制,保證最終綠色建筑的實施。這完全不同于國外(如美國的LEED體系)僅限于對最終項目的綠色評估。
4.提出用Q(Quality)—L(Load)雙指標體系及權(quán)重體系對我國的綠色建筑進行評價。揭示了建筑建設(shè)過程在獲取健康舒適的居住空間和占用能源資源、影響環(huán)境之間的矛盾,指出綠色建筑的核心是追求此矛盾的協(xié)調(diào)。
5.開發(fā)了一批與評估體系匹配的、可進行定量模擬計算、優(yōu)化指導(dǎo)設(shè)計的軟件。
五、評估案例—某綜合體育訓(xùn)練館(設(shè)計階段)
1.基本情況說明
某綜合體育訓(xùn)練館,位于北京市某體育訓(xùn)練局東院東南角。訓(xùn)練局院的北面、南面、西面為城市道路,東面為城市規(guī)劃路。建設(shè)場址南向面對人工湖,東側(cè)貼臨某居住小區(qū),北面與網(wǎng)球館及體操訓(xùn)練房相鄰,西側(cè)是一小學(xué)。
該建筑風(fēng)格追求現(xiàn)代化、地域化、本土化的契合,整體造型突出體育建筑的氣勢,以大面積的金屬百葉和純凈的實體墻面形成鮮明的對比,同時充分利用陽光,以減少后期運營成本。建筑面積為10968m2,建筑層數(shù)2層,建筑高度23.9m,主要結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。建筑首層為舉重訓(xùn)練館,二層為籃球訓(xùn)練館,一層夾層和二層夾層為辦公室等其他功能房間。建筑設(shè)計充分考慮無障礙要求。
該建筑北側(cè)面臨訓(xùn)練局體操館一側(cè)設(shè)有硬質(zhì)鋪面的廣場,并與建設(shè)用地東側(cè)城市道路相通:西側(cè)設(shè)置有4米寬車道,其與建設(shè)用地南側(cè)城市道路相通,同時在建設(shè)用地西北角與訓(xùn)練局院內(nèi)原有南北向主路相連。所有人流及車流將由此進入綜合訓(xùn)練館。綜合訓(xùn)練館北側(cè)設(shè)有主入口。東側(cè)及西側(cè)各設(shè)有一處次入口。南側(cè)設(shè)有三處輔助疏散口。
該建筑采用外墻外保溫做法達到墻體節(jié)能要求。鋼筋混凝土屋面保溫采用30mm厚擠塑板保溫材料。外窗窗框為鋁合金斷橋體系,玻璃采用6mm9mm6mm中空低輻射玻璃。
該建筑物中舉重和籃球訓(xùn)練館均采用過渡季可送全新風(fēng)的雙風(fēng)機定風(fēng)量全空氣空調(diào)系統(tǒng),其它功能小房間采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)�？照{(diào)系統(tǒng)等采用直接數(shù)字式(DDC)監(jiān)控方式,并納入樓宇自動化監(jiān)控系統(tǒng),利于節(jié)能。
該建筑外玻璃均采用雙層中空玻璃隔絕外部噪聲干擾。通風(fēng)管道送排風(fēng)機進、出口設(shè)消聲器,滿足室內(nèi)外環(huán)境對噪聲的要求。
該建筑正常照明光源主要采用三基色節(jié)能熒光燈,金屬鹵化物燈,所有高效節(jié)能氣體放電光源均須配備低諧波高功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器。
該建筑的生活給水由建筑物西側(cè)院內(nèi)給水管線引至室內(nèi),接至各配水點。生活熱水采用地?zé)崴?由大院集中地?zé)崴┧芫W(wǎng)供給,直接接入館內(nèi)用于淋浴熱水。本工程雨污水分設(shè)系統(tǒng),污水不含污染物,糞便污水經(jīng)化糞池排入市政管道。屋面雨水經(jīng)雨水斗匯集后排入院內(nèi)雨水管道,室外雨水經(jīng)雨水口收集后接入室外雨水管道。所有衛(wèi)生器具配件均采用節(jié)水型。運動員浴室采用紅外線感應(yīng)沖洗小便器、紅外線感應(yīng)龍頭洗臉盆及淋浴器�？偣┧晒苌暇O(shè)置水表,便于計量用水量。
2.總結(jié)
本綜合體育訓(xùn)練館主要為運動員訓(xùn)練之用,采用了一定的節(jié)能、節(jié)水措施,但并無特別突出之處,各評估點得分均在3分左右,表現(xiàn)平平;其綜合評估結(jié)果在QL二維圖中處于C區(qū)。
六、展望
后續(xù)的推廣工作包括:
1.繼續(xù)擴大建筑項目試評估工作。通過與北京市相關(guān)部門配合,準備今后以綠色奧運建筑評估體系為基礎(chǔ),對北京市一批在建項目進行評估,并從中總結(jié)經(jīng)驗,不斷完善評估體系。
2.推廣綠色建筑設(shè)計相關(guān)的輔助軟件工具。
3.拓寬研究,并結(jié)合全國各地實際情況,把綠色建筑評估體系從區(qū)域性研究向全國推廣,以規(guī)范綠色建筑的發(fā)展。
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