中国可持续建筑的研究与应用.doc

我国绿色建筑评估及技术体系研究应用朱颖心 林波荣 摘要 目前我国正在全面建设小康社会，城乡建设速度空前、规模空前，随之而来的能源和环境问题将限制中国的进一步发展。将可持续发展的理念融入建筑的全寿命过程中，即发展绿色建筑，已成为我国今后城乡建设和建筑发展的必然趋势。本文通过介绍国内外绿色建筑评价体系的发展情况，对我国的“生态住宅技术评估手册”、“奥运绿色建筑评估体系”、各地“绿色建筑实施细则或标准”、国家环保总局“生态住宅技术认证标准”以及建设部“绿色建筑评价标准”等发展进行了比较和总结，并对相关绿色建筑技术的发展进行了评价。关键词 绿色建筑、绿色建筑评估体系、技术策略、示范建筑1、前言目前我国正在全面建设小康社会，城乡建设速度空前、规模空前，“全世界的塔吊都集中在中国”就是一个生动的比喻，但伴随而来的是严峻的生态环境问题和能源资源问题。建筑物在建造和运行过程中需要消耗大量的自然资源和能源，并对生态环境产生不同程度的负面影响。在改善和提高人居环境质量的同时，如何促进资源和能源的有效利用，减少污染，保护资源和生态环境，是城乡建设和建筑发展面临的关键问题。将可持续发展的理念融入建筑的全寿命过程中，即发展绿色建筑，已成为我国今后城乡建设和建筑发展的必然趋势，是贯彻执行可持续发展基本国策的重要方面。上世纪90年代中期以来，中国的学术界和研究机构对绿色建筑开始了探讨和研究，规划设计单位进行了试点工程，房地产商也以“绿色小区”“生态住宅”作为开发和营销“概念”进行炒作，社会各界和民众也对“绿色建筑”日渐关注。然而我国目前尚未有完整、系统的绿色建筑评估体系和规划设计的相关规范，绿色建筑的概念和含义，在专业领域还有理解上的差异，在社会上更是有相当的误解，在项目实施上还存在许多问题。例如，片面地追求豪华与“高科技”，忽视建筑设计中基本的被动式（passive）措施，如自然通风、自然采光、围护结构热工设计等，过分依赖设备与技术系统来保证生活的舒适性和高水准；简单片面地理解绿色建筑的含义，仅仅植树种草，或是加外保温，或是安装太阳能热水器，就称为绿色建筑；盲目搬用欧美绿色建筑的评估标准，以得到国外的认可为标榜；认为绿色建筑要大幅度增加投资，是“锦上添花”，中国现阶段难以推广应用，等等。推广和发展绿色建筑一方面需要端正人们的观念与认识，另一方面需要依靠政策与法规的引导与制约，还需要对相关的技术系统进行集成研究和示范。本文通过介绍国内外绿色建筑评价体系的发展情况，对我国从编写“生态住宅技术评估手册”、“奥运绿色建筑评估体系”、各地“绿色建筑实施细则或标准”，到国家环保总局“生态住宅技术认证标准”以及建设部“绿色建筑评价标准”等发展过程中的得失和经验进行了总结，并对相关绿色建筑项目的发展进行了评价，为各地建立或者细化相关绿色建筑发展策略提供参考。2、国内外绿色建筑评估体系和标准的发展围绕规范和推广绿色建筑，近年来许多国家制定和发展了各自的绿色建筑标准与评估体系，包括：美国的LEED绿色建筑评估体系，英国的BREEAM，日本的CASBEE，15个国家在加拿大制定的GBC体系，德国的LNB可持续发展建筑导则，澳大利亚的NABERS，挪威的Eco Profile，法国的ESCALE等。20世纪末，我国香港、台湾地区也相继推出绿色建筑评估体系。在这些绿色建筑评价标准（或评价体系）中，尽管对“绿色建筑”的内涵有各式各样的列举，范围有宽有窄，但基本上是围绕三个主题：减少对地球资源与环境的负荷和影响；创造健康、舒适的生活环境；与周围自然环境相融合。目前这些绿色建筑评估体系多数为民间机构推动下的市场化运转（其中以美国LEED商业化最为成功，但是也最为学术界诟病）。日本政府把CASBEE体系作为强制推行标准，目前已在名古屋、大阪等城市强制推行，较为引人注目，对其国内建筑业发展的影响日益突出。我国2001年9月出版了中国生态住宅技术评估手册，这是中国内地第一个绿色建筑评估文本，由清华大学建筑学院与全国工商联住宅产业商会等单位合作完成，其后出版了修订版和第三版（2004年）。2003年8月，由清华大学联合中国建筑科学研究院、中国建筑材料科学研究院、北京建筑设计研究院等八家单位完成的“科技奥运十大专项之一”绿色奥运建筑评估体系颁布（简称GOBAS），基于绿色建筑的理念，制定了绿色建筑的主要内容，提出了全过程管理、分阶段评估的绿色奥运建筑评估指标体系、方法与程序，并在国家游泳中心（水立方）、五棵松体育文化中心、运动员村等12个奥运新建项目、所有奥运临建和改扩建场馆中得到了应用。GOBAS提出采用Q-L评价体系评价建筑的环境和生态效益，并把评估条例设计为Q和L两类：Q(Quality) 指建筑环境质量和为使用者提供服务的水平；L(Load) 指能源、资源和环境负荷的付出。所谓绿色建筑就是建筑的环境效益（Q/L）高的建筑。一个绿色建筑，着重评价其获得环境收益时的负荷代价。 图1 绿色奥运建筑评估体系GOBAS及Q-L二维评分图表作为后续项目，2004年7月8日国家十五科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”正式启动。该项目由8个课题组成。分别是：绿色建筑规划设计导则和评估体系研究、绿色建筑的结构体系与评价方法研究、绿色建材技术与分析评价方法研究、降低建筑水耗的综合关键技术研究、降低建筑能耗的综合关键技术研究、绿色建筑室内环境控制与改善技术、绿色建筑绿化配套技术研究以及绿色建筑技术集成实验平台建设。该项目的研究2007年6月完成并结题。作为课题1的主持单位，清华大学针对我国建筑发展建筑质量和建筑环境负荷差别较大且地区分布不平衡的现状，在GOBAS的基础上，进一步研究并开发了符合中国国情的绿色建筑评估体系GBAS。采用AHP（层次分析法）方法及Delphi方法（专家调查法）等研究了绿色建筑评估的指标系统、权重体系及适应性（结果如表1所示）。截至2006年底，GBAS已经在北京、上海、深圳三地完成了35个项目约160万平米建筑的试评估工作，其中办公楼11座、住宅（住区）12个、宾馆1个、其他类型公建2个、体育场馆9个（部分评价结果在Q-L图上的表达如图3所示）。此外，GBAS还在国家环保总局生态住宅（住区）技术标准、北京市绿色建筑评估标准和建设部绿色建筑评价标准中得到了应用。表1 基于AHP法及Delphi法确定的绿色建筑评价体系权重参数公共建筑居住建筑一级条目权重一级条目权重Q1 室外环境质量0.30Q1 室外环境质量0.30 Q2 室内物理环境质量0.45Q2 室内物理环境质量0.45Q3 提供的服务与功能0.25Q3 提供的服务与功能0.25LR1 能源利用与管理0.30LR1 能源利用与管理0.30 LR2 材料资源0.20LR2 材料资源0.20 LR3 土地资源0.10LR3 土地资源0.15 LR4 水资源0.20LR4 水资源0.18 LR5 对环境的影响0.20LR5 对环境的影响0.17 图2 GBAS在全部各地30多个项目中的试评估结果对比当前的国内外绿色建筑评估标准（或体系），可以发现：在评价内容上，几乎所有的评价体系都包括了场地环境、能源利用、水资源利用、材料与资源、室内物理环境等5大内容，而不同的地方则在于是否考虑建筑的可改造性、运行管理、创新机制等，而且上述内容在具体的条文分配上并不相同。在框架设计上，基本上包括以下几种类型，即设计指南型（LEED、HKBEAM）、评分表格型（GBTool、NABERS），二者结合型（BREEAM、CASBEE,GOBAS），简单指标型（台湾）。在阶段划分上，美国、香港和台湾的评价体系基本上没区分，而包括GBTool、CASBEE, BREEAM、 NABERS、GOBAS在内的评价体系都涉及不同阶段，并在评价内容、重点和方式上进行了区别设计。在权重体系方面，可以认为以美国LEED体系为主的是一种无权重（或者线性权重）评价体系，而包括GBTool、CASBEE、BREEAM、NABERS、GOBAS则包含了多级权重系统。关于全生命周期评价，由于各国国情和基础数据库的不同而有所不同2。美国的LEED体系基本上没有提供全生命周期评价的LCA数据库；BREEAM对建筑全生命周期环境影响的评估是基于“生态积分（Ecopoints）”模式之上的，即采用一个典型的英国公民对环境的影响作为“基准”量度不同类别的环境影响，其数值由英国全国的环境影响总量被英国公民总数除获得。具体的比较如表2所示。表2 国内外主要绿色建筑评估体系的对比Q/L评分阶段评估定量化指标权重体系全生命周期评价使用方便性绿色奥运建筑评估体系GOBAS4个阶段有四级具有北京地区的LCA数据库较复杂，但有实施指南和评估软件美国LEED无无有1级线性权重无判断性评价，较容易日本CASBEE有三级具有日本全国的数据库较复杂英国BREEAM无有二级涵盖英国的生态足迹数据库较简单加拿大等12国的GBTool无有四级，前两级固定具有多国的数据库，自行补充较复杂环保总局生态住宅（住区）技术标准无有三级有较复杂建设部绿色建筑评价标准无无有一级，线性权重无较简单绿色建筑评估体系GBAS4个阶段有三级北京、上海等地数据库有简化评估版通过对国内外20余种绿色建筑评价体系及标准的系统建构、评价视阈设立、权重设置、评价对象选择的对比研究，可以预见，未来在把市场化的绿色建筑评估体系转化为国家或地方绿色建筑评估标准的过程中，包括评价指标多重相关性的简化、权重体系设定。如何适用于不同地区、不同类型建筑，权衡评估体系的易用性和科学性，制定评估管理机制和政策，依然是难点和重点。3、关于绿色建筑技术研究和示范如前所示，国家十五科技攻关项目开展了有针对性的绿色建筑技术体系的研究，主要技术研究内容和成果简述如下。结构体系的评价研究从可持续发展角度通过对各种不同的结构体系进行分析评价，分别得到不同的自然资源、地理环境条件及应用对象最适宜的绿色建筑结构体系。绿色建材技术分析与评价则通过对我国各种建材的生产过程中资源、能源消耗情况和对环境的污染以及使用寿命，维护费用及可再生利用性进行深入调查分析，分别针对墙体、门窗、内外装饰、管材等各类建筑部件做全生命周期分析，给出指导性的选取原则与推荐做法。水的综合利用研究从节水技术、雨水收集利用、污水处理及再生水利用等方面给出建筑节水与综合利用的全面解决方案和具体技术措施。降低建筑能耗是从提高不同类型、不同地区建筑的围护结构的保温、隔热性能和降低环境控制系统能耗两方面研究系统的节能方案与相关的关键技术与产品。建筑室内环境控制与改善研究改善室内空气质量和声、光、热环境的途径与技术，营造健康、舒适、高效的室内环境，研究绿色建筑绿化配套技术与绿色建筑配套的各种绿化形式及其功能和适生植物种类，建筑外环境、建筑体以及室内绿化配置的生态环境效果评价，绿化与建筑有机结合的一体化技术等。在充分利用植物的生态效应和景观功能的基础上，提出绿色建筑绿化配套技术和标准，为建设绿色建筑绿化示范区提供指南。以降低绿色建筑能耗的性能可调节的围护结构性能研究为例，部分结论介绍如下：综合考虑夏季和冬季隔热、保温效果，干挂陶瓷通风外墙在夏热冬冷和夏热冬暖地区应用，比在寒冷或严寒地区应用更有利于节能，夏季隔热性能可提高25%左右；对于室内发热量大的大型公共建筑，提高围护结构保温性能不一定节能。当室内外通风可调的最大换气次数小于2次/h时，对于北京地区的大型公共建筑，增加保温反而不利于减少建筑能耗；当通风可调最大换气次数小于5次/h时，对于上海大型公共建筑，增加保温也不利于减少能耗。由此可见，点幕构造对于大型公共建筑而言并不有利于节能。对于室内发热量不大的普通建筑，在寒冷与夏热冬冷地区，围护结构的性能可调节很有必要，而在严寒、炎热地区，性能可调节带来的收益则很有限，对于前者，围护结构应注重保温，而后者则主要以遮阳为主，围护结构保温性能已不占主要地位；双层皮幕墙构造在夏热冬冷和夏热冬暖地区的节能效果有限。需要指出的是，通过从能源、经济与环境三个方面对楼宇式燃气热电冷联产系统综合研究，以及对BCHP系统在清华大学节能实验楼的运行监测和全面的性能测试后发现，天然气热电冷联供在建筑中并不一定节能，特别是在制冷工况下多数情况并不节能。因此在推广建筑热电冷三联供的时候一定要慎重（其他更多成果请参考超低能耗建筑技术及应用、住宅节能、温湿度独立控制空调方式以及中国建筑节能年度发展报告2007等出版物）。 图3 清华大学超低能耗实验楼 图4中意环境节能楼 回顾2000年以来中国的绿色建筑和节能建筑示范项目，包括国家十五计划和北京市科委重点支撑的清华大学的超低能耗示范楼（图3），意大利政府投资2500万欧元修建的中意环境节能楼（图4），上海建科院完成的生态办公楼和低能耗住宅示范楼等，多数采取高技术和国内外先进产品的集成和示范，技术的应用不可避免地造成了初投资的增加。如何合理设定节能目标，控制投资，避免形成“技术拼盘”，是未来推广我国绿色建筑值得关注的大问题。我们觉得，应该加强对各种技术节能贡献率和初投资增加的模拟、计算分析，在此基础上再进行集成、确定具体的技术策略。这方面，山东交通学院图书馆项目（图5）的经验和成功值得借鉴。这个获得2007年全国绿色建筑创新奖一等奖第一名的公共建筑，广泛采用了遮阳、热压和风压通风、地道风、池水冷却等低成本技术，同时把技术和建筑设计结合起来，实现了把防晒墙、烟囱、遮阳构架等和建筑立面元素的统一和协调。虽然2003年才建成运行，但实测表明，其节能效果优于2005年公共建筑节能设计标准要求，总的建安成本仅为2150元/m2。 CDBA图5 山东交通学院图书馆4、总结和展望我国是一个拥有众多人口的大国，能源和环境问题关系到国计民生。发展绿色建筑对我国和全球的可持续发展有着重要的意义。由于我国的人口、资源、文化和经济水平的特殊性，很难照搬国外在这方面的经验，未来依然任重而道远。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会，必然还会不断推动这几个城市乃至我国的城镇化快速发展，期望将来能利用绿色建筑评估体系促进绿色建筑发展，规范绿色建筑的行业管理，也期待我国更多开展绿色建筑特别是住宅的低成本、被动式技术策略和产品的研究和开发，从而健康、科学、平稳地推动我国城镇化进程。主要参考文献绿色奥运建筑课题组 著.绿色奥运建筑评估体系，北京：