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綠色建筑評價以建筑群或建筑單體為對象,分住宅建筑和公共建筑進行評價,評價指標體系由節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源利用、室內環境質量和運營管理六類指標組成,每類指標包括控制項、一般項與優選項。綠色建筑需滿足所有控制項的要求,并按滿足一般項數和優選項數的程度,由高到低劃分為三星、二星和一星三個等級。
1.2智能建筑設計理念
智能建筑的智能化系統工程設計以智能化集成系統、信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統、機房工程和建筑環境等設計要素構成。它通過智能化系統控制建筑各種配套設施的運維產生的資源消耗和信息傳遞。綠色建筑必備一套能夠有效控制自身能耗、降低環境污染且有利于建筑功能可持續發展的智能化系統,也便成就了綠色智能建筑[5]。
2、工程應用
某花園小區住宅工程由三部分組成:(1)磚混多層住宅樓;(2)幼兒園、文化活動中心和綜合商業用房;(3)地下建筑,主要為人防和車庫、雨污水泵站。小區項目依靠科技進步,把先進適用的綠色節能建造技術和智能技術加以集成創新,應用于實際工程中,有效地節能、節地、節水、節材,提高了勞動生產率,實現了住宅質量和品質的全面提高。
2.1綠色建筑開發新技術的應用
(1)建筑與結構技術體系圍護墻體采用傳熱系數小的KPI多孔磚,符合夏熱冬冷或溫和地區的舒適性能要求,具有性能穩定,隔聲、隔熱效果好,強度高,抗凍抗裂性能好。屋面采用坡屋面設計,提升了小區的整體外觀立面效果,又利于屋面排水。(2)節能及新能源利用技術①圍護結構節能。住宅均采用中空玻璃塑鋼窗,冬季室溫提高3-5℃,達到門窗節能。型材采用有機錫穩定劑的獨特配方,成窗隔音效果超過40dB。外墻采用苯板保溫,屋面采用散裝膨脹珍珠巖,保溫隔熱效果好,質量易保證。屋面采用SBS改性瀝青加一層40厚細石混凝土形成多層防水。頂層采用FC吊頂,與坡屋面形成架空層,改善頂層冬冷夏熱局面。②電器設備節能。公共照明采用節能燈具,在住宅的公共通道、自行車庫、走廊等均采用聲光控延時開關。電梯采用變頻調速電機,比普通不變頻電機相有效節約電能30%以上。③新能源的利用。住宅統一設置太陽能熱水器,并配有電輔加熱裝置,滿足全天候使用要求。小區公共照明采用太陽能庭院燈對節能路燈進行補光。(3)住宅管線成套技術①電器多回路配線技術。綜合設計、綜合布置主要居住空間電源插座2組;每戶回路數8個。②管道集中暗設系統技術。電氣管線、上下水管、電訊、電視、燃氣、太陽能管線均集中設置,隱蔽暗輔。③空調室外機統一就位安裝技術。空調室外機位利用飄窗臺板、空調專業臺板標準化設計,整齊劃一,管線隱蔽安裝。④智能化綜合布線技術。小區為智能化小區,每戶布置兩對電話線、兩對網絡線及有線電視網絡線。⑤新型管材應用。室外均采用埋地電纜,室外電器布線采用UPVC塑料電工套管。智能網絡線采用UTP-6類線,視頻系統采用同軸電纜。給水管線室內采用PP-R管,室外采用球墨鑄鐵管,有效減少水質污染。排水則采用UPVC排水管。太陽能系統采用PP-R熱水管。(4)居住環境及保障技術①居住環境水壓水質保障技術。小區采用低噪音變頻穩壓供水系統,不設屋頂水箱,保證供水水質。水質經水池沉淀、臭氧和紫外線消毒殺菌后供入戶內,且設有水質檢測設備,對水質進行日常監測。②生活污水處理技術。小區實行雨水、污水分流排放,采用雨水利用及中水回用系統,將雨、污水經二級生化處理達標后,用于澆灌綠地、洗車、噴灑馬路以及人工湖的補充與循環,減少自來水的公共用水量。③居住區生活垃圾的收運及處理方式。小區內垃圾袋裝,定時收集,集中處理站處理。④居住區綠化環境保障技術。優質綠化草坪技術。道路采用彩色混凝土路面磚,采用自從噴灌系統。
2.2智能建筑開發新技術的應用
(1)住宅智能化成套技術小區建立了先進的綜合物業管理系統、綜合信息服務系統、小區綜合保安管理系統,實現小區內獨立家庭的高度安全性、舒適性和現代多媒體通訊的便捷性。①安全防范系統小區的安全防范系統是一個多層次、立體化的保安系統,具有一定的智能功能。安全防范系統以小區的監控中心為中樞,以閉路電視監控系統、門禁系統、紅外線報警系統、可燃氣體泄露報警系統、火災自動報警系統、緊急呼救系統、可視對講系統、周界防范系統、電子巡更系統等,形成一個多功能、全方位、智能化的報警指揮網絡系統,向小區住戶提供可靠的安全防范服務。閉路電視監控系統通過住宅小區各出入口處、地下停車場、小區重要部位、走廊、主要路口及圍墻邊、綠化帶等部位安裝監控攝像機,進行全天候的監視、錄像存儲。門禁系統可用鑰匙或IC卡進入,當系統處于設防狀態時,如果發生撬門,則會發出報警信號傳至小區監控中心;外來訪客必須通過對講主機與住戶通話,得到允許后,有住戶遙控開啟防盜門才能進入。紅外線報警系統用于住戶門口、窗口及陽臺的防范。如果有人非法進入,紅外線探測器觸發報警,將信號傳至室內防盜主機,發出聲光報警,并將信號送至小區監控中心。在廚房內設置可燃氣體探測器,當發生可燃氣體泄漏時,探測器觸發報警,并將該信號傳送至小區監控中心,同時關閉煤氣閥。在地下車庫、商業服務中心、幼兒園等公共建筑內設置煙感探測器,當發生火災時,探測器觸發報警,并將該信號傳送至小區監控中心。小區住宅客廳、臥室等處設置有緊急呼救按鈕,當家中有緊急事件發生,如生重病、有盜賊闖入,需要求助時,只要按下緊急呼救按鈕,家庭主機及將信號傳至管理中心。小區圍墻上設置紅外線對射報警系統。當有人非法越墻,即觸發紅外對射裝置并報警,同時啟動周界監控攝像機跟蹤攝像錄像。小區設置有巡更布點。當保安人員到達某巡更布點時,將已存儲個人信息的手持機與巡更布點設備結接觸,手持機就會記錄保安員到達的時間以及位置信息,在保安人員回到監控中心后,這些信息就會按要求在主機上出現,確保保安人員巡更效果及人身安全。②網絡信息服務系統小區內部網絡信息服務系統主要滿足電話交換網、數據通訊網以及視頻傳輸網的三網要求。目前內部的網絡信息服務系統把語音與窄帶數據融為一體,并為三網融合的智能建筑發展提供條件。③小區物業管理系統物業智能管理系統包含對小區人流、物流和財流的有效管理,主要由停車場管理系統、遠程抄表系統、設備管理系統、智能一卡通系統、廣播及背景音樂系統。小區車輛的出入及收費采用IC卡管理系統;智能化住宅水、電的遠程抄表與收費系統;水泵房、污水泵房、換熱站等運行設備可通過軟件控制設備;智能IC卡可進行多種操作,包括繳納水電煤氣費、超市消費、開啟門禁系統、社區娛樂場所會員消費、開啟停車場道閘等服務;小區廣場等部位設有防水音箱,地下車庫、安全出口等部位設有火災廣播揚聲器[6]。
3、結論
建筑工程綠色施工評價標準旨在貫徹住房部推廣綠色施工的指導思想,對工業和民用建筑、構筑物現場施工的綠色施工評價方法進行規范,促進施工企業實行綠色施工。本文簡要闡述建筑工程綠色施工評價標準,為承包商進行施工提供借鑒。
一、綠色施工評價標準基本規定
建筑工程綠色施工評價標準(gb/t50640-2010)從以下角度對綠色施工做出了相關基本規定。
1、建立綠色施工管理體系和管理制度,實施目標管理;
2、根據綠色施工要求進行圖紙會審和深化設計;
3、施工組織設計及施工方案應有專門的綠色施工章節,綠色施工目標明確,內容應涵蓋“四節一環保”的要求;
4、工程技術交底應包含綠色施工內容;
5、采用符合綠色施工要求的新材料、新技術、新工藝、新工具進行施工;
6、建立綠色施工培訓制度,并有實施記錄;
7、根據檢查情況,制定持續改進措施;
8、采集和保存過程管理資料、見證資料和自檢評定記錄等綠色施工資料;
9、在評價過程中,應采集反映綠色施工水平的典型圖片和影像資料。
但發生下列事故之一的,不得評為綠色施工合格項目:1、發生安全生產死亡責任事故;2、發生重大質量事故,并造成嚴重影響;3、發生群本文由收集整理體傳染病、食物中毒等責任事故;4、施工中因“四節一環保”問題被政府管理部門處罰;5、違反國家有關“四節一環保”的法律法規,造成嚴重社會影響;6、施工擾民造成嚴重社會影響。
二、綠色施工評價框架體系。建筑工程綠色施工評價標準(gb/t50640-2010)建立了由評價階段、評價要素、評價指標、評價等級構成的綠色施工評價框架體系。
三、綠色施工評價指標
建筑工程綠色施工評價標準(gb/t50640-2010)針對綠色施工評價的環境保護、節材與材料資源利用、節水與水資源利用、節能與能源利用、節地與土地資源保護等5個要素,系統的提出了綠色施工的要求,分別為控制項、一般項、優選項。
控制項是指綠色施工過程中必須達到的基本要求的條款,任何一個控制項指標不能滿足國家現行相關政策、法律、法規以及綠色施工所規定的基本要求,則該評價要素就是非綠色的。
一般項是指綠色施工過程中根據實際情況進行評價的條款,一般項指標是達到綠色施工基本要求的基本指標,屬于基本分值,評價過程中按實際完成的情況打分。
優選項是指綠色施工過程中實施難度較大、要求較高的條款,在評價過程中根據實際發生項的執行情況給予額外加分。
四、綠色施工評價方法
1、評價頻率要求。綠色施工項目自評價次數每月不應少于一次,每階段不應少于一次。
2、要素評價得分。控制項指標必須全部滿足,符合要求后進入評分流程,不符合的,一票否決,為非綠色施工項目。
一般項根據實際發生項的情況計分;
優選項根據實際發生項執行情況加分。
五、綠色施工評價的組織和流程
1、綠色施工的評價組織:1)單位工程綠色施工評價應由建設單位組織;2)施工階段評價應由監理單位組織;3)批次評價應由施工單位組織進行;4)評價結果應由建設、監理、施工單位三方簽認。
2、綠色施工的評價程序。單位工程綠色施工評價應在批次評價和階段評價的基礎上進行。綠色施工評價應先由施工單位自評價,再由建設單位、監理單位或其他評定機構驗收評價。
六、實施科學管理、保證施工質量。
實施綠色施工,必須要實施科學管理,提高企業管理水平,使企業從被動地適應轉變為主動的響應,實施綠色施工制度化、規范化。這將充分發揮綠色施工對促進可持續發展的作用,增加綠色施工的經濟性效果,增加承包商采用綠色施工的積極性。企業通過iso14001認證是提高企業管理水平,實施科學管理的有效途徑。
實施綠色施工,盡可能減少場地干擾,提高資源和材料利用效率,增加材料的回收利用等,但采用這些手段的前提是要確保工程質量。好的工程質量,可延長項目壽命,降低項目日常運行費用,利于使用者的健康和安全,促進社會經濟發展,本身就是可持續發展的體現。
出于既保證舒適、便利、安全的居住條件又保護環境和生態的需求,人們提出了“綠色建筑”的概念。世界各國對這一概念的理解不盡相同,但都離不開資源的有效利用,生活環境的健康化,和與周圍環境的和諧共處三個主要方面。全球主要國家基于對綠色建筑的各自理解,提出適合本國具體情況的標準,其中以美國的LEED,英國的BREEAM,和日本的CASBEE等較具代表性和影響力。2006年6月1日,我國住房和城鄉建設部頒布《綠色建筑評價標準》,是我國在綠色建筑領域的第一本國家標準。
1 LEED
LEED的全稱為Leadership in Energy and Environmental Design(能源及環境設計先導計劃),由美國綠色建筑委員會(USGBC)開發并于1998年推出試行版。現行版本的LEED評價體系針對9類建筑對象,即LEED-NC(新建商業建筑物),LEED-CI(商業建筑室內),LEED-CS(建筑主體和外殼),LEED-EB(現存建筑物),LEED-HO(住宅建筑),LEED-ND(社區規劃),LEED-SC(學校項目),LEED-RE(商場),LEED-HE(醫療設施)。對于每一類建筑對象,LEED評價體系主要從包括可持續場地選擇(SS),水資源利用(WE),能源利用與大氣層保護(EA),材料和資源的循環利用(MR),和室內環境質量(IEQ)的5個核心方向展開計量與評估。如果通過LEED評價,結果包括認證級、金級、鉑金級三個等級。
LEED評價體系被公認為最有影響力的評價體系,具有相對完善的評價內容和相對簡潔的操作方式。
2 BREEAM
英國的綠色建筑評價標準名稱為BREEAM(Building Research Establishment Environmental Assessment Method),是世界上第一個綠色建筑評估體系。1990年,英國建筑研究所(BRE)制定的BREEAM首次以分項評分的方式衡量辦公建筑對周圍環境的影響。BREEAM評估體系的主要評估條款(Criteria)包含能源使用、資源、污染物排放、場地及室內環境等各個方面。英國建筑研究所授予被評估建筑正式的資格證書 (Certification)。被評估的建筑滿足或達到一定數目的評估條款,并對應該項目獲得的分值,根據各項分值累加所得到的總分數給予“通過”、“好”、“很好”、“優秀”四個級別的評定結果。
3 CASBEE
CASBEE的全稱為Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency,即建筑物綜合環境性能評比體系,是日本國內的綠色建筑標準。從建筑環境質量和性能、建筑環境負荷兩個角度對各類建筑物進行綜合評價,CASBEE的評價結果分為5個不同等級:優秀(S),很好(A),好(B+),略差(B-),差(C)。
4 《綠色建筑評價標準》
雖然我國綠色建筑評價體系的建立相對起步較晚,但是發展迅速。隨著中國建筑業快速發展成為當今世界最大的建筑市場,各種能源與環境問題隨之產生,建筑如何與自然環境和諧共處成為社會普遍關心的問題。自上個世紀90年代,我國開始從政府層面自上而下對發展和推廣綠色建筑不斷提出新的要求,以探索尋求適合中國國情的解決能源與環境問題的有效途徑。2005年10月,國家建設部科技部印發《綠色建筑技術導則》。2006年我國頒布綠色建筑方面的第一本國家標準《綠色建筑評價標準》。
關鍵詞:綠色建筑;評價;流程
0 引言
建筑業是能源和資源消耗、污染物排放的大戶,以美國為例,其38%的主要能源消費及城市固體廢棄物(1997年)中的65%是與建筑運行有關的[1]。在建造和使用過程中,需要消耗大量的自然資源,增加環境負荷。據統計,世界一些發達國家,建筑能源消耗量約占總能源消耗量的30%~40%,而我國建筑能源消耗量也占到社會能源總消耗量的近1/3[2],如表1[3]所示。而綠色建筑以其節約資源、保護環境、減少污染和與自然和諧共生的理念恰恰使得建筑能源消耗和污染問題迎刃而解。
我國綠色建筑評價體系《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378-2006)自頒布實施以來,在“十一五”期間有效地指導了我國綠色建筑實踐工作,累計評價項目數量已達到近五百多個,起到良好的示范作用。進入“十二五”,國家又陸續制定了若干發展綠色建筑的重大決策,將發展綠色建筑作為“十二五”期間國民經濟可持續發展的一項重大措施。如在“十二五”規劃中明確指出,面對日趨強化的資源環境約束,必須增強危機意識,樹立綠色、低碳發展理念,以節能減排為重點,健全激勵與約束機制,加快構建資源節約、環境友好的生產方式和消費模式,增強可持續發展能力,提高生態文明水平[4];2012年4月27日,財政部、住房城鄉建設部又聯合了《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》,明確了“十二五”推動綠色建筑發展的主要目標與基本原則,并將通過建立財政激勵機制、健全標準規范及評價標識體系、推進相關科技進步和產業發展等多種手段,推進綠色建筑發展;2013年1月1日,國務院以1號文件轉發了國家發展改革委、住建部《綠色建筑行動方案》,再次體現政府對綠色建筑發展的高度重視。
1 我國綠色建筑評價流程簡介
1.1 綠色建筑評價的主體
1.1.1 申請單位
目前,我國綠色建筑認證的申請單位主要為項目的業主、開發商、設計單位、施工單位和物業管理單位等。在申報綠色建筑評價標識時,以業主或開發商作為申報單位;在申報設計標識時,以設計單位作為申報單位;申報運行標識時,以物業單位作為申報單位;此外施工單位還可以根據《綠色施工評價標準》的相關規定申報綠色施工標識。
1.1.2 評價單位
我國綠色建筑的評價是由住建部委托住建部科技發展促進中心與綠色建筑專委會共同組織成立的綠色建筑評價標識管理辦公室(以下簡稱“綠標辦”)來負責綠色建筑評價標識的管理工作,并接受住建部的監督與管理。綠標辦直接受理三星級綠色建筑評價標識,并指導一、二星級綠色建筑評價標識活動;同時住建部還委托具備條件的地方建筑主管部門開展所轄地區一星級和二星級綠色建筑評價標識工作。
1.2 綠色建筑評價的依據
目前開展綠色建筑認證所依據的管理文件為《綠色建筑評價標識管理辦法(試行)》和《一二星級綠色建筑評價標識管理辦法(試行)》,所依據的技術文件為《綠色建筑評價標準》、《綠色建筑評價技術細則(試行)》、《綠色建筑評價技術細則補充說明(規劃設計部分)》和《綠色建筑評價技術細則補充說明(運行使用部分)》。
1.3 綠色建筑評價流程
目前綠色建筑評價工作主要涉及申請單位和評價單位兩方,開展規劃設計階段和運行使用階段的綠色建筑認證的流程相同,均由申請單位提出申請并準備相關申報材料,由評價單位組織專業和專家評審,并根據評審結果予以公示和頒發相應等級的證書和標識。具體評價流程如圖1所示
1.4 現行評價流程存在的不足
現行評價流程存在兩方面的不足:
1)對于申請單位而言,具有政府背景的評價單位的工作主要是進行認證評價,難以提供全程和及時的指導服務,特別是在對綠色建筑最終“綠色”影響程度最大的前期階段,如圖2所示,在此階段,決策或設計的方案還未成熟,綠色建筑評價工作還未開始,難以給申請單位的方案以及時的指導和建議來避免影響最終綠色目標的實現或減少因專業知識和對政策了解的缺乏而造成重大損失的可能。
2)對于評價單位而言,由于政府背景決定了其首要職能應該是制定綠色建筑發展規劃和戰略,宏觀管理和綜合協調以及進行行政監督,加強綠色建筑的宣傳和培訓工作等。目前的流程,將難以建立以市場為主導的綠色建筑評價機制,此外隨著人們對綠色建筑認識的不斷加深,參評項目越來越多,無疑給政府部門帶來巨大的壓力。
2 綠色建筑評價流程改進的構想
2.1 引入第三方咨詢評價機構
在對綠色建筑評價流程改進時,建議在業主、開發商、設計單位、施工單位和物業管理等申請單位和政府之間引入第三方咨詢評價機構。主要出于以下考慮:
1)普通的建筑設計評價是對所設計的建筑成果在滿足并支持人和環境的表面或內在需求及價值方面的程度的評價。而綠色建筑評價注重的是建筑環境特性,因此綠色建筑評價需要具有包括建筑學、建筑技術、建筑環境與設備、生態學等良好專業背景的專家來執行。成立第三方咨詢評價機構,評價人員接受建筑主管部門的從業資格授予和管理,使得從事綠色建筑咨詢評價工作的人員更加專業化,不僅有利于相關經驗的積累,也有利于綠色建筑的推廣,隨著專業化程度的不斷加深,評價的結果也會越來越準確。
2)項目前期階段對項目最終的“綠色”性影響最大,設計人員應較早地考慮評價標準中的評價條款,而第三方咨詢評價機構的提前介入和參與項目的決策、規劃設計、施工和運營過程,充分發揮其輔助決策與輔助設計的功能,不斷提供改進措施和意見,有將利于業主或開發商更好達到預期的綠色目標。
3)更好地體現建設主管部門的行政管理職能,將工作重心放在宏觀管理的層面上,如制定科學的綠色建筑發展的總體目標及戰略;建立和完善符合我國國情的綠色評價體系;頒布各項優惠措施,調動綠色建筑開發參與各方的積極性;為綠色建筑的開發創造一個良好的外部環境和市場條件等工作上。
2.2 分階段評價
綠色建筑強調在全壽命周期內實現高效率的利用資源、低限度的影響環境。因此,對綠色建筑進行評價也應按照項目開發全過程的特點,如圖3所示,按照不同階段不同要求分階段進行。依照全過程監控、分階段評價的指導思想,可將綠色建筑評價分為項目策劃評價、規劃設計階段評價、施工階段評價和運營階段評價四個階段性評價,這與建設項目開發的過程也是相一致的。評價時,按照我國綠色建筑“四節一環保”核心內容和標準進行評價,只有某階段達到了綠色建筑的基本要求,才能開始下一階段的開發工作。只有每個階段都達到綠色要求,才能認為項目為綠色建筑。
分階段評價有以下優點:
1)有利于問題的及時發現和解決,對那些可能對項目全壽命周期目標產生不良影響的行為可以及時修正,將風險控制在萌芽狀態。
2)有利于各參與方明確各自的職責,使得責權利更清晰,對各參與方的評價有了科學的參考標準,尤其對一些界面工作的劃分將更有效地提高工作效率,減少重復工作,避免因職責不清造成的扯皮現象。
3)有利于加強業主、開發商、設計單位、施工單位及物業管理單位之間的合作,加強整個項目開發團隊的理解和溝通,各方可以在充分理解項目的基礎上開展各自的工作,對各階段所參與的工作更清楚,避免了項目實施中的責任“盲區”。同時也有利于業主或開發商對項目的整體控制和掌握,確保項目綠色目標的實現。
2.3 改進后的綠色建筑評價流程
基于上述思想,對綠色建筑評價流程進行改進,如圖4所示。從流程圖中可以發現,第三方咨詢評價機構起到中間橋梁的作用,由于其可以全過程地參與綠色建筑項目的開發,一方面可以為申請單位提供咨詢和指導的專業化服務,另一方面為政府部門分擔了周期時間長和評價工作繁瑣的評價工作。
3 結論
綠色建筑是將可持續發展理念引入了建筑領域,這也是未來建筑的發展趨勢。綠色建筑評價不應僅僅著眼于最終鑒定性的評定,其更大的作用應體現在對綠色建筑開發全過程的指導性,使項目的各參與方明確認識何謂達標的條件,如何更好地進行策劃、規劃設計、施工和運營。
本文通過分析我國現行的評價流程存在的問題進行探討,提出了引入第三方咨詢評價機構和分階段指導、分階段評價的改進的對策,明確了政府部門的職責,這將對積極建立以市場為導向的綠色建筑評級機制,促進綠色建筑的發展具有現實意義。
參考文獻:
[1] Scheuer,Chris W,Keoleian.Gregory A. Evaluation of LEED Using Life Cycle Assessment Methods,NIST GCR 02-836(Ann Arbor,MI:University of Michigan's Center fir Sustainable Systenms,september 2002).
[2] 洪雯.建筑節能:綠色建筑對亞洲未來發展的重要性 北京:中國大百科全書出版社,2008.
關鍵詞:綠色建筑;節能;暖通專業;空調系統
中圖分類號:TB657文獻標識碼: A
引言
我國是一個能源消耗大國,建筑能源消耗達到了總體能源消耗的1/3,而建筑能源消耗中超出總能源消耗量一半的就是暖通能源消耗。同時,伴隨著城市化和工業化的建設發展,暖通能源消耗還在不斷增多,采取一定的節能措施是未來建筑發展中的首要關注焦點。
一、綠色建筑
(一)綠色建筑概念和內涵
綠色建筑的定義有很多,一般認為綠色建筑即生態建筑、可持續建筑,綠色建筑在整體設計時要注重節能環保,在建設的時候注重節省土地和資源,在使用的時候注重合理使用能源。從廣義角度看,綠色建筑主要的建設思想是建筑的可持續性、低能耗的使用,其中包括了和諧發展的觀念。除了綠色建筑以外,近幾年,提出的可持續發展建筑、低碳建筑都和綠色建筑有著相同的思想,在綠色建筑的基礎上,智能建筑與節能建筑也得到了很好的發展。綠色建筑概括起來有以下的幾個特點;第一,建筑全生命周期都要確保節能環保。在建筑整個的建筑周期中,從舊建筑的拆除到原料的托運、施工階段、最后的投入使用和維護都嚴格遵守環保的要求。第二,提高能源、材料、土地的使用效率,盡量減少不必要的浪費,維護生態和降低污染。在施工的過程中,首先要節省土地,用最少的土地達到最好的效果;其次在整個的建設過程中要注意水和材料的節省,力求做到“少費多用”。第三,在實現建筑應有功能的基礎上,盡可能提高建筑使用者的使用感受,建立一個良好的生活環境。第四,與自然和諧共生。綠色建筑的最終目標是形成人和自然的和諧,不過度的使用能源,造成不必要的浪費。
二、綠色建筑和《綠色建筑評價標準》概述
所謂的綠色建筑就是指在保證建筑質量的前提下,盡量節約資源使用,并采取一定的措施保證環境質量,減少生活污染,為居民提供更加健康、高效的生活工作空間,人與自然和諧相處。目前,全球范圍內都在實行綠色建筑設計,而相關的評估體系也在逐漸完善健全,為綠色建筑的設計提供理論依據。最具有代表性的就是美國綠色建筑委員會提出的LEED綠色建筑評價體系,也是目前全世界最流行的評估體系,商業化水平很高。我國的綠色建筑評估體系采用的是《綠色建筑評價標準》,參考了我國的實際國情,更適合我國建筑的設計標準。這個評價標準是在2005年由國家建設部的,有多個單位共同研發,編制過程中主要參考了國際上的先進綠色建筑設計經驗和我國建筑國情,主要強調的是綠色建筑生態節能的過程控制,重點突出節約資源,注重環保,有效的將定量標準和定性標準結合起來。下面,我們主要就《綠色建筑評價標準》中,有關暖通專業的實際應用進行相關介紹。
三、工程設計中暖通專業的技術措施
(一)節地和室外環境設計。在《綠色建筑評價標準》中,對于暖通專業的規定包括5.1.6和5.1.7兩條規定,其中對于場地噪聲的規定參考了國家標準中的相關規定。與暖通專業有關的場地噪聲主要包括:設備運轉產生的噪聲,例如冷水塔、空調機組、風機等設備;排風豎井由于排風產生的噪聲。對于該類噪聲,已經在許多建筑工程中發現過,實際的噪聲影響范圍很大,建筑設計人員必須加強重視。一般情況下,公用建筑中的暖通專業設計所引起的噪聲應該控制在65-85分貝之間,若是存在冷卻塔,要參考國家標準進行相關設計。但是,對于城市噪聲標準的要求來說,設備產生的噪聲都超出了規定標準,這就需要建筑設計人員在設計室外暖通設備期間合理擺放。當多個同類型的設備放置到一起同時運轉,噪聲還要額外增加,所以,對于設備的擺放必須加強注重。若是暖通設備放置到屋頂或是其他距離較近的位置,建筑設計人員便應該采取相應的消聲降噪措施,對場地噪聲加強控制。具體的位置設計可以參考噪聲衰減公式。聲源傳播的距離越大,噪聲衰減值就越多,設計人員便可以估算合適的外部設備放置位置,并有效減少設備對公用建筑的影響。例如,冷卻塔的設備放置。冷卻塔產生噪聲的上測試點是在其出風口的45度角上,按照距離風筒相同的風口位置測量直徑;下測試點位于塔的進風口處,距離塔壁的水平距離要控制在塔體的直徑長度。像是300t/h的單臺冷卻塔,下測試點的距離計算可以表示為:L=1.13 =4.7m,所以,針對這種型號的冷卻塔,當水平距離達到9.4m時,噪聲大小基本上可以控制在60dB。能夠基本滿足商業區的白天標準要求。所以,設計安裝此種型號的冷卻塔的建筑就要將其布置在建筑的10m以外,若是配備多臺設備,還要將疊加問題考慮在內。
(二)節能設計。節能設計這方面《綠色建筑評價標準》中針對暖通專業規定的要求較多,這主要是因為空調通風裝置需要消耗過高的能源,可以超出總體能源消耗的2/5,所以,節能設計也是暖通專業設計人員的首要工作。《綠色建筑評價標準》中規定,若是電熱鍋爐沒有被采用,必須要嚴格避免出現高質低用的問題。5.2.10條中規定了,排風要對新風進行預熱或預冷處理,以有效降低新風的負荷,將排風中的熱能進行一定的回收。而相關的機組設計要參考實際建筑設計方案靈活布置,《綠色建筑評價標準》要求設計人員對排風熱回收的投入產出進行收益比較,作為日后的評價依據。
有些建筑上要安裝大型的全空氣系統,若是采取熱回收措施則要對配合條件多加注意。假如建筑設計項目是大空間商業建筑,每一層都要設置空調機房,這時熱回收機組必須在空調區中設計單獨的排風裝置,排出的風要能和新風進行實時的熱交換。這樣一來,排風系統就成了建筑中空調機房中必須配備的專職,但是也會產生機房面積增大、高度增高和噪聲增多的問題,想要保證排風口和進風口之間的距離也存在一定的困難,為建筑設計帶來了問題。當然,想要更好的建設節能型全空氣系統,最好的方法還是得到業主的全力支持。不同的系統形式也會影響到暖通設備的投資和運行時的能源消耗量,一般情況下,空調設備的主機容量選擇都是參考工況決定的,想要實現綠色建筑的節能設計,要綜合參考建筑房間的具體朝向、用途細化設計空調區。對于大型的公用建筑,可以采用VAV空調系統,與定風量的系統相比,能夠有效節約1/3的能耗,設備容量也能節約20-30%。作為空調系統中的心臟,選擇節能型冷熱源更是能夠有效節約建筑能耗。對于采用分散性空調的建筑來說,空調機要選取符合節能標準的產品,保證空氣源熱泵機組的冬季COP值要在1.8以上。保證空氣源熱泵機組的冬季COP值要在1.8 以上。
(三)室內環境質量控制。 《綠色建筑評價標準》 中的5.5.5 條規定了室內噪聲, 雖然看起來沒有什么特別的地方,但是在實際的建筑使用中很容易出現問題。許多公用建筑中的公共空間都存在著空調機房有過大噪聲的問題, 而且回風口有時還會產生嘯叫的聲音, 室內設備末端出現較大的噪聲,以上這些噪聲都會影響到室內的舒適程度,減低建筑的應用質量,甚至有時還會大幅度的增高能源消耗量。設計人員對于這項規定必須予以重視。設計空調的通風系統時要充分考慮到室內的末端設備安裝方式和選型要求,并安裝在合適的位置。 建筑室內的噪聲大小會直接影響到室內工作生活的居民的舒適度。 例如某工程項目中, 原本的暖通空調設計將通風設備末端裝置設計成了風機盤管,采用下回風方式進行回風。 但是在實際運行過程中,卻產生了很大的噪聲,即便已經運用了風管作為連接,但是回風口的位置被安排在風機盤管之下,風機的噪聲很容易傳到室內,對于室內工作生活的人員造成了極大的影響。
四、結束語
《綠色建筑評價標準》中對于暖通專業的規定共有 5 項控制項、10項一般項和1 項優選項,對于綠色建筑中的暖通專業設計進行了明文規定,設計人員在實際的建筑設計過程中, 只要嚴格遵照設計標準,便可以為綠色建筑設計做出相應的貢獻。
參考文獻:
[1]張映霞,汪波,靳光亞. 基于綠色建筑評價體系中暖通空調系統的研究[J]. 科技信息,2013,(08).
宋凌:
我國于2006年制定了國家標準《綠色建筑評價標準》GB/T 50378―2006,2008年正式開始綠色建筑的評價和推廣工作,經過多年努力取得了顯著成效。特別是2012年后為加快推動綠色建筑發展,國家出臺了一系列政策文件,明確了綠色建筑的發展目標和推動方式,我國迎來了綠色建筑快速發展的嶄新局面。目前我國綠色建筑發展的特點主要體現在以下幾個方面:
(1)推動政策陸續出臺。2012年國家財政部、住房城鄉建設部聯合了《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》(財建〔2012〕167號),住房城鄉建設部了《關于印發“十二五”建筑節能專項規劃的通知》(建科〔2012〕72號);2013年國務院辦公廳了《關于轉發發展改革委 住房城鄉建設部 綠色建筑行動方案的通知》(〔2013〕1號),住房城鄉建設部了《關于印發“十二五”綠色建筑和綠色生態城區發展規劃的通知》(建科〔2013〕53號)等一系列加快推進綠色建筑的政策文件,明確了我國綠色建筑發展目標與重點任務,采取“強制”與“激勵”相結合的方式推進綠色建筑發展的局面基本形成。為貫徹國家文件精神,北京、江蘇、吉林、湖南、四川、陜西、河南、河北、安徽、海南、貴州等省市結合當地實際情況,相繼頒布了地方綠色建筑行動方案,明確了地方綠色建筑的發展目標和要求,出臺了推進綠色建筑發展的配套政策。
(2)技術標準體系不斷完善。針對綠色辦公、綠色工業、綠色醫院、綠色商店、綠色飯店、綠色博覽、綠色數據中心等不同類型建筑的評價標準相繼編制,針對設計、施工等不同建設階段的標準規范陸續出臺,20個省市結合當地實際情況頒布了綠色建筑地方標準,11個省市的地方標準正在編制中,涵蓋不同建筑類型、不同地域特點、全壽命期的綠色建筑標準體系逐步完善。
(3)標識項目穩步增長。自2008年開展綠色建筑評價工作以來,我國標識項目逐年迅速增加,截至2013年9月共評審出標識項目1108項,總建筑面積12026萬m2。但以設計標識項目居多(1040項),運營標識項目較少,僅68項。而且由于經濟發展水平、技術基礎和氣候條件等因素限制,江蘇、廣東、上海、山東、北京等省市綠色建筑標識項目數量和項目面積較多,中西部省市項目較少。
(4)能力建設繼續增強。住房城鄉建設部通過組織全國綠色建筑評價標識培訓,對各地行政管理人員、評審專家、專業評價人員、房地產商、設計和科研人員進行了培訓,提高了綠色建筑從業人員技術水平,為綠色建筑發展積累了豐富的人才儲備。同時,地方一二星級綠色建筑評價標識評審機構基本覆蓋全國,各地積極開展針對評審專家和從業人員的專業培訓和推進會,并通過組織豐富多彩的活動積極宣傳綠色建筑理念,普及綠色建筑知識。
(5)社會認識不斷深入。萬科、萬達等一些龍頭企業將發展綠色建筑作為企業轉型和彰顯社會責任的主要手段之一,提出了企業綠色發展戰略,明確了綠色建筑的發展目標和要求,建立了企業的綠色管理制度。從業人員對綠色建筑技術應用的認識由初期單純注重新技術新產品的堆砌,逐漸轉變為對“被動技術優先、主動技術優化”、“因地制宜”等設計理念和精細化要求的提升。房屋使用者感受到綠色建筑帶來的健康舒適、節能環保,綠色建筑的市場需求逐步顯現。此外,中國綠色建筑的發展也越來越受到美國、英國、澳大利亞、新加坡、日本等綠色建筑發展較早國家的關注,積極加強與我國的交流與合作,香港、臺灣等地區也相繼舉辦了大陸綠色建筑發展與評價標識的宣傳交流活動。
CHF記者:從綠色建筑評價的角度,您認為我國當前綠色建筑發展還存在哪些問題?
宋凌:
(1)評價標準體系有待進一步完善。
應不斷健全綠色建筑評價標準體系,加快制(修)訂適合不同氣候區、不同類型建筑的綠色建筑評價標準。《綠色建筑評價標準》現已基本完成修訂,但仍然缺乏具有針對性的、適合的專項細化評價標準,目前工業、辦公、鐵路客站類建筑已有標準,超高層建筑有了細則,飯店、醫院、商場等標準還在開展過程中。
(2)對評價過程和質量的管控有待加強。
目前綠色建筑評價工作已全面鋪開,在因地制宜開展評價工作的同時,各地也難免存在評價尺度和評價質量的差異,為保障評價品質,對各地評價工作的質量管控制度有待進一步研究制定。
(3)為評價而評價。
一些項目僅僅著眼于評價標準提出的一些技術措施要求,進行技術堆砌、冷拼,忽視項目具體條件,忽視不同技術間的協調;只關注復雜高科技技術應用,忽視被動式技術。通過加大宣傳和培訓,使參與綠色建筑的專業認識能更為合理的建設綠色建筑。
(4)設計評價多,運行評價少。
目前大部分項目僅申報綠色建筑設計評價標識,申報運行評價標識的項目不足10%。設計標識僅對項目設計方案和施工圖進行評價,難以確保項目在施工、運營階段能夠落實相關綠色技術措施,尚未實現真正的綠色建筑。
CHF記者:各地陸續出臺地方版《綠色建筑行動方案》后,建設力度和規模明顯加大,對于綠色建筑的質量把控,您有何建議?
宋凌:
目前,我國主要借助現行工程建設管理程序,對工程質量進行把控,并經過多年的實踐與研究不斷完善,基本實現了全過程閉合管理。同時,綠色建筑涉及規劃、建筑、結構、給排水、暖通和電氣等各個方面,并未新增專業。因此,各地可因地制宜地制定綠色建筑強制標準,將強制要求納入現行工程建設管理程序,從項目立項、土地出讓、規劃設計審查、施工圖審查、施工和竣工驗收等關鍵環節進行監管,在有效保障綠色建筑要求得到落實的同時,避免給相關部門增加過多工作量。具體建議如下:
(1)強制標準的建立
我國地域遼闊,各地自然環境、經濟社會發展水平、綠色建筑技術基礎差異較大,因此全國不能以統一的標準強制推行綠色建筑制度,各地應在控制增量成本的前提下,結合地地域特點、建筑行業發展目標和大力推進的關鍵技術,因地制宜地制定強制標準。
(2)過程監管措施
立項階段,發改部門應要求建設單位在《項目建議書》、《項目可行性研究報告》等立項申報材料中對項目擬采用的綠色建筑技術可行性進行分析,對增量成本和經濟效益進行說明,以便提前判斷項目綠色建筑技術方案是否合理、經濟效益是否明顯,為后續建設工作開展提供指導,為其他行政部門進行監管提供依據。
土地出讓階段,規劃主管部門應在規劃設計條件中對綠色建筑的相關要求進行明確(如綠地率、容積率和人均用地面積等),引導建設單位按照綠色、生態、低碳理念對項目進行規劃、設計、建造。對于通過有償方式獲得土地出讓權的項目,國土部門還應將其須滿足的綠色建筑相關要求納入土地出讓合同文件,對建設單位責任進行明確。
規劃設計審查和施工圖審查階段,規劃主管部門應對規劃設計文件中的綠色建筑相關內容(如項目用地指標、建筑布局、日照條件、綠地率等)進行審查,對達不到相應標準要求的不得出具規劃許可文件;施工圖審查、園林等相關部門應審查施工圖設計文件是否滿足相關標準要求,對不滿足要求的不得出具審查合格文件。
施工階段,目前工程圖紙變更現象嚴重,但各地建設主管部門一般將涉及公共利益、公眾安全、建筑物穩定性和安全性的設計變更設為重大變更,需由建設單位向原審查機構重新報審,從而避免因建設和施工單位在施工過程中擅自變更設計文件,降低工程項目的安全和質量標準。但對于其他設計變更卻缺乏有效監管,導致部分建筑性能難于達到原設計要求。因此,應將未納入重大變更管理范圍的綠色建筑相關設計內容設為重大變更,確保工程質量。
竣工驗收階段,工程質監部門應重點核實設計文件中綠色建筑技術要求的落實情況,對不滿足要求的不得出具竣工驗收合格報告。
關鍵詞:綠色建筑 發展 對策
中圖分類號: TU98文獻標識碼: A
引言
隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高,建筑運行能耗在社會總能耗中的比重越來越大,隨之帶來了溫室效應的加劇和生態環境的惡化,并且在建筑物的建造階段也消耗了大量的自然資源。我國各級政府和社會各界對此非常重視,已經把節約資源和保護環境提升到了國家發展戰略的高度。在《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要(草案)》,明確提出了“要把節約資源作為基本國策,發展循環經濟,保護生態環境,加快建設資源節約型、環境友好型社會,促進經濟發展與人口、資源、環境相協調。”綠色建筑的理念正是在這樣的背景和形式下迅速獲得廣泛的認同,并逐步應用于實踐。
綠色建筑的概念
在我國頒布的第一部有關綠色建筑的國家標準《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006中,從我國的基本國情出發,從人與自然和諧發展,節約能源,有效利用資源和保護環境的角度,提出了綠色建筑的定義:在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源(節能、節水、節地、節材)、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。
綠色建筑的定義包括四個方面的內容。
2.1全壽命周期的概念
它主要強調建筑對資源和環境的影響在時間上的意義。建筑從最初的規劃設計到隨后的施工建設、運營管理及最終的拆除,形成了一個全壽命周期。關注建筑的全壽命周期,意味著不僅在規劃設計階段充分考慮并利用環境因素,而且確保施工過程中對環境的影響最低,運營管理階段能為人們提供健康、舒適、低耗高效、無害的空間,拆除后又對環境危害降到最低,使拆除廢棄物盡可能再循環利用或在短期內自然降解。
2.2強調最大限度地節約資源,保護環境和減少污染
建設部提出了“四節一環保”的要求,即著重強調節地、節能、節水、節材和保護環境,這也是我國建筑業可持續發展面臨的主要問題。保護環境、減少污染,資源的節約和資源的循環利用是關鍵,“少費多用”做好了必須有助于保護環境、減少污染。
2.3滿足建筑根本的功能需要
保證使用者的健康是最基本的要求,節約不能以犧牲人的健康為代價。“適用”強調的是適度消費的概念,決不能提倡奢侈和浪費。高效使用資源需要加大綠色建筑的科技含量,比如智能建筑,我們可以通過采用智能的手段使建筑在系統、功能、使用上提高效率。
2.4建筑要與自然和諧共生
建筑業再也不能延續高消耗、高污染的傳統建筑發展模式,必須大力發展綠色建筑,才能適應現代城市生態建設的發展。不然,將會在建筑領域再次重蹈先污染后治理的覆轍,危及后代子孫的生存。發展綠色建筑的最終目的是要實現人、建筑與自然的協調統一。
綠色建筑發展面臨的問題
3.1由于經濟因素,使業主和發展商缺乏興趣。
許多客戶包括設計師根據經驗判斷,雖然理論上綠色建筑設計會帶來收益,但實際操作過程往往事與愿違,究竟會收回多少成本很難判斷。因此,業主和發展商缺乏興趣。此是綠色建筑發展中的最主要的障礙。在沒有業主和發展商對綠色建筑全力支持的情況下,一個設計項目不可能完成。
3.2建筑、裝修材料污染嚴重,缺乏有效的技術支持
人們隨著生活水平的提高和住房條件的改善,對裝修程度要求越來越高,各種新型裝修材料不斷涌現,有材料引發的甲醛、氨、苯、氡和可揮發的有機化合物等有毒物質超標而造成的室內環境污染的糾紛不斷。加上現有住宅結構上趨向于封閉,建筑內部與外部缺乏有效連通,無法對氣候變化自動進行適應調節,室內環境往往不利于健康,無法滿足人們對住房的舒適性、健康性要求。據清華大學的研究,我國科技對建筑業的貢獻率不到15%。而科技對整個國民經濟的貢獻率是40%。另外,建筑部頒布的《綠色建筑評價標準》已正式實施,但由于我國建筑設計單位的技術能力和經驗無法同步跟上,使得綠色建筑標準的實施成為難題。可見,綠色建筑的推廣離不開技術的支持,必須加大科技的投入、提高技術對綠色建筑的支持力度。
3.3缺乏設計過程中多方合作
相對傳統建筑的先行設計過程而言,綠色建筑設計更具有全方位綜合性,在科學研究的意義上,綠色建筑依賴于許多相關技術的最新發展以及根據具體條件而對這些技術的最佳搭配,或稱研究性技術組合;在實際運行方面,綠色建筑則主要建立在現有的成熟和經濟合理的技術之上,亦即實用性技術組合。只有通過各學科的交流合作,才能解決關鍵性發技術問題。雖然客戶與建筑師之間的交流可以使之盡早掌握方案中的可持續性因素,但仍需要注意強化結構工程師甚至是施工者對綠色建筑概念的理解。面對綠色設計帶來的新技術的挑戰,更要貫徹系統化、整體化、團隊化的設計觀念。綠色設計團隊應該包括所有的參與者,包括設計師、開發商、物業商、施工者,以及使用者。
3.4綠色建筑仍處于探索、完善階段
從20世紀80年代開始,建筑業得到了迅猛發展,從資源消耗到環境影響方面遠遠達不到綠色建筑的要求。所修建的住房由于缺乏長期規劃和整體布局,單純追求數量盲目建房,有很多住宅因為缺乏基本生活條件或者質量較差而無人居住,造成了物質資源的極大浪費。近年來,各類建筑在規劃和布局上有了較大改進,也出現了不少智能建筑和節能建筑,使建筑本身更趨向于滿足人的舒適性、觀賞性要求。此時,建筑節能工作得到了逐步推進,取得了較大成績,與此同時,伴隨著可持續發展觀念在全世界的認同,綠色建筑和生態小區的設計理念在我國漸漸得到了重視,并在一些城市住宅小區、農村住宅進行了綠色建筑實踐,綠色建筑評價標準已經出臺,但相關法律規劃有待于進一步完善。
4、建設綠色建筑的幾點對策
4.1各級政府切實轉變職能,把綠色建筑列入決策的重要議程。
首先各級政府要把綠色建筑提高到實施資源戰略和可持續發展戰略的高度來認識;其次要把綠色建筑作為實施公共服務、強化資源戰略管理和加強環境建設的重要職能來對待;第三,由政府實施綠色建筑示范工程試點小區,通過示范工程以點帶面。這是市場經濟條件下政府推動綠色建筑的一種有效工作方法。
4.2制定扶持政策,加大對綠色建筑資金的投入
在綠色建筑的研究、設計、開發和建設,對新技術、新綠色建材的研究和推廣應用中,沒有資金只是紙上談兵。要創新投融資體制,想方設法籌措開發綠色建筑的資金,制定經濟扶持政策,建立和完善綠色建筑的經濟激勵政策,例如可減少土地出讓金收益,或減少營業稅等,不斷研究探索綠色建筑的發展基金,采取多元化籌措綠色建筑資金,加大對綠色建筑資金的投入,為加快促進綠色建筑提供資金保障。
(廣東啟源建筑工程設計院有限公司,佛山 528200)
摘要: 我國正處于綠色建筑加速發展時期,節能設計與建筑能耗的問題越來越受到廣泛的重視。通過某辦公樓綠色建筑結構設計實例,對綠色建筑結構的體系選型、優化設計等方面進行闡述,為類似工程提供參考。
關鍵詞 : 綠色建筑;結構設計;結構選型;優化設計
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)24-0132-03
作者簡介:孔德欣(1973-),女,廣東南海人,一級注冊結構工程師,研究方向為建筑結構設計。
0 引言
綠色建筑的定義:在建筑全壽命周期內,最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境、減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。對于結構專業來說,所涉及到的內容是規范當中的“節材與材料資源利用”的章節。筆者幾年前曾經做過一個公共建筑類綠色建筑的結構設計,該建筑獲得國家公共建筑三星級綠色建筑設計標識。
1 工程概況
某辦公建筑平面呈長方形,長為156m,寬為29m,地上五層,局部六層,總建筑面積21511m2。建筑外觀如圖1所示。建筑內部空間主要為大空間的辦公區域,因為需要營造綠色生態的辦公環境,整棟建筑物內有大量的綠化面積,并且分布在不同樓層。首層入口處有8根“7字形”裝飾柱,柱子高度為五層樓高,支承在五層的一根30m跨的橫梁上;另外有一個高出屋面約25m,平面呈正方形的拔風塔,塔中央有一根?準800直徑的圓柱。二層和六層建筑平面以及南北立面如圖2、圖3、圖4所示。
2 結構選型
國家規范《綠色建筑評價標準》和《廣東省綠色建筑評價標準》中均給出在保證安全、耐久的前提下,采用資源消耗低和環境影響小的建筑結構體系的要求,規范指出符合要求的結構體系主要包括輕鋼結構體系、砌體結構體系和木結構體系。因此該工程在方案階段確定結構體系時,根據建筑使用功能要求,進行了多方案的比較:
方案1:木結構體系。工程所在地區不是木材出產地,需要從外地運進木材,這樣規模的商務辦公樓,如果采用了木結構,一方面會消耗大量的森林資源,另一方面,單純的木結構也不能完全滿足建筑的使用功能要求。這個方案不可取。
方案2:砌體結構體系。工程所在地區屬于抗震設防烈度7度區,該結構體系對于縱橫墻間的距離是有要求的不能太大,同時墻體的開窗面積是有限定的。這樣就很難滿足現在建筑的功能要求,而且這種體系的抗震性能較差,因此不采用該方案。
方案3:鋼框架與鋼筋混凝土組合樓蓋結構體系。根據過往的設計經驗,在多層建筑中采用框架結構既能很好滿足建筑功能要求,又對抗震設防方面有利,同時又是合理、適用的體系。采用鋼結構可以減少對周邊的環境影響,滿足綠色建筑的要求。但是這個方案又存在一個問題:因為存在大量的綠化面積,給鋼結構防水措施提出了更高的要求,在這方面的材料消耗相應增多;也會增加使用階段的維護成本,不符合規范在建筑全壽命周期內,最大限度地節約資源的要點,該方案不是綠色建筑最佳的結構方案,因此也未被采用。
方案4:鋼筋混凝土框架與部分鋼結構組合體系。該方案是在方案3的基礎上把鋼框架改為鋼筋混凝土框架結構,保留部分結構采用鋼結構。
對照規范的內容綜合各方面的因素,因地制宜,進行多方案比較,確定符合規范要求的結構體系,達到經濟、合理、適用、節約資源的目標,并且根據工程實際情況,盡可能采用可再利用的建筑材料。通過方案比選,本工程選用方案4:鋼筋混凝土框架與部分鋼結構組合體系。
3 結構設計要點
①入口處的8根“7字形”裝飾柱以及其連接的橫梁,8根柱子建筑要求外觀尺寸為700×1300,有16m高,橫梁跨度為30m,建筑外觀尺寸要求為800×1500,結構設計上構件采用鋼結構,一方面構件自重輕,可以減小地震作用,另一方面在處理橫梁與框架柱的連接節點上也變得容易。在工程成本上,采用鋼結構較現澆鋼筋混凝土結構,能夠節省人工、外腳手架、模板及支撐系統費用,另外工期效益顯著。入口鋼構架平面圖和鋼構架柱立面圖如圖5、圖6所示。
②中庭屋蓋部分,建筑設計為不上人的采光屋面,該屋面跨度為30m,三邊支承。一方面因為跨度比較大,如果采用鋼筋混凝土,其自重必然較大,其次從建筑空間效果來看,在二層平臺花園以及其他各層均可以看到該屋蓋,如果采用鋼筋混凝土結構,不夠輕盈。所以設計結構設計上決定采用鋼網架結構。網架結構平面布置圖如圖7所示。
③對于兩處從二層平臺花園上三、四樓的樓梯,因為建筑要求做成懸臂形式,中間不加柱子,從節省材料以及造型美觀考慮,把它做成鋼木組合樓梯(鋼骨架木踏步樓梯),從而達到既美觀輕巧又相對省材的目的。
4 優化設計
結構專業在綠色建筑設計中最突出的內容是節材,因此該工程在設計圖紙出來以后,根據綠色建筑的要求,為了達到進一步節材的目標,對主體鋼筋混凝土結構部分的設計圖紙作了進一步的優化,其中優化的內容主要是通過調整次梁的布置,相對原設計一個房間三道次梁改為兩道次梁,從而增大板的跨度,使其在盡量不增加截面厚度以及鋼筋量的基礎上,達到最大優化值。優化前與優化后的18~28軸三層結構平面布置圖如圖8、圖9所示。
根據結構計算得出,前后兩個設計成果在混凝土用量上基本持平,而在鋼筋用量上,前一個含鋼量為35.63kg/m2,而后一個為33.40kg/m2,這一優化節省了6%鋼筋用量;同時因為減少了一道次梁,在建筑模板方面也會相應減少材料損耗。另外,拔風塔中央的?準800直徑的圓柱也作了優化,由原來C25,配18根25鋼筋的混凝土柱改為?準800×10的鋼管柱,這樣既節省混凝土8.8m3,鋼材量用量也從原來的1.35噸,減少為0.434噸,并且節省人工、模板及支撐系統費用,工期效益顯著。
綜上,優化后的本工程符合國家規范《綠色建筑評價標準》和《廣東省綠色建筑評價標準》中,對建筑工程提出的資源消耗低和環境影響小的要求,節省了鋼筋用量,減少材料損耗。
5 結語
結構專業在進行綠色建筑設計時,除了滿足國家相關規范要求外,在確定結構體系進行多方案比較時,應對照綠色建筑的標準和要求,綜合各方面的因素,因地制宜,采用經濟、合理、適用與節約資源的最佳方案。并應重視對設計進行優化,使結構設計達到資源消耗和環境影響小的目標。本工程對照《綠色建筑評價標準》中與結構專業有關的內容,做到符合規范的要求,為項目獲得國家公共建筑三星級綠色建筑設計標識,結構專業起到了應有的作用。
參考文獻:
[1]GB/T50378-2006,綠色建筑評價標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2006.
關鍵詞:綠色建筑 數值仿真 應用
1 綠色建筑需要數值仿真技術
國務院《綠色建筑行動方案》提出在“十二五”期間要完成新綠色建筑10億平方米,到2015年末,20%的城鎮新建建筑達到綠色建筑標準要求[1]。這是一個雄心勃勃的目標。這個目標的實現必將對我國的綠色建筑事業,節能減排事業以及我國經濟,社會等各方面的可持續發展做出重大的貢獻。
綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源(節地、節材、節水和節能),保護環境和減少污染,為人們提供健康,適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑(摘自《綠色建筑評價標準》GB/T 50378[2])。由此可見,綠色建筑設計是一項十分復雜的工作,需要綜合考慮的因素很多。既要滿足傳統的建筑功能和要求,同時又要滿足節地、節材、節水、節能、及環保的綠色新要求。一項成功的綠色建筑設計需要做到上述諸多方面,難度非常大。需要調動各方面的積極性。
如何做到綠色建筑中要求的“四節一環保”呢?我們都知道,節約首先要能做到“精打細算”,但如何在一個龐大而復雜的建筑系統中實現“精打細算”呢?僅靠手冊中的經驗公式和圖表顯然是不夠的,綠色建筑還需要基于計算機數值仿真的精細化分析技術。
本文先對廣泛應用于歐美發達國家建筑行業的數值仿真技術簡要的介紹,然后分析影響數值仿真技術在我國推廣的因素及解決方法。
2 適用于綠色建筑的數值仿真技術
在建筑設計行業中有一句名言“建筑設計是一項遺憾的藝術”,它的含義是建筑設計是一項非常復雜的工作,在設計的時候很難把所有問題都考慮到,但建筑建成以后再改變就很困難了。那么在設計過程中有沒有辦法把問題考慮得更周詳一些,留下的遺憾更少一些呢?這個問題放在以前很難,但隨著計算機與軟件技術的發展,通過科學的預測和分析,這樣的遺憾應該會變得越來越少。過去建筑設計中遇到的很多難以解決的結構、能源、環境與安全方面的設計難題,如:
· 復雜結構分析。
· 建筑的動態負荷分析及全年能耗計算。
· 建筑物所在地的風、光、聲與熱環境的分析與評價。
· 建筑物發生火災時的煙霧擴散及人員疏散問題。
· 高層、超高層建筑的電梯流量分析問題等等。
現在都可以通過計算機分析的方法,使這些問題在設計階段得到更充分的考慮,這是世界建筑設計行業在近十幾年發生的巨大變化。目前在歐美國家建筑咨詢設計行業常用的分析技術有:
· 有限元分析技術,主要解決結構的強度分析問題。可用于結構優化,以達到提高結構安全和節省建筑材料的目的。
· 建筑能源性能分析技術,預測與優化建筑物的全年能耗。
· 日光與陰影模擬,預測建筑內外的日光與陰影狀況,充分利用日光,節約照明用電。
· CFD技術,預測與優化建筑物周圍與內部的空氣流動、顆粒物分布及溫度分布狀況。
· 建筑聲環境與振動分析,預測建筑內外的聲環境,研究降低噪音與振動的方法。
· 火災與疏散分析,預測火災發生時煙霧流動及人員疏散狀況。
· CGI (Computer Generated Images),用于模擬裝飾與燈光效果。
· 建筑電梯客流分析,等等。
上述分析內容中,建筑能耗、日光、室內外空氣流動與聲環境等都是國標《綠色建筑評價標準》要求的。有些分析內容如火災與撤離分析,電梯流量分析雖然在綠色建標準中還沒有明確要求,但這些分析對于大型建筑的安全性,經濟性影響重大,也應該在綠色建筑設計中進行大力推廣。
2.1 建筑動態能源性能分析技術
建筑物動態能源性能模擬用于計算建筑物與外部環境間的能量傳遞。它通過建立建筑物的三維模型,計算太陽輻射得熱、圍護結構傳熱及暖通空調設備發(吸)熱等過程,計算建筑物的全年能耗及建筑物內部溫度。Hansen[3]認為要想有效改善室內環境及節約建筑能源消耗水平,就必須把建筑物及相關系統作為一個整體考慮,而不是各分系統的簡單相加來處理。建筑性能仿真就是把建筑物及相關系統作為一個整體考慮的有效工具。Thomas[4]認為建筑性能動態模擬是唯一能夠整體比較不同設計方案節能效果的手段。可用于建筑性能分析的軟件很多,Crawley[5]比較了20個主要分析軟件的性能與特點,這些軟件為BLAST、BSim、DeST、DOE-2.1E、ECOTECT、Ener-Win、Energy Express、Energy-10、EnergyPlus、eQUEST、ESP-r、IDA ICE、IES、HAP、HEED、PowerDomus、SUNREL、TAS、TRACE and TRANSYS。有興趣的讀者可以參考有關資料。
英國建筑設計行業應用非常廣泛的兩種建筑性能分析軟件為IES(Integrated Environment Solutions)和 TAS(Thermal Analysis Software),它們能夠對世界上各種建筑物進行快速的動態熱模擬。并能夠對建筑物的能耗、CO2散發量、運行費用及舒適性進行精確預測(圖1)。
《綠色建筑評價標準》公共建筑優選項5.2.16(建筑設計總能耗低于國家批準或備案的節能標準規定值的80%的要求)應該通過建筑性能分析的方法來嚴格論證。住宅建筑的相關條款也可用同樣方法分析。除此之外,建筑動態性能模擬技術可用于:
· 區域能源規劃。
· 空調動態負荷計算,全年能耗分析。
· 建筑物立面優化。
· 自然通風分析。
· 建筑內部熱環境等等。
2.2 日光與陰影模擬
日光與陰影模擬用于顯示投射于建筑周圍的陰影。通過對天空輻射的直射部分進行計算以確定某時間自然光對建筑的影響。該技術除可進行外部光計算外,還可對建筑物內光進行計算以確定建筑物接收到的室外光的量。前面提到的很多軟件也可以用來進行日光與陰影模擬分析(圖2)。
《綠色建筑評價標準》公共建筑控制項5.1.3 (要求不對周邊建筑物帶來光污染,不影響周圍居住建筑的日照要求)及一般項5.5.11 (要求辦公,賓館75% 以上主要功能空間的采光系數滿足現行國家標準《建筑采光設計標準》GB50033的要求)應由這種方法進行論證。住宅建筑的相關條款也可用同樣方法分析。日光與陰影模擬技術還應用于:研究新建筑物對老建筑物的影響;優化建筑立面設計;陰影的可視化;優化室內照明質量。
2.3 建筑物內外空氣流動與傳熱的分析
CFD(Computational Fluid Dynamics)是流體動力學的一個分支,它應用數值計算的方法解決復雜流體的計算問題。CFD被廣泛應用于航空、航天、汽車、能源以及環保等行業。在建筑設計中應用CFD技術有其特殊的意義,那是因為在建筑設計中涉及的流動與傳熱問題往往都十分復雜,用傳統的方法很難計算。應用CFD技術則可以對這些問題進行比較深入、全面的研究,圖3為CFD在建筑物內外流場分析中的應用。這些分析結果對于建筑方案的確定與優化發揮了很大的作用。
《綠色建筑評價標準》公共建筑控制項5.1.7項(建筑物周圍人行區風速低于5m/s,不影響室外活動的舒適性和建筑通風)、一般項5.2.6(建筑總平面設計有利于冬季日照并避開冬季主導風向,夏季有利于自然通風)及一般項5.5.7(建筑設計和構造設計有促進自然通風的措施)需要用CFD技術進行分析。住宅建筑的相關條款也可用同樣方法分析。此外,CFD技術可在以下方面得到應用于以下分析:
· 外部流動建筑風環境, 雨水對建筑物的侵襲, 建筑風載荷, 小區污染控制, 城市熱島分析。
· 內部流動室內溫濕度控制,制造舒適的室內環境,特別是高大空間研究新型室內環境制造方式的效果,如輻射供冷,置換送風,滿足特定的設計需求,如云計算中心空氣管理等排煙設計。
· 外部與內部結合的流動風力與浮力同時作用的自然通風,考慮風力作用的排煙設計,常用的CFD軟件有FLUENT、CFX、STAR-CD和PHOENICS等。有意思的是這些主流CFD軟件最初都源于英國,這充分說明了英國這個國家在工程軟件開發方面的能力是很強的。
2.4 建筑聲環境分析
聲環境是建筑環境的重要組成部分。人們睡眠、休息、學習、工作和社會活動都需要安靜的建筑環境。噪聲的危害逐漸引起人們的重視,這充分體現了聲環境控制的重要性。為此,《綠色建筑評價標準》對建筑場地及建筑內部的聲環境都提出了具體要求。為了確保建筑場地及建筑內部聲環境滿足標準要求,需要進行相關的建筑聲環境分析。模擬建筑聲環境的方法有三種[6],它們是:
· 數值法,通過求解描述聲壓在時間、空間變化的微分方程的方法求解場地的聲學特性。
· 幾何法,確定在現場聲傳播的方向以及到達聆聽者的途徑計算聲學特性。
· 統計法,使用宏觀場景屬性(表面積,體積)來估算聲學特性。
數值法對低頻有效而幾何法對高頻更有效,所以模擬建筑聲環境的軟件一般采用這幾種方法的組合。ODEON[7] 是一種模擬建筑內部聲學特性的軟件,根據建筑的幾何與表面特性,對室內的聲學特性進行預測。CADNA (Computer Aided Noise Abatement) [8]是國際流行的環境噪音預測軟件,可用于包括工業廠房、市場、高速公路、鐵路甚至整個城鎮地區的聲學環境評估。
綠色建筑評價標準》公共建筑控制項5.1.6(場地環境噪聲符合現行現行國家標準《城市區域環境噪聲標準》GB3096的規定)及5.5.5(賓館和辦公建筑室內背景噪聲符合國家標準《民用建筑隔聲設計規范》GBJ118的規定)可以由上述方法進行分析(圖4、圖5)。
2.5 火災與疏散分析
雖然《綠色建筑評價標準》尚未對建筑物的火災與疏散分析提出要求,但近年來我國火災頻發并造成嚴重人員損失的情況看,我們應該在這方面下更大的功夫。國外大型建筑都非常重視火災與疏散分析工作,而我國的建筑規模更大,人員密度更高,因而發生火災的危害更大,所以這項分析應該成為我國綠色建筑設計的一個重要組成部分。
火災與疏散分析實際上涉及兩個方面的模擬過程即:火災模擬與疏散模擬。通常先由火災模擬軟件模擬火災發生時煙霧和溫度的擴散情況,這個結果首先可用于排煙系統,噴淋系統以及火災分區的依據;這個結果還可以作為疏散軟件的輸入條件。疏散模擬人與人、人與火災、人與構造物的相互作用。模型分析受到熱、煙、有毒氣體影響后,從室內逃出的每個人的避難路徑和疏散所需時間等。
火災可由一般的CFD軟件進行模擬,也可以用專業的火災模擬軟件如FDS(Fire Dynamics Simulator)[9]來完成。FDS 由美國商業部NIST(National Institute of Standard and Technology)研發。 而疏散模擬可由FDS + Evac[10]軟件完成, FDS + Evac軟件由芬蘭VTT技術研究中心研發, 完全嵌入在火災動力學模擬模型(FDS)中。也就是說,FDS的計算結果可以直接傳送給FDS + Evac以進行相應的疏散分析(圖6-1)。
2.6 電梯流量分析技術
我國高層和超高層建筑的數量日益增多,因而對電梯設計的要求越來越高。但在建筑物突破了一定的高度與規模,甚至突破了固定的建筑類型后,建筑師在建筑設計中如何具體的將電梯應用技術與建筑設計相結合,同時能夠實現預先設計的效果,并非易事[11]。應用先進的電梯流量分析技術可以比較有效地解決這個問題,既避免電梯數量不夠引起的等待時間過長從而引起建筑品質下降問題,又能避免由于電梯數量過大引起的投資,建筑面積及能源的浪費問題。
一些大型電梯制造公司開發了電梯分析軟件可進行電梯的流量分析,不過這些軟件往往側重于他們自己產品的分析,缺乏廣泛的代表性。英國 Peters Research Ltd 開發的ELEVATE 是歐美國家廣泛應用的電梯流量分析軟件,可以滿足設計要求(圖6-2)。
圖6為某超高層建筑辦公區的電梯流量分析圖。分析給出了該區采用6臺1600kg,速度為3m/s電梯的平均等待時間,最長等待時間等重要數據。
3 如何推廣數值仿真技術
我國在推廣數值仿真技術方面還存在不少問題,首先是開發商、地產公司對這些技術的重要性理解不夠。很少有開發商主動要求設計單位進行這方面的分析,也不愿意為這些附加的分析內容增加付費。而設計單位因為設計費用低,設計周期短,再加上缺乏這方面的人員也很少去進行這些分析工作。久而久之,基于數值仿真的精細化分析就成了我國綠色建筑技術的短板。
綠色建筑標準的制定為數值仿真技術推廣帶來了良好的契機,《綠色建筑評價標準》中有不少需要數值仿真分析的條文。問題是如何在設計與評價過程中真正發揮數值仿真分析的作用。為此,建議進行以下工作。
(1)探索如何使數值仿真分析更好地融入綠色建筑設計過程的方法,使之發揮更大的作用。
(2)組織相關人員對《標準》中涉及到的建筑能耗、采光、通風、聲環境等模擬的邊界條件、模擬過程及軟件要求等進行研究,提出規范化的模擬方法。
(3)組織有關人員對《綠色建筑評價標準》涉及的風環境、日光、聲環境及自然通風等數值分析結果的評價方法,提出一套指導評價分析結果的方法。
(4)對從事數值分析及評價的人員進行培訓。
(5)對典型案例進行分析并與實測結果進行對比等。
參考文獻
[1] 國務院《綠色建筑行動方案》((2013)4號)
[2]GB/T 50378-2006綠色建筑評價標準[S] .2006
[3] Jan Hensen, Ery Djunaedy, Marija Rado?evi? and Azzedine Yahiaoui. Building performance simulation for better design: some issues and solutions, Plea2004 - The 21th Conference on Passive and Low Energy Architecture,Eindhoven, The Netherlands, 19 - 22 September 2004.
[4] PC Thomas. Building Energy Performance Simulation: a Brief BDP.
[5]Drury B.Crawley, Jon W.Hand, Michael Kummert, Brent T.Griffith. CONTRASTING THE CAPABILITIES OF BUILDING ENERGY PERFORMANCE SIMULATION PROGRAMS, A Joint Report by U.S Department of Energy, Washington DC,USA.
[6]T. Funkhouser, N. Tsingos, J-M. Jot, Survey of Methods for Modeling Sound Propagation in Interactive Virtual Environment Systems, Presence and Teleoperation 2003.
[7]ODEON,Room Acoustics Modelling Software,odeon.dk
[8] CADNA, State-of-the-art noise prediction software,
[9]FDS,Fire Dynamics Simulator (Version 5)User’s Guide,National Institute of Standard and Technology,US Department of Commerce.
[10] FDS + Evac,Fire Dynamics Simulator with Evacuation: FDS+Evac, VTT Technical Research Centre of Finland.
[11]范一飛,高層建筑電梯應用技術設計研究,碩士學位論文,同濟大學建筑與城市規劃學院。