可持续建筑与节能设计

◎ 中国建筑设计研究院 张晓菲 崔琍 马志新

发展是人类社会永恒的主题。但面对世界范围内人口剧增、土地严重沙漠化、自然灾害频发、温室效应、淡水资源的日渐枯竭等人类生存危机，人类不得不明白“我们只有一个地球”。为此，1992年联合国环境与发展大会制定并通过了《全球21世纪议程》，为全球范围推进可持续发展战略提供了行动纲领。“可持续发展”作为21世纪的主旋律，揭开了人类文明发展的新篇章,带来了人类社会各领域、各层次的深刻变革。在建筑的建造和使用过程中，需要消耗大量的自然资源，同时增加环境负荷。据统计，人类从自然界所获得的50%以上的物质原料用来建造各类建筑及其附属设备。这些建筑在建造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左右；与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占环境总体污染的34%；建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。“建筑”作为人类生存和发展的基础，走可持续发展之路是必然的选择。

IDC定义绿色IT为：“以环保为核心设计、制造、布置和处置IT产品以及其相关方面”；房屋绿色制造是综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，目标是提高房屋建造以及使用生产过程各种资源的转换与利用效率，减少废弃物排放及环境污染，从而提高企业核心竞争力。因此基于环保理念设计的、能够促进和实现企业节能减排的IT基础设施和软硬件应用技术都属于绿色IT的范畴，对于IT在绿色建筑上的应用，各方面都应该进行积极探索，以保障建筑的可持续发展。

一、可持续建筑发展概况

目前，世界各国普遍重视节能和绿色建筑研究。许多国家和组织都在节能、环境、生态和绿色建筑等方面制定了相关政策和评价方法，有的已着手研究编制可持续建筑标准。由于世界各国经济发展水平、地理位置和人均能源资源条件不同，对绿色建筑和可持续建筑的研究与理解也存在较大差异。这些国家所注重研究的绿色建筑、生态建筑和可持续建筑的基本定义概括如下：

绿色建筑是指在建筑生命周期内，包括由建材生产到建筑物规划设计、施工、使用、管理及拆除等系列过程，消耗最少地球资源，使用最少能源及制造最少废弃物的建筑物。绿色建筑是一个广泛的概念，它的理念是，在建筑的整个生命周期内，包括经济和环境两个方面，有效利用现有资源并提出解决办法，进一步改善环境，极大地减少对环境的影响。

生态建筑是尽可能利用建筑物当地的环境特色与相关的自然因素，比如地势、气候、阳光、空气、水流，使之符合人类居住，并且降低各种不利于人类身心的任何环境因素作用，同时，尽可能不破坏当地环境因素循环，确保生态体系健全运行。

可持续建筑是指以可持续发展观规划的建筑，内容包括从建筑材料、建筑物、城市区域规模大小等，以及与它们有关的功能性、经济性、社会文化和生态因素。为实现可持续建筑，必须反映出不同区域性的状态和重点，以及需要建立不同的模型去执行。

可持续建筑，世界经济合作与发展组织（OECD）给出了四个原则和一个评定因素。一是资源的应用效率原则；二是能源的使用效率原则；三是污染的防止原则（室内空气质量，二氧化碳的排放量）；四是环境的和谐原则。评定因素是对以上四个原则方面内容的研究评定。是否为可持续建筑以评定结果来判断。

可持续建筑的理念就是追求降低环境负荷，与环境相融合，且有利于居住者健康。其目的在于减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、保护生态、保护健康、提高生产力、有益于子孙后代。实现可持续建筑，必须反映出不同区域的状态和重点，以及需要根据不同区域的特点建立不同的模型去执行。

不管绿色建筑、生态建筑还是可持续建筑都是注重以人为本和可持续发展，建造一个满足人类居住的室内环境，强调健康舒适。不仅包括适合的温湿度、通风换气效率、噪音、自然光、空气品质等物理量，而且包括建筑布局、环境色彩、照明、空间利用、使用材料及工作的满意度和良好的人际关系等主观性心理因素，最终目标也是节约能源，科学有效地利用资源。

可持续建筑归纳起来主要为：

(1)建筑物的自然环境:要有洁净的空气、水源与土壤,不致受到不良自然环境的危害,也不易遭受自然灾害的侵袭。

(2)建筑物的资源利用：要有效地使用水、能源、材料和其他资源,也就是说,要使能源和资源的利用达到最高程度、消耗降低至最低程度。建筑物的围护结构——外墙、窗户、门与屋顶,应采用高效保温隔热构造;充分利用太阳能;良好的自然采光系统;气密性良好,又有良好的通风系统,特点是保证夏季有充分的自然通风条件。

(3)建筑物的施工建设:在施工中应尽量减少噪音,注意粉尘的排放、运输的遗撒,建筑垃圾要合理处理等。

(4)建筑物的材料选择:尽可能选用可重复使用的材料,并积极利用工农业废弃物料;室内装修,应选择无环境污染的油漆、地毯、胶合板、涂料及胶粘剂等。

(5)建筑物的废物排放:减少建筑物的污染排放;生活用水可实行分类多次重复使用;粪便可实行脱水灭菌处理,生产农家肥料,或发酵综合利用。

(6)建筑物的周边环境:尽量保持和开辟绿地,在建筑物周围种植树木,以改善景观,保持生态平衡,并取得防风、遮阳等效果。

(7)建筑物的人文景观:积极保护建筑物附近有价值的古代文化或建筑遗址。

(8)建筑物的费用选择:建筑造价与运行管理费用经济合理。使用合适的先进技术,使建筑运行费用较低,使建筑造价得到节约。

(9)建筑物的拆除回收：回收并重复使用资源，从旧有建筑中拆除的建筑材料，如砖石、钢材、木料、板材和玻璃等,尽可能保护好，根据不同情况，力求回收利用。总之,“绿色建筑”归纳起来就是“资源有效利用的建筑(ResourceEfficientBuildings)”。有人把它归纳为具备4“R”的建筑，即“Reduce”，减少建筑材料、各种资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,设置废弃物回收系统；“Reuse”，在结构条件允许的条件下重新使用旧材料。因此绿色建筑是资源和能源有效利用、保护环境、亲和自然、舒适、健康、安全的建筑。

二、节能设计在可持续建筑的应用

住宅与人们生活关系极其密切，城市居民住宅占到了城市建设总量的50%-70%，住宅建筑耗能的迅速增长对建筑整体耗能的影响不可忽视，目前随着人们对大气环境和对建筑热环境要求的不断提高，住宅建筑耗能的增长速度大大的高于能源增长速度，考量到可持续发展，住宅节能的重要意义已逐步受到广大建筑师的普遍重视。

在住宅建筑的结构和构造的设计等方面，大致有以下几个方法：

1、控制体型系数

建筑体型系数与住宅采暖耗能密切相关，在建筑物各部分维护结构传热系数和窗墙面积比不变的条件下，耗热量指标随体型系数成直线上升，因此在满足建筑造型要求的同时应考虑将体型系数控制在合理的范围内。

2、确保墙体的保温节能

墙体保温性要满足设计标准，通过选择保温性能好的墙体材料可以减少热能的损失。目前在设计中应主动应用各种成熟的复合墙体技术，以达到节能的目的。不同地区因地制宜，根据地方自身资源条件，采用浮石、陶粒、粉煤灰、粉碎石等材料，生产各种混凝土空心砌块，实现废物利用、资源循环使用的良好模式。墙体由单一变为复合形式，目前在建筑工程中有内保温、外保温、复合保温等多种形式，有挤塑板，胶粉颗粒，聚苯板保温系统等。根据节能设计标准各地也给出了耗热量指标，传热系数限值，通过计算来检验设计是否能满足节能的要求。

3、确保门窗的保温节能

外门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较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风观景要求的条件下，尽量减少住宅外门窗的洞口面积，从而提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量，通过控制住宅窗墙比，提高住宅外窗的气密性，改善住宅门窗材料的保温性能等措施可以达到节能的目的。

以材料为例，门窗材质从普通空腹钢门窗，过渡到了塑钢门窗，铝塑门窗等一系列复合门窗，单层玻璃被双层或三层中空玻璃代替，气密性、水密性和空气渗透量都有了显著提高，给建筑物整体节能性能提高起到了很大的作用。

4、采用科学合理的采暖、通风、空调和照明技术

除了土建的措施外，相关设备专业的作用也不可忽视，在设计中通过采用合理的方案，先进的技术手段，提高空调采暖设备和照明设备的效率，从而达到节能的目的。

以照明节能为例。照明节能一条很重要的途径就是尽可能减少耗电照明，利用其他无能耗光源。自然光是一种无能耗光源，要充分利用，一方面要在建筑结构设计上要注重自然光的采用，最大限度地增加采光口面积和数量，尽量采用光透性强的玻璃，提高对自然光的利用。另一方面可以根据房间具体的使用情况来布灯设计，根据自然光的强弱，分档设计线路，做到自然光足够时无需开灯，自然光弱时开少灯，自然光无时开全灯，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资源

在进行建筑设计时，要注意位置和反向及间距，注重设备的能效，公共用电的节能等问题，从规划布局的开始就从整体出发考虑节能，充分利用当地的自然环境资源，变废为宝。例如，美国一家大学曾经设计建造了一种四居室的生态房。它的热能来源于人工散热、阳光及使用家电设备所产生的热量；用电依靠风力发电机和太阳能电池；用水是从屋檐流下来经过处理的雨水；粪便和污水则流入一个堆肥坑里，经过发酵后供花园施肥用。这种资源的回收利用，不仅变废为宝，而且减少了环境污染源，节约了能源。

三、结束语

利用信息技术促进和落实绿色化管理，在信息化规划和实施过程中，关注节能减排和废弃物处理，将相关流程纳入信息化管理，尽可能使之规范化，帮助企业实现绿色管理。

我国建筑的可持续发展工作虽然处在发展时期，但具有十分广阔的发展空间。结合我国国情和实际情况，综合利用各种节能技术，选择经济合理的节能方案，降低建筑能耗水平，对建设节约型社会，保持国民经济持续发展，缓解能源的供需矛盾，具有十分重要的现实意义和长远的社会意义，我们务必要树立建设可持续发展的理念，意识到可持续发展的紧迫感、使命感。举多方之力，协同配合，探索出符合中国国情的可持续建筑的发展新途径。