探索可持续发展的当代绿色工业建筑

杨 宝，乔利利

（1.中国中元国际工程有限公司，北京100089；2.北京市建筑设计研究院有限公司，北京100045）

1 走向未来的工业建筑

1.1 传统工业建筑缺乏可持续发展

长期以来，我国传统的工业建筑大部分没有做到可持续发展。大量的城市噪音、空气污染、水源污染、垃圾排放从工业建筑中产生，影响着城市居民的健康。同时，环境污染不仅严重损害了人们的身心健康，而且也严重影响到工业建筑自身的使用，最简单的例子便是工业建筑普遍短命。

在当今低碳社会和绿色建筑浪潮的影响下，可持续发展已经成为世界发展的主题，绿色建筑的理念也已经进入工业建筑设计领域。我国《“十二五”建筑节能专项规划》指出，到“十二五”期末，我国建筑节能要形成1.16亿t标准煤的节能能力，其中在绿色建筑环节，要形成4500万t标准煤的节能能力。这就要求包括工业建筑在内的建筑业必须积极走上绿色发展之路。

1.2 从传统工业建筑到现代工业建筑

在人们的观念里，相对于民用建筑，工业建筑追求的仅仅是经济实用。一般的工业建筑给人的印象总是“笨重”、“庞大”、“丑陋”、“粗犷”等，这是人们对工业建筑的基本认识。但是，进入21世纪以来，社会分工有了新的变化，产业结构已经与数十年前不同，我国经济的发展方式也由粗放式为主转变为集约式为主，企业的升级改造日新月异，现代化的高精尖工业取代了传统工业。在此背景下，工业建筑也有了新的需求：一方面，出于对人员的健康保护，对建筑室内外环境要求更高了，与此同时，建筑的建造成本和能源消耗也大幅提高；另一方面，人们对于工业建筑形象也有了新的需求，工业建筑也需要成为体现时代特色和精神诉求的新建筑。

2 工业建筑的优势和价值

工业建筑的优势在于其具有典型的示范性样板作用和独一无二的创新优势。现代建筑先驱格罗皮乌斯认为，工业建筑应当是住宅建筑的样板。一直以来，工程师就寻求用最少的劳动力、时间、原材料和资金生产出最简洁产品，工业建筑很早就已经开始在工厂像其他产品一样装配和制造，这比建筑行业为住宅建筑采取同样的预制装配措施要早得多。在这一方面，工业建筑无疑是具有领先性优势的。对每一项建筑工程来说，有技巧性的、创新性的方案，包括形式、材料、色彩、从内而外每个细节都体现出完整、清晰的观念。工业建筑由于其特殊性在追求绿色建筑的创新方面更具优势。新的材料、形式、构造细节等，都可以在绿色工业建筑中得到尝试创新，在这一方面，工业建筑面临的不仅是巨大的挑战，同时也是巨大的机遇。

3 发展可持续发展的绿色工业建筑

3.1 绿色建筑的发展成为社会主流

绿色建筑这一概念源自20世纪60年代，当时主要聚焦于建筑技术发展的研究，希望通过技术的进步取得建筑节能领域的发展和突破。绿色建筑关注的范围，既有新型建筑材料的研发和既有构造节点的创新研究，也有新型建筑结构体系的探索和可再生能源的利用等诸多方面。随后数十年，关于绿色建筑的实践在世界很多国家展开，众多的研究成果包括建筑节能技术、绿色种植技术、可再生能源技术、新能源技术、循环再生技术等逐渐应用于建筑实践。时至今日，绿色建筑的发展已经成燎原之势，遍布全球。

3.2 绿色工业建筑中离不开设计

工业建筑的绿色节能设计不是一个单独学科，是一个设计与实践结合的过程，是一个系统工程。这个工程要求从前期的规划中就考虑建筑的低碳策略，将绿色、低碳、节能、环保等概念引入，并贯穿到整个设计之中。设计伊始就应该有各专业工程师介入，共同制定建筑的绿色计划。例如，如果暖通工程师最初没有介入的话，后期往往是很多补救的措施，这些措施将难以成为最优化的措施，进而造成浪费。

以建筑节能为例，节能设计首先要有节能设计的目标，目标的设定应该是科学合理、符合经济发展水平的，同时，节能设计的目标又要具有一定的前瞻性和长远观点。这个目标，除了满足国家规定的节能百分比要求外，还可以根据项目特点提出更高要求。只有不断的提出更高要求，才能不断取得突破和超越；在指定节能目标的基础上，要综合各方面因素，选取最合适的节能技术和策略，这一步则是最为关键性的，是决定性的。同时，建筑节能的技术需要合理组织、灵活运用，不能简单堆砌或者顾此失彼。没有合理规划的节能措施往往难以达到节能的目的，反而造成资源和能源的浪费。

4 大力发展绿色工业建筑

早在2010年6月，我国《绿色工业建筑评价导则》就已经编制完成，并于同年8月由住建部批准颁布。在此《导则》基础上，由机械工业第六设计研究院会同中国建筑科学研究院等14家单位参编的《绿色工业建筑评价标准》已于2011年通过审查，2013年8月发布，2014年3月1日起实施。该标准在世界上首次提出“绿色工业建筑”的概念，抓住了工业建筑的特点和共性问题，并为各行业工业建筑进行绿色设计提供了有力依据和评价标准。该标准针对工业建筑的节地、节能、节水、节材、室外环境和污染物控制、室内环境与职业健康、运行管理等方面提出了评价标准。其中，关于室内污染和职业健康部分的评价标准，是《绿色工业建筑评价标准》的创新之处，反映了以人为本的精神。

4.1 绿色工业建筑与节地

随着城市化进程加快，我国大量土地资源消失，建设项目中节地的要求也越来越突出。绿色工业建筑节地，首先要充分研究工业生产形式以及内部的物流特点，再以此为依据进行合理规划设计，充分利用有限的土地资源；其次，设计合理高效用地的单体建筑也非常重要。要地上、地下统筹考虑，充分考虑立体空间的应用，打破以往工业建筑以单层空间为主的思维，充分研究、科学论证，做到疏密得当、简洁高效；第三，要充分利用非耕地类的土地如荒山、荒滩、劣地等，尽量不占越来越宝贵的耕地资源；第四，在工业建筑设计中，要合理处理建筑物内产生的废弃物、污染物，以免污染周边耕地，这也是节地的重要体现。

4.2 绿色工业建筑与节能

能源节约和新能源的开发是解决当今能源危机的两个重要方面。因为建筑的能耗占到全社会能耗的30%～40%，因此，建筑领域的节能在整个社会的节能中至关重要。

工业建筑在节约能源方面，具有较大的潜力。在绿色工业建筑设计中，能源消耗应该成为一个重要设计目标参数，这个参数决定着工业建筑设计从最开始选址到正常运行的每一个细节：在总体规划和选择结构形式中，要明确地根据太阳的方位来判断；要将气候条件和拟采用的绿色技术相结合；要合理组织流线以减少交通方面能源消耗；要充分利用工业建筑运行过程中的采暖通风空调以及生产过程中产生的废热为生产服务。总的来说，优秀的绿色工业建筑内部仅仅需要很少的机械或者人工采暖、通风和采光。

关于绿色工业建筑的节能，建筑师应形成以下认识：首先，最便宜的能源其实就是好的节能设计方案，好的节能设计方案是最佳选择；第二，因为要充分利用被动式太阳能。而且，现代工业建筑往往有条件充分利用太阳能采暖、自然通风等被动节能措施；第三，有条件时，优先使用可再生能源。尽管目前可再生能源相对昂贵且效率不及常规能源，但可再生能源的使用能够节约石化矿物能源且环境污染小。就太阳能应用来说，尽管目前应用太阳能比较昂贵，但使用太阳能仍然是值得的。目前，国外很多绿色工业建筑在设计中尝试用技术方法将可再生资源转变为电能、热能等建筑消耗的能源，实现了太阳能建筑设计一体化。例如，在屋顶安装太阳能光电装置和风力涡轮发电装置，将太阳能和风能转化为电能等，实现建筑自身能源供给平衡，即建筑运行不再需要额外的能源供应，甚至建筑自身产能大于消耗，并能将剩余的电能输送给城市电网。

绿色工业建筑节能主要是外围护结构的节能，包括屋顶、外墙、门窗等部位。在这些部位，要优先采用绿色环保建材作为保温隔热材料，以起到节能作用。高性能保温隔热材料一方面可以减轻建材的使用量，另一方面也能减轻建筑结构自身重量，减少热量损耗和资源损耗。同时，建材使用量降低可以加快施工进度，节约了人力资源。

4.3 绿色工业建筑与节水

水资源短缺已经成为世界性问题。据有关资料，我国人均淡水供应只有2000m3，按照世界银行标准（世界平均水平是3000m3）属于缺水国家。同时，我国人均淡水供应正在急剧减少。另一方面，我国淡水资源分布极不平衡，南方较为充足而北方严重缺水。还有一点不容忽视，由于以前粗放式的发展，我国大部分河流和湖泊等天然水源均受到不同程度的污染，有超过6亿人口正在饮用被污染的水。

对于绿色工业建筑的节水，要从开源、节流、高效利用和创新利用4个方面考虑。开源方面，主要是提高非传统水源利用率，工业建筑一般所占区域大，建筑层数低、屋顶面积大，同时地面铺装面积大，雨水完全靠自然渗透是不现实的，反过来，将屋顶、硬质路面、广场等区域的雨水进行收集、储存、净化，将会是一笔不小的资源；节流方面，主要是减少水资源流失和浪费；高效利用方面，是指利用技术创新，安装节水型设备和器材，正确、科学地设计城市管网，使水资源的利用更加高效合理；创新利用方面，是指依托技术创新，加强水的循环使用。可以通过污水、废水净化系统、中水系统等设置达到这一目的。

4.4 绿色工业建筑与节材

根据法国《环境建筑报》，绿色建筑材料可分为以下5个类别：材料有利于环境；不含有某种有害成分；可减少建造、维护、拆除过程中的环境影响；建筑运行过程中对环境影响；有助于形成安全而健康的室内环境。绿色建材的宗旨是保护人体健康、保护环境的。绿色建材在生产中，采用清洁的生产技术，大量使用工农业或者城市废弃物，尽量少用天然资源和能源，生产出的建材无毒、无污染、无辐射，有利于人类身心健康和环境保护。

目前，业内绿色建材主要有以下三类：首先是一些传统绿色建材，如钢材。这类建材的特点是可回收、可循环利用。虽然材料的生产消耗了大量能源，但材料的重复使用有利于节材节能；其次是用工业生产和建筑废弃物为原料在经济合理的条件下制造的建筑材料，如利用建筑废弃物现场制造各种砖材。据报道，我国某企业研发出一种移动式建筑垃圾处理——制砖组合生产线，即移动制砖工厂。该生产线将建筑垃圾处理移动破碎站与移动制砖机配套，把“砖厂”移动到拆迁和施工现场，现场制作道牙砖、植草砖、广场砖等十几种市政用砖。这类建筑材料的特点是既获得了新的建筑材料，又消化了大量废弃固体垃圾，一举两得，实现了可持续发展；第三类是新研发的各种新型绿色建材。这类建材主要特点是在某些方面有着很强优势，如保温方面。对于新型建材是否能够推广，还要综合各方面因素由市场进行判断。对于建筑师来说，一方面在设计中要积累材料信息，在经济合理的情况下积极使用新型绿色建材，同时，也要加强甄别能力，防止因为绿色建材鱼龙混杂而失去判断力。

4.5 绿色工业建筑与职业健康

传统工业建筑中一般都有大量余热和烟尘散出，大量化工类工业建筑不断排出大量酸、碱、盐等腐蚀性物质或者有毒、易燃、易爆气体，还有很多工业建筑内部时刻产生大量电磁辐射，对人体健康产生严重威胁。现代绿色工业建筑设计中，要紧紧围绕以人为本的原则，不仅要关注人在工业生产过程中的身体健康，还要关注人的精神健康，力争创造宜人、舒适、高效的绿色空间。在这里，不仅仅生产活动能够高效有序进行，人与人之间的交流沟通也能够得到满足。具体设计时，要打破传统观念的束缚。例如迪斯·乔比恩建筑事务所设计的法兰克福奈尔曼售后服务部中，企业决策者和建筑师力求给广大员工提供积极的趣味性空间。整个设计强调自然采光、自然通风的重要性，并且按照人员规模和比例精心设计建筑结构，同时为员工设计了精彩的生态休息大厅作为交流的场所；再例如德国诺伊格鲍尔与罗斯设计的格特拉克研发中心，设计理念强调建筑的开放性、交流性。在建筑师的精心设计下，该建筑内部各部门之间清晰可见，视觉上形成沟通。

4.6 绿色工业建筑与环境保护

对于工业建筑来说，真正的“生态建筑”几乎是不存在的，这其实是个伪命题，因为生态建筑本身是不破坏自然环境的。但建筑总是会形成对环境的破坏，工业建筑的破坏往往更加明显。对于工业建筑来说，尽可能地减少因为建筑存在带来的环境污染、将因建筑的存在而对环境产生的负面影响减少到最小就是生态。值得期待的是，绿色工业建筑有可能采取科学高效的绿色措施来达到节约资源和避免浪费的效果。同时，在工业区规划时，要考虑到对基地内部生物群落的影响，尽可能地使绿地联通，保护生物群落以及生态走廊。再例如，工业建筑要避免在一些特殊地区建设，如生态敏感区、动植物保护区、水源保护区以及历史文化保护区等。

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