面向全寿命周期的绿色建筑设计探究

王玮

（湖南大学设计研究院有限公司湖南长沙　410000）

面向全寿命周期的绿色建筑设计探究

王玮

（湖南大学设计研究院有限公司湖南长沙410000）

工程设计是项目建设的关键工作，设计阶段的成本优化也是建设全过程成本优化的重点。在设计阶段开展全寿命周期设计，可突破传统设计模式的桎梏，使设计阶段的优化不仅仅停留在“工程结构设计优化”上，有助于建设资源节约型、环境友好型工程，从而实现全寿命周期系统的最优化。

全寿命周期；绿色建筑；设计研究

引言

资源的稀缺性和基础原料的不可再生性制约了全社会生产成本总额的支付能力，同时随着社会的发展和文化生活水平的不断提高，要求社会持续增加高质量的商品供给。在资源有限的条件下，节约生产成本，提高资源利用率，提升全社会的生产力水平，成为广义的建设项目全寿命周期费用控制要考虑的内容，是建设项目全寿命周期费用研究的最高层次。

1　绿色建筑的设计趋势

绿色建筑是一个宏观的概念，其中涉及到的很多问题都不应停留在个体建筑上，建筑师应该着眼大局，将其放在城市整体规划中进行思考；绿色建筑中出现的许多技术问题，比如污水处理、太阳能的采集和利用，不仅仅是建筑专业范围内的问题，还需要建筑师和其他专业的工程师相互配合，共同解决。从设计目标上看，绿色建筑在满足功能和空间需求的前提下，还应该强调节约资源、减少污染。设计师在工作中应该遵循绿色建筑的基本原则：尊重自然，强调建筑与自然的协调统一。应该尊重当地的生态环境，增加对自然环境的理解，使人们的行为与自然环境的发展协调统一起来。因地制宜，高效地利用自然资源，正确处理节能、节地、节水、节材、环保及满足建筑功能之间的辩证关系。建筑师在建筑过程中，应当注意结合公众需要，按照当地的气候采取相应的设计策略、利用简单的实用技术、使用节能的建筑材料。加强资源节约与综合利用，减轻环境负荷，营造舒适与健康的环境。避免使用易破坏环境、产生废物的建筑材料；完善建筑空间的灵活性，坚持越小越好，将建设运行的资源和不利因素降到最少；减少建筑过程中对环境的损害，为所有人提供舒适的空间环境。

2　开展全寿命周期设计的作用

建设项目的成本涉及建设项目的全寿命周期，在项目投资决策中要对拟建项目的必要性和可行性进行技术经济论证，通过方案比较决定项目是否实施，在什么地方兴建，采取什么建设方案等。生命周期分析有四个步骤：确定目标与范围、分析清单、评价影响、评价改进（见图1）。在现行的基本建设程序中，通过编制项目建议书和可行性研究报告来完成上述工作。但由于编制深度的局限，在项目决策阶段，项目费用编制中所采用的数据多为相关指标性数据，即多为定性考虑来实现项目周期寿命的成本控制，无法具体量化来直观地进行分析比较。

图1　全寿命周期分析的技术框架图

在项目设计阶段，要形成指导项目实施的最终文件，需达到“按图施工”的设计深度。①设计方案的优劣对建设项目全寿命周期费用的影响显著，直接影响建设项目的投资效益。据有关资料显示，项目实施和使用过程中所发生的问题中，超过70%都和设计阶段的工作有关，具体表现为以下三个方面：a.在施工图中，要确定建筑、结构的具体内容，确定建筑材料的品种、级别，确定生产设备的型号、数量、负荷、性能参数等相关内容，这些都直接影响项目的建设成本。b.设计深度是否考虑到位、各建筑构件是否完全吻合、建筑空间是否完全符合设备安装和使用的要求、套用的专业标准图集是否完全符合项目特点等设计质量问题都间接影响建设成本，往往引起停工、返工，甚至造成质量事故和安全隐患，从而引起成本费用的巨大浪费。c.设计的功能是否完善、工艺是否合理先进等设计质量问题，直接影响项目使用阶段的运行费用，甚至出现刚建成就面临生产改造的尴尬局面，造成能源和资金的浪费。通常情况下项目的运行维护等使用费用在项目全寿命费用中的比例较大，使用费用的控制也是考量设计方案优劣的重要指标。②在设计阶段，需达到按图实施的设计深度，也就提供了把所有成本因素具体量化的必要条件。对各项成本量化的全寿命成本进行分析比较，可以直观地选择最优设计方案。合理的设计可使建设项目的全寿命周期费用最低。

3　项目全寿命周期设计的主要内容

项目全寿命周期设计的主要内容应包括以下七个方面：①设计方案须具备安全可靠性，设计方案需满足相关技术标准，保证工程项目在全寿命周期内稳定可靠运营。在突发偶然时，仍能保持必要的基本功能正常，不发生事故。②选择设计方案时，要优先选择便于施工的方案，尽量减低施工难度。同时考虑项目周边的条件，选择可就近采购的材料设备，以保证项目的顺利实施，节约成本。③实现全寿命周期费用最小化、效能最大化，追求项目综合经济效益的同时，追求社会效益的最大化。④设计方案需满足环保要求，尽量使用环保绿色材料，设备和材料尽可能做到可重复利用，同时具备可回收性。减少项目实施和使用过程中的环境污染和对周边环境的影响。做到项目寿命期结束后可尽量恢复项目所在地的生态环境。⑤设计方案需方便日常维修和检修，减少大修理次数，尽量避免停产检修，保障项目能持续稳定运行。⑥设计方案应具备一定的前瞻性，并预留可扩展的空间，尽量满足项目功能的持续改进要求，保证项目与社会能够同步发展，延长项目的使用寿命。⑦设计方案需满足防灾减灾的要求，具备必要的抵御灾害的能力，能够在灾后快速恢复项目功能，降低灾害带来的损失。其中①～③项是工程必须满足的基本要求，④项要求工程在全寿命周期内与周围环境相和谐，⑤～⑦是科学发展观、可持续发展观等工程指导思想的要求，是项目建设的最高层次。

4　面向全寿命周期的节能建筑设计

面向全寿命周期节能建筑设计的程序主要包括确定设计目标、初步方案构思、备选方案设计、寿命周期评价、分析改进与确定最佳方案等，他们构成了一个反馈系统并不断的互相交互信息。基于全寿命周期的建筑设计程序图见图2所示。

图2　基于全寿命周期的建筑设计程序图

（1）确定设计目标。确定设计目标就是要保证建筑在全寿命周期内具有节能、可持续发展、生态化和绿色化四项基本特点，然后根据不同类型的建筑制定相应的目标，要实现如前所述的目标并确定合理的系统边界。如何确定可靠合理的设计目标就需要设计者具有丰富的经验，实地考察并在熟悉客户需求的基础上计算成本，实现环境效益与经济效益的平衡，不仅保证可持续发展的节能要求，又能保障消费者的权益。

（2）初步方案构思。根据确定好的设计目标，采用功能分析法和创造性思维法构思若干个初步方案。初步方案不需要受太多约束条件的限制，重点是得到可供选择的多种设计方案。面向全寿命周期的节能建筑设计需要考虑从始至终的成本核算，风险评价等，虽然初步的方案构思可能会产生很多不合理的构思，但良好的质量安全风险评估和管理体系的引入可以约束设计者在合理的范围内确定好目标。

（3）备选方案设计。备选方案的选择是在遵循节能设计准则的基础上采取一定的技术措施，将构思方案明确，并了解实现初步方案的原材料采购、设备选型、方案构造等，同时初步的施工方案也要尽快确定下来，为下一步的正常运行提供有力的保障。备选方案不局限于一个，可以是多个，从而在优选方案遇到困难时提供支持。

（4）寿命周期评价。通过系统的分析方案并综合设计理念，得到了初步优化的备选方案，需要对设计方案进行综合评估以考察它的实用性。虽然理论相对于实践只可作为参考，但优秀的设计方案评价可以有效避免实践中出现的极端问题和突发问题，其中寿命周期评价是解决这一问题的最有力的手段，它主要包括清单分析和影响分析。

（5）分析改进，确定最佳方案。通过寿命周期评价的分析评判结果，对原方案进行反馈改进，发现问题，找到设计过程中最易出现的风险，进一步优化，使方案更合理，更完善，最终实现全寿命周期节能建筑设计的最佳方案。

5　结束语

建筑工程设计是关乎国计民生的大事，资源的日益紧张及生态环境的污染，未来的建筑必须能够满足房屋建筑的施工和使用与资源、环境之间能够相互协调、可持续的发展，绿色建筑设计是未来发展的必然趋势，这符合科学发展观的要求，符合社会和自然的发展规律，可以预见，绿色建筑设计的推广一定会为我国的建筑领域带来革命性的变化。

[1]张希黔，林琳，王军.绿色建筑与绿色施工现状及展望[J].施工技术，2011（05）：63.

[2]吴向阳.绿色建筑设计的两种方式[J].建筑学报，2007（09）：52.

[3]叶祖达.我国绿色建筑的设计技术选择分析[J].现代城市研究，2013（11）：31.

TU201.5

A

1673-0038（2015）03-0007-02

2015-1-3

王玮（1972-），男，工程师，本科，主要从事建筑设计方面的工作。