黄 哲
(长江大学城市建设学院,湖北 荆州 434000)
据国际能源机构(IEA)全球建筑物跟踪报告数据,2021年,建筑物的运行占到了全球能源消耗的30%,碳排放则占能源部门总排放量的27%,其中8%是建筑物的直接排放,19%是建筑物中使用的电力和热力生产的间接排放。如今,全球各国建筑最低性能标准和建筑能源法规的范围和严格程度都在增加,在建筑中使用更高效和可再生能源技术的速度也在加快。如何更有效地降低消耗、减少污染,尽可能地避免建筑建造和使用过程对周围环境造成影响,成为绿色建筑设计的主要目标[1-2]。基于此,各国也纷纷出台了相应的绿色建筑评价标准,以指导绿色建筑设计,旨在建筑设计过程中积极推广低耗能、低排放的工艺技术措施,有助于减少污染、保护自然资源和防止环境劣化,同时,减少建筑运营商在水和能源上的支出,并提高人员生产力[3-4]。本文将重点介绍有关绿色建筑评价标准和各项指标内容,为绿色建筑的设计提供指导。
为了建造对环境负责和节约资源的建筑物,世界上许多国家制定了评估建筑物环境性能的绿色建筑评价标准并付诸实施。大多数绿色建筑评价标准包含对节能产品、可持续材料和环境友好型建筑的指导方针[5],同时还提倡使用可回收材料和提升室内空气质量。
第一个绿色建筑评价标准是1990 年在英国建立的建筑研究机构环境评估方法。美国绿色建筑委员会在2000 年3 月首先提出了能源与环境设计领先体系。随后几十个绿色建筑委员会组成的联盟,即绿色建筑委员会,逐渐发展成为与一个政府合作的组织,为建筑行业向可持续发展方向转变提升指引。其中一些组织已经建立了自己的一套绿色评价标准,如表1所示。
表1 世界各国主要的绿色建筑评价标准
其中,LEED 和BREEAM 系统不论是在国家甚至是国际层面都是最成功的,这两个体系已经被其他国家作为绿色建筑标准的典范。比如,LEED项目已经在50 多个国家认证了10200 多个项目,总面积达18 亿平方英尺。CASBEE 则覆盖了4000 个项目和3000 万人口,DGNB 在德国及国外认证了200 多个项目。同样,我国颁布了一套绿色建筑评价标准,采用三星级的评价方法,共包含五项内容,以达到“人与自然和谐共生的高质量建筑”。
所有绿色建筑标准都有类似的目标:即在建筑的整个生命周期内,尽量减少新建和现有建筑对环境的影响。与传统建筑项目相比,使用绿色建筑评价标准通常会增加初始成本,但减少了建筑的建造、运营和拆除对环境的影响。在整个建筑的生命周期中,在能源和水资源等方面的节约可降低后期成本,绿色建筑的能源效率可以提高30%,用水量可以节省30%~50%,建筑产生的固体废物减少50%~90%。
绿色建筑评价标准对绿色建筑设计有指导作用,标准体系的指标内容主要包括水资源质量、场地设计、能源与环境、室内环境质量等,下文将对以上指标的实际应用进行介绍。
在LEED、BREEAM 和DGNB 等绿色建筑评价标准中,“节水与水资源利用”是一项重要的二级指标。一般可通过使用人数、次数、灌溉量和清洁量计算得到基准用水量与使用非传统水源量,最终得到节水等级分数或百分比。美国LEED、英国BREEAM 和德国DGNB对水资源利用指标占总分的比重要求分别为11%、6%和2.3%,我国要求为8.3%。
美英德的绿色建筑评价标准对建筑节水功能提出了更高的要求,重点关注废水和雨水的有组织排放,可见节水措施在绿色建筑设计中占有重要的地位。在设计过程中对于雨水的收集和水循环系统,可采用双管道来实现,主要目的在于控制用水量,及时收集和处理废水,合理进行水资源的二次利用。
在建筑设计过程中,“绿色”和“低碳”往往是两个密不可分的概念。在美英德的绿色建筑评价标准中,将碳揭露指标权重占比确定为6.0%、9.0%和7.4%,而我国标准是基于碳足迹的概念,通过生命周期评价理论,确定了碳揭露指标整体评分权重为5.4%。生命周期评价理论是建筑碳足迹领域的一种有效的评价理论,可针对水泥、钢材和预拌混凝土在生产过程中的物料和能源方面的消耗进行分析,要求绿色建筑设计过程中,通过实施建筑节能标准,降低建筑材料生产过程和投入使用过程中的碳排放,推广新能源及相关技术的应用。
采用被动式保温隔热系统可调节建筑能源使用率。被动式能源利用措施,可在任何气候下利用太阳能或者采用特殊建材吸收外界能量,降低供暖成本和减少二氧化碳排放(如图1所示)。
图1 碳排放占比
此系统只需安装少量的设备,即可减少调节温度所需要的成本。一般采用改变朝向、设置双层玻璃、屋顶喷漆和通风采光等方法,无需大量的电力支出,即可节省5%~10%的成本,同时设施维护成本也很低。具体的设计取决于太阳和风的方向和强度,环境温度、湿度等,不同的设计适合于不同的气候。
“建筑节地与室外环境”是绿色建筑评价标准中的主要内容之一,涉及到选址、安全性、排污和采光等方面的要求。其中有关节地项目的评价指标包括人均居住用地、容积率和土地使用效率等。对于居住建筑,需要防止设计过大的土地资源人均占有率,可通过增加绿化空间来提升舒适度,改善温度和气候等建筑的生态环境。对于公共建筑,绿色建筑评价标准支持通过设计较高的建筑容积率、开发地下空间和优化设计布局。
室外环境方面,绿色建筑评价标准重点关注光线、噪声、通风和温度等几个方面。采用玻璃幕墙和光线放射率较高的材料容易造成光污染,安装过强的夜间照明装置也会引起人的眩光,导致安全隐患。环境噪声方面,首先进行噪声监测,随后可采取绿化设计和噪声屏障等合理的隔音降噪措施。在通风和温度控制方面,标准中要求根据风的方向、渗透等流体动力学知识,模拟不同的风环境以完成合理的规划和布局。此外,在屋面和道路等项目上采取遮阳降热的措施,降低热岛强度。
本文介绍了绿色建筑评价标准的形成过程,并对水资源质量、场地设计、能源与环境、室内环境质量等指标体系的主要内容进行了分析。在绿色建筑评价标准的指导下进行绿色建筑设计,不仅降低了建筑建造过程中对能源和水资源的消耗,还防止了大量温室气体造成的空气污染,为推进建筑行业绿色可持续发展作出了贡献。