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Abstract: The green ecological residential building healthy environmental protection has become the development trend of modern residential buildings, this paper makes a detailed analysis of the practice of architectural design, describes the basic characteristics and design points of green ecological residential construction, and analyses the thinking of building design of green ecological residence with regional characteristics. Practice has proved, the green ecological residential building is the future of building sustainable development direction.
Key words: residential green ecological residential district; planning; design of residential buildings; energy saving and environmental protection
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
近几年, 我国住宅市场发展迅速, 住宅设计从生存型逐步向功能型、舒适型转变,开始出现体现人文关怀、节能环保、科技创新理念的住宅。绿色生态住宅充分利用环境自然资源, 以有益于生态、健康、节能为宗旨,确保生态系统的良性循环,确保居住者在身体上、精神上、社会上完全处于良好状态,从而实现人与自然的融合,建成人与自然双赢的住宅。笔者通过对某住宅小区建筑设计的分析, 从生态住宅的组成要素、生态住宅的类型及特点,对绿色生态住宅进行了讨论,并提出了建设生态住宅的建议, 旨在为今后的绿色生态住宅建设提供借鉴与参考。
1住宅区规划设计
建筑物布局不合理,会导致居住区局部气候恶化。当建筑师们在对建筑住宅区进行规划时,更为常见的做法是过多地把注意力集中在建筑平面的功能布置、美观设计及空间利用上,而很少考虑高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响。事实上,良好的室外风环境,不仅意味着在冬季风速太大时不会在住区内出现人们举步维艰的情况,还应该在炎热夏季有利于室内自然通风。从这一点上来说,在规划设计中仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法显然是不够的。同时,住宅区周围建筑的热环境不仅和气流流动有关,同时还和住宅区建筑周围的辐射系统有关。受住宅设计中建筑密度、建筑材料、建筑布局、绿地率和水景设施等因素的影响,住宅区室外气温有可能出现“热岛”现象。“热岛”现象在夏季的出现,不仅会使人们高温中暑的机率变大,同时还促使光化学烟雾的形成,加重污染,并增加建筑的空调能耗。合理地建筑设计和布局,选择高效美观的绿化形式( 包括屋顶绿化和墙壁垂直绿化) 及水景设置,可有效地降低热岛效应,获得清新宜人的室内外环境。
特别值得指出的是,绿色住宅不等于简单地提高绿化率,如果住宅区绿化仅仅使用大规模绿地而不考虑与林地、水景设施以及自然通风等手段有效地结合起来,不仅不能充分发挥林地在改善室外热环境方面的巨大作用,还会把大量的金钱浪费在绿地浇灌上,可谓得不偿失。在绿化系统设计中如何改善住宅区室外环境,除了避免以上误区外,还应做好两个方面的工作: 一是合理选择和搭配绿化植物和水景设置,要与整个小区的热环境设计协调起来,除了给人以视觉上的美感外,还应充分发挥植物、水在改善住宅区微气候方面的作用。二是设计中要以人为本,如果绿化设计的最后结果是把人和绿色隔绝开来,仅仅“可以远观而谢
绝入内”是不可取的。
图1- 垂直绿化
图2-架空层绿化
2 建筑单体设计
住宅建筑护结构布置,这里主要是指外墙和外窗等围护结构的布置,体型系数这一概念并不能充分反映护结构对建筑物热环境的复杂影响。实际上,对于不同朝向角和倾角的外墙和外窗,由于当地主导风向的不同而造成渗透情况的不同,外表面的对流换热系数也相差很大,接受的太阳辐射随着时间变化
而千差万别,夜间背景辐射状况也不相同。住宅建筑自然采光有利于人体健康和提高工作效率。在住宅区规划与单体设计中需仔细考虑遮挡和自遮挡对自然采光乃至建筑物热环境的影响。好的小区规划,能使绝大多数居民拥有充足的日照时间,有利于减少空调能耗的需求,改善居住环境。
3 建筑物的内外环境控制系统设计
住宅区规划应有效地设计防噪系统,如将住宅区和主要交通干线相隔绝,防止主要交通干线的噪音传过来。污染控制问题也需重视,建筑物内部空气质量不好,一定是与室外空气污染有关,而通过有效的绿化、有效的组织建筑周围气流流动,可以改善室内空气品质。在设计初期,技术人员就应该深入现场进行调研和测试,检验当地的噪声或污染是否符合标准。如果不能满足要求,一定要采取相应的补救措施。在居室防噪设计中,可考虑采用错开设计的双层玻璃窗,既能有效降低噪声,又不影响自然通风的利用。在绿色住宅建筑需综合考虑三个方面的因素,其主要技术的具体利用体现在以下几个方面:
3.1节能技术措施:合理的布置住宅建筑朝向和楼距,使住宅建筑尽量自然通风和天然采光。对住宅建筑围护结构采取隔热、遮阳措施,减少建筑的能耗需求。室内采用节能灯、变频电梯等高能效比建筑供能、用能系统和设备,同时优化用能系统,采用能量回收技术。在设计中尽量使用绿色能源技术,如使用太阳
能、风能、生物质能、地热能等可再生能源。另外现在使用较多的天然气这种清洁能源,也较好地减少了二氧化碳的排放。
3.2节地技术措施:小区规划时充分利用与合理开发地下空间,同时合理地向空中发展,向空间要面积。住宅建筑单体地面采用架空设计,增加地面公共活动空间及绿化面积。对小区用地合理选用废弃场地进行建设,尽量不要占用好的土地资源。
3.3降低环境负荷技术措施:在规划阶段进行日照、采光和声噪分析,满足人们舒适性要求。利用园林绿化和建筑外部设计以减少热岛效应,尽量减少建筑外立面和室外照明引起的光污染,维持土壤水生态系统平衡的雨水回渗。在小区环境设计中选择适宜气候和土壤条件的乡土植物,采用包含乔、灌木的复层绿化,采用生态绿地、墙体绿化、屋顶绿化和垂直绿化等多样化的绿化方式。在住宅后期装饰中采用绿色建材,减小对室内环境的污染。
3.4节水技术措施:按照项目条件进行整体规划,综合利用各种水资源,并进行可行性、经济性和合理性分析。在设计阶段,确定各种水资源利用方案,分质供水,进行水量平衡分析,充分挖掘中水和雨水的利用潜力,充分挖掘雨水与景观的优化结合,充分利用先进的节水技术和节水设备。充分利用非传统水源,根据场地特征,充分收集雨水,处理回用。充分处理污废水达标后回用,这些处理后的低质水可以用于绿化、浇洒道路、景观补水,以及用于洗车和冲厕等。同时,在使用中减少管网漏损,采用优质管材和连接部件,控制安装质量。住宅建筑采用节水型器具及设备,以及水质保障措施。苗木灌溉采用高效的节水灌溉方式。
3.5绿色出行技术措施: 小区规划时合理减小小区出入口与公共交通站点的距离。在道路两旁留有充足的绿化空间,多种植乔木,有利于绿色出行,促进使用绿色交通工具。对于绿色住宅建筑的认识,有必要澄清以下误区,使大家更加以一种平和的心态看待它。
3.5.1 绿色住宅建筑并不是昂贵的建筑,很多的开发商在具体的开发过程中比较看重这个问题。绿色住宅建筑强调材料可循环使用和充分的本地化,从而有可能实现最低成本的节能。一般认为,绿色住宅建筑不会比普通住宅的投入大很多,大概也就是15%。根据斯坦福大学的研究,绿色建筑比一般的建筑成本并没
有提高,尽管有些绿色建筑采用了太阳能,并且鼓励全面进行材料的创新、技术的创新,但由于用了可循环的材料,总的成本折算起来还是比较低的。相对于普通建筑,眼下“绿色住宅建筑” 的增量成本约为200 元/m2 至400元/m2,但从全生命周期成本核算来看,“绿色住宅建筑”的成本并不一定会比普通建筑高,
甚至还会有所降低。而从综合生态效益、居住舒适度考量,“绿色住宅建筑”更具性价比。
3.5.2 绿色住宅建筑不是仅有绿化的居住建筑。 “绿色建筑”的确对园林、绿地面积有着严格的执行标准,比传统建筑给居住者更多的绿色自然感受。但绿色的感官感受并非全部,“绿色建筑”是生态住宅、节能建筑、环保住宅、健康住宅的和谐统一体。
关键词:绿色建筑设计;数字技术;方案设计研究
作者简介:翟炳博,北京市建筑设计研究院有限公司创作中心建筑师,徐卫国,清华大学建筑学院教授,博士生导师
关于数字技术辅助绿色建筑设计,国外学界在其理论基础及技术路线等方面已有一定讨论。该领域可被看作是设计方法的另一切入点,对我国目前推进可持续发展方针和建筑领域语汇的多样性来说均具有切实意义。
一、数字技术辅助绿色建筑设计的理论基础
1.传统绿色建筑设计特征
传统的绿色建筑设计,建筑师无法仅从经验或审美来判断方案的节能与否,因此使用相关软件平台以模拟分析的方式对方案进行评测成为了绿色设计的关键之一。[1]绿色建筑设计的一般技术路线,往往是通过专业软件进行建筑室内外物理环境(如风、光、热、能耗等)的模拟,并将结果数值量化对比,以此评估方案的生态合理性。然而,有关生态性能的评测一般在整体设计的后期开展,如节能计算多在施工图设计阶段应用。[2]因此绿色建筑设计中的“模拟”环节完全沦为方案完成后的评价与检验工序,并未将其有机地纳入设计前期,性能评测工具失去了对建筑方案应有的指导意义,[3]使生态设计效率变得较低。尼尔斯·拉森(NilesLarsson)在GreenbuildingChallenge2000中提到一种建筑设计同性能评测模拟相结合的工作流程,[4]其中建筑初步设计被描绘成一种循环往复的过程—概念模型的各类能耗模拟及结构、机电工程师的评价意见等形成一系列“反馈信息”来对方案提出修正建议。此过程经多次反复,可被看作是一种“循环设计”,其本质在于强调“数据反馈”的重要性。
2.数字技术特征
较有代表性的参数化技术,核心在于“关联模型”(抽象的机器)[5]的构建。一般来讲,Rhino、Maya等参数化软件在其早期开发时都定义了一种被称作“记录建构历史(recordhistory)”的功能,可被看作是“关联性”的体现和参数化技术的早期雏形。当几何体在软件中被描述时,不同维度间往往遵循这样一种规则—“低维构建高维,高维提取低维①”,所谓“记录建构历史”记录的则是这种规则下的具体“关系”。当模型建立过程中每一步“关系”均被记录时,改变初始几何信息而最终结果相应变化,这就是参数化系统基础所体现的“关联性”。传统的建模软件平台即使拥有记录建构历史的功能,也相对局限,当今普及最广的参数化平台Grasshopper,其前身名为ExplicitHistory,意为“清晰完整的历史”,即构建完整的“关联模型”。因此,参数化技术可以被概括为“关联模型”(图2),模型一端提供各类输入数据,被用于指导不同类型的操作并在记录关联的前提下不断传递,最终输出一系列设计结果。该“关联模型”的核心即“关联性”(as-sociative),其在对“过程”和“数据”的控制方面体现较大优势。
3.数字技术运用于绿色建筑设计的优势
绿色建筑设计可被看作一个信息不断反馈、循环的过程(图3)。这种循环的两端分别是建筑设计和评测体系(软件性能模拟、工程师建议),一方面建筑师提供多种可能的预选方案并传递给评测系统,另一方面评测系统将运算、模拟结果数据进行反馈。在这种“循环设计”过程的操作下,建筑方案被不断分析、评价、反馈、选择并最终得到优化。理论上看,这种性能评测同建筑方案相结合的“循环设计”形成了一种完整统一的“绿色建筑设计”技术路线,但在实际方案推进中,建筑设计同绿色技术评价两部分仍是互相脱节。无论是单一方案模拟评测还是多方案对比,建筑设计同技术分析两者间存在的仅是操作上的先后关系。数字技术在绿色建筑设计领域的介入则从根本上消解了方案设计同测评分析间的“时滞性②”,对其“循环设计”过程和数据的传递进行更为有效、高效的控制。在参数化关联模型中,“数据”本身可由“循环设计”中的评测体系反馈得来并被不断驱动和传递,同时通过关联模型对原有方案进行优化或生成新的设计备选方案。关于评测体系反馈得来的数据,笔者认为目前其同参数化关联模型结合有三类思路。
二、数字技术辅助绿色建筑设计的技术归纳
1.性能评测数据的“可视分析”
实质是在参数化关联模型中加入“生态评价模块③”并链接各类生态分析软件,提取评测结果数据并将之反馈至关联模型,以“数据可视化”(如色彩过渡等)的方式对方案进行反馈和评估,设计师可依此调整方案。严格来说,参数化平台的结果数据可视化并不能完全体现数字技术介入的优势,一是目前绝大多数性能评测软件均具有分析数据后处理(可视化)的功能,二是即使数据在参数化平台可视化,但其并未纳入关联模型系统,无法体现数字技术对信息传递的控制。然而,在Grasshopper等参数化平台中的确存在一部分插件来实现生态模拟数据的可视化,其意义是“统一平台界面④”。同直接使用评测软件进行生态分析相比,参数化平台下的结果可视化有利于设计师对方案的直观判断。因其可在设计推敲的同时得到相应的生态分析视觉化结果,在方案初期给使用者较为充分的性能改进建议,所以该类型亦可被看作数字技术同绿色建筑设计的“弱链接”。
2.性能评测数据的“控制深化”
实质是将生态模拟结果作为过程数据参与关联模型构建并指导后续设计生成。如通过模拟得出方案几何体表面每片区域的阳光辐射量数值,以此控制其开窗、遮阳的生成等。该类型特点在于,所涉及方案的前一阶段(如体量、界面等)已确定,而评测数据能够同关联模型对应,并基于现存的几何体量对方案的后续深化进行控制(如开窗大小和多少、遮阳构件形态等)。由此,设计本身与评测数据间建立了直接且相互呼应的关系:阳光辐射模拟数值较大的区域相应开窗较小或遮阳出挑较多,抑或维护结构较厚等,因此方案的立面或细节处理将更具合理性。
3.性能评测数据的“反馈优化”
实质是在参数化关联模型中加入“优化算法模块”,能以生态评测中的某一个或几个指标为优化方向,并反向调节初始的输入参数组合,来使输出结果在满足生态评测标准的前提下较为优化。特点在于,所涉及方案前一阶段(如体量、界面等)并未确定,模拟数据所起的作用即反馈并协助获取方案初期较优化的结果。该类型中,概念方案由关联模型控制,一系列不同的输入参数可生成众多的设计备选。关联模型中的“生态评价模块”用以评测这些潜在的备选方案,并得到相关结果数据;“优化算法模块”(例如“遗传算法”)则将评测结果数据作为设计发展方向,通过反馈调整初期的众多输入参数,来将其协调配比并得到较优化方案。
4.相关工具归纳
基于Grasshopper平台,应用于绿色建筑设计的辅助工具归纳。
三、数字技术辅助绿色建筑设计的策略展开
1.组团层级
(1)概述
宏观层面的城市设计、居住区或传统聚落,其生态策略可从建筑与环境间关系、建筑与建筑间关系两个角度展开。对于建筑与环境,应考虑如何有效利用建筑所处的地域资源,即合理调节阳光、风、地形、土地、水源、绿化等要素同建筑间关系;对于建筑与建筑,则需探讨建筑的组团布局,即合理规划建筑群落整体朝向、建筑间缝隙、街道或开放空地等。总体来说,组团层级的生态策略主要体现在建筑整体布局的关系及形态上的优化,从而达到对室外风环境、自然采光、阳光辐射等方面的利用或防控。
(2)数字技术介入
首先,在数字平台中建立关联模型来描述群组的形态及空间关系,精确、多样化的输入参数(如建筑形态、高度、数量、疏密等)能够对建筑群的整体呈现进行调节;其次,评测体系(计算公式或生态模拟平台)可将室外风环境、热环境、建筑采光优劣、容积率等作为待优化目标,通过性能模拟结果数据来“反馈优化”,得到组团聚落的生态最优方案。具体来说,策略一为城市生成,属于方案从无到有的“控制深化”过程,多见于国际城市设计竞赛或数字城市设计研究等。首先需确定形态结构原型,而后性能模拟则会为城市群落的生成提供“中间数据”或切入点。这类城市设计探索更具建筑设计倾向,因其由参数关联模型整体控制,所生成的城市结构和形态更加有机、整体且较纯粹。策略二为“反馈优化”,多见于建筑群组结构已确定的城市片区或居住区,通过设定单或多目标来优化各个建筑单体的朝向、开间进深、层高和布局等。其在工程实践中帮助较大,能在建筑师人为介入的前提下对群组空间结构、形态进行可控调节。此外,由于众多设计规范(如采光、防火、疏散间距等)的严格限定,加之“行列式”等现存参考模式,数字技术的统筹能极大地提高该尺度层级的设计效率。
2.体量层级
(1)概述
该类型建筑的“主体”设计层面,包含建筑形态和功能布局两方面。建筑体量形态在诸多方面(如体形系数、截面形状、庭院设置等)与其节能与否相关;此外,形体的组合关系也会影响建筑整体的生态性能。对于功能布局,可根据用户对其使用的形式及活动量划分,将次要房间作为“生态缓冲区”布置在恶劣气候的朝向,并将机电设备运行区集中布置来降低能耗。
(2)数字技术介入
关于数字技术在体量层级的介入,目前并没有一个被学术或实践界公认的一般流程。因为体量阶段是方案设计从无到有的第一步,而生态策略或评测数据自身无法生成具有广泛适应性的优化方案植入到具体场所语境的基地中去,所以体量阶段的生态优化必须伴随方案设计的逻辑操作同步进行。总体思路是,建筑师首先应结合场地关系、功能诉求、问题分析、背景信息等对方案体量有一个初步的解决策略或预设,而后在数字平台利用参数关联模型对其进行描述,最后通过生态模拟的结果数据来“反馈优化”,使体量朝着某一个方向发展进化。例如可以通过关联模型将方案在一定范围内调整变动(如不同的形体组合、中庭大小或位置等),并通过评测不同可选项的生态性能(体形系数、风阻大小、整体得热等)取得相应数值,以该数据为目标反馈来确定优化的建筑体量方案。
3.细部层级
(1)概述
对于建筑细部层级的绿色设计讨论同样可分为两个方面。一是优化设计方案护体系的细部构造。对此,维护结构的热工性能好坏决定其生态与否,一般认为构造层次的传热系数K值较小则较为绿色低碳,[6]即“墙体越厚越保温”。而细部的优化处理则为了防止因结构外露及门、窗等处形成“冷热桥”而降低护体系的整体性能。二是建筑外立面(如开窗、遮阳等元素)的设计深化。开窗处往往是维护体系热工性能的薄弱环节,其大小、位置以及用材、构造等都需从生态优化的角度重新定位。遮阳是建筑被动节能的主要措施之一,其能有效降低进入室内的阳光辐射,并改善自然采光均匀度,是构成建筑外立面的一类重要元素。有研究显示,外遮阳措施节能效率可达10%~24%,而其造价仅占工程总造价的2%~5%,可被看作低投入、高效率的建筑被动式节能技术典范。[7]
(2)数字技术介入
在已经确定方案体量的前提之下,数字技术在细部层级的介入主要体现在性能评测结果数据的“控制深化”,例如运用参数化关联模型总体控制建筑表皮的生成,而生态模拟则为之提供了合理的数据来源,即表皮构件中各元素递变的“外力”,用以整体控制、干预界面的结构形态和呈现效果。
4.数字技术辅助绿色建筑设计策略归纳
数字技术辅助绿色建筑设计的策略,按照不同层级,可归纳如表3所示。
四、结语
影响建筑生态性能的主要策略基本在方案设计阶段确定,即初期的概念设计成果往往对建筑最终生态节能与否有较大影响。[8]无论从国家对建筑节能的硬性指标、国内目前的建筑能耗现状,还是从建筑师所肩负的社会责任出发,推行绿色低能耗设计都势在必行。数字技术是设计中的一股革新力量,其并非“宏大叙事”,而是以“局部渗透”的方式影响建筑研究及实践领域。除新的组织形式、形态关系创生外,其在建筑的生态低碳、结构优化、辅助施工等领域也极具潜力。而参数化技术将在建筑的绿色可持续方面发挥巨大价值,体现出社会及人类发展的关怀。
参考文献
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2006年我国颁布了绿色建筑评价标准(GB/T50378-2006).2008年8月28日,建设部了《绿色评价标识管理办法(试行)》及《绿色建筑评价技术细则(试行)》.上述政策从6个技术体系方面对住宅与公共建筑进行考核,即节地与室外环境、节能与能源利用、节材与水资源利用、节水与水资源利用及室内环境质量及运营管理.在综合考虑绿色建筑评价标准和有关学者的研究成果的基础上,设计绿色建筑经济评价指标体系.
2绿色建筑的效益指标研究
绿色建筑评价标准中的室内环境和室外环境2项指标主要是指绿色建筑对环境的影响,基于效益的角度,可以把两者归结为相对于传统建筑,绿色建筑所带来的环境效益;节能、节水、节材、节地、运营管理等更多的体现为对于成本的节约,可以概况为绿色建筑所带来的经济效益;提供的服务与功能主要是指绿色建筑给人们带来的舒适空间和减少疾病的机会,可以概括为绿色建筑所带来的个人舒适度[2].因此,绿色建筑的效益指标包括:环境效益、经济效益和个人舒适度.
2.1绿色建筑的环境效益
和传统建筑相比,绿色建筑主要采用较环保的建筑材料,能够对环境的影响减少到尽可能的小.环境效益主要包括室内环境和室外环境.对室外环境的影响主要是温室气体的排放,其中CO2的排放量占99%以上的比例.对室内环境影响最大的是建筑装饰材料和室内设施方面产生的污染,则处理室内环境污染的费用为绿色建筑在室内环境方面增加的效益.
2.2绿色建筑的经济效益
绿色建筑的经济效益主要体现在节地、节水、节材和节约能源及减少运营管理成本等方面.在节地方面,《绿色建筑评价标准》中规定绿色建筑的建造应该是在集约利用土地、优化土地使用基础之上的,能充分利用工业废料,以保护和利用土地资源;在节材方面,指结构施工与装修工程一次施工到位,不破坏和拆除已有的建筑构件及设施,装修时避免重复装修与材料浪费等;在节水方面,绿色建筑要求采用节水型器具方式降低用水量等;在节能方面,绿色建筑应该是根据当地自然条件,充分考虑自然通风和天然采光,能够减少空调使用和照明等.
2.3绿色建筑的个人舒适度
随着社会发展和科技进步,人们的生活水平快速提高,对空间和室内环境的要求也越来越高.而绿色建筑更多地利用自然光、自然通风,使室内空气质量大为改善,提高了人们的工作和学习效率,减少了生病的机会.
2.4绿色建筑的效益指标度量
有学者运用生产率变动法、疾病成本法、机会成本法、预防性支出法、置换成本法等方法对评价指标进行量化,但其局限性在于仅针对各个评价指标进行独立计量,且各指标采用度量的方法也各不相同,不同性质且采用不同方法计量的指标可比性差,从而使用这些方法很难对绿色建筑的经济效果进行全面、客观的评价.为了把绿色建筑的环境效益、经济效益、个人舒适度转化成能够进行度量的效益性指标,首先利用层次分析法,确定指标的权重,然后利用专家打分的方法,对绿色建筑的效益指标进行量化.
3绿色建筑的全寿命周期费用研究
寿命周期成本核算(LifecycleCosting,LCC)是指“将特定产品、技术或系统整个生命周期内的全部成本与效益”定量化[3].绿色建筑的全寿命周期费用包括建设期费用和运行期费用.建设期费用主要包括构成建筑实体的材料费、建筑施工的人工费和机械设备费、建筑施工的管理费、方便施工采取的相关措施费以及为完善建筑功能安装的配套设备及其安装费等.运行期的费用主要包括能源消耗费用(电力、燃力、热力)、建筑结构和实体维护更新费、设备维修、改造和更新费[4-5].对于绿色建筑而言,建设期费用会比传统建筑费用高.有关资料显示,同一项建筑物,运用绿色建筑设计、建造技术和手段与传统的设计、建造技术和手段相比较,绿色建筑平均增加额外的费用大约为总投资的2%,绿色建筑的初始成本要比传统建筑高5%~10%[6],而运行期费用却比传统建筑费用低.其运行期费用的节约主要体现在公用设施的节省和维护费用的节省.
4绿色建筑的效益费用分析
由于效益费用的内容和性质各不相同,为了使其具有可比性,故把方案的效益和费用先进行无量纲化处理.利用式(1)进行方案效益的无量纲化处理,利用式(2)进行方案费用的无量纲化处理,利用式(3)进行方案的效益费用分析.方案效益系数=本方案效益得分/各方案效益得分之和(1)方案费用系数=本方案费用/各方案费用之和(2)方案的经济效果=方案效益系数/方案费用系数(3)根据式(3)的计算结果,方案效益费用系数比最大的,就是最优方案.
5实例分析
某建筑工程,按照绿色建筑标准和普通建筑标准分别设计了2套方案,拟对2套设计方案进行优选.业主首先请专家对项目2套方案的效益进行了打分,有关数据如表2所示.然后业主请造价工程师分别计算了2套方案的全寿命周期费用,其中绿色建筑费用为1650元/m2,普通建筑为1580元/m2.
5.1效益权重的确定
利用层次分析法,构造判断矩阵,确定项目效益权重[6].
5.2项目效益得分
业主请9位专家分别对绿色建筑和普通建筑的效益进行打分,然后利用求平均值的方法,确定效益的得分。
5.3项目方案比选
根据方案的效益得分,按照式(1)计算各方案的效益系数;根据方案的全寿命周期费用。计算各方案的费用系数;在此基础上,按照式(3)计算各方案的效益费用系数比,具体如表3所示.根据表3计算结果,可以看出绿色建筑方案的效益费用系数比大于普通建筑方案的效益费用系数比.对该建筑工程,应采用绿色建筑方案.
关键词:绿色建筑;工程造价;控制策略
引 言:绿色建筑指在建筑的全寿命周期内,在最大限度节源、节能、节地、节水以及为人们生活和工作提供舒适环境的同时,有隔热保温,避暑降温等功效的建筑。新型绿色建筑是可以为人类提供一个健康适用、循环高效的生活空间,实现人类生存和生活和谐共生的建筑。新型绿色建筑是未来建筑发展的主要方式和趋势,随着节能环保理念的不断深入,新型绿色建筑逐渐在我国得到了快速的发展。
1 工程造价对绿色建筑作用和意义
1.1 不断提高绿色建筑工程造价管理水平,不仅符合投资者的要求,也确保建设者的合法权益,是和谐绿色建筑工程造价的要求,为绿色建筑的发展提供有力依据。
1.2 绿色建筑全过程工程造价涉及到节能、节水、节地、节材、环境质量、智能化技术等方面,涉及到更复杂的新技术、新设备、新材料、新工艺,涉及投资的资金更大,对工程造价管理提出了更高的要求,这需要为建设各方主体提供工程造价全面透明、完整、准确、高效的信息服务,为绿色建筑更好更快的建设提供支持。
1.3 工程造价要对绿色建筑采用的新技术、新设备、新材料、新工艺进行深入研究,为绿色建筑的建设建立绿色工程造价全面技术、经济体系,在发展中完善、提高,不断推进新技术、新设备、新材料、新工艺在来绿色建筑建设中的应用。
总之,绿色建筑的发展,必然伴随着大量新技术、新设备、新材料的运用和发展,让人们对建设项目成本、使用维护费用以及节能环境保护带来的综合受益给子更多的关注,造价成本问题对绿色建筑的发展影响巨大。
2 绿色建筑造价管理原则
2.1 建筑寿命周期设计原则
建筑项目从最初的立项、构思、设计、直至最后的建造、使用以及拆除是其整个的寿命周期。要遵循全寿命的原则,这不仅仅是一种新型的成本价值观念的展现,要还从其发展的角度进行经济性的综合考虑。绿色建筑显著的特点是初始投资大、后期运营费用低,因此要考核整个建筑项目的经济性,既要计算一次性建设投资,也要计算建成后的日常运行和管理费用,使项目在全生命周期内的环境、经济、社会效益达到综合最优。
2.2 资源综合、高效利用的原则
绿色建筑要能够在整体上对自身的设计和管理进行优化,采用合理的技术和合格的材料,优化配置资源,建造良好的产品。也要能够降低能耗,最大限度的提高材料、能源和资源的使用率,产生显著的经济效益。并且要能延长建筑的寿命,提高绿色建筑的整体性能,满足人们居住需要,增加建筑的综合效益,提供舒适、健康的居住环境。
2.3 资源经济型和造价低的原则
绿色建筑较普通建筑拥有更佳的综合效益。首先,绿色建筑的经济效益优于传统建筑,虽然它有着较高的前期投入和建造费用,主要是由绿色建筑的技术复杂性、材料的限制以及各种附加设施决定的,但是由于它对资源的高效利用和循环使用,可节约更多的后期投入和维护费用,从而缩短了经济回收期。其次,绿色建筑更加注重地域特征以及人们的生活方式,拥有更加自然的表现形式和更加舒适的生活环境,带给人们愉悦的身心,从而大大提高人们的生活质量和工作效率,产生了巨大的社会效益;特别是绿色建筑的环境效益是传统建筑所无法比拟的,环境效益更多的属于隐性效益,不直接产生经济效益,却能保证经济价值的可持续获得。
3 绿色建筑工程造价的影响因素
3.1 建设标准因素
绿色建筑要依照全新的建设标准,绿色建筑标准要求采用新技术、新材料等,从根本上增加了建设成本。
3.2 市场因素
目前建筑市场的变动较大,尤其是建筑材料与建筑设备等价格随着供求关系影响存在浮动。建筑市场是买方市场,建筑单位有一定的优势,无论在采购方面还是在面对施工变更时都可以利用优势做到转移风险。
3.3 技术因素
绿色建筑中坚持使用“四节一环保”的技术造成成本增加,通过绿色技术实现建筑各类环保功能的实现,这其中包括各类分支技术,都需要不断增加成本预算,从根本上看,技术造成成本增加主要体现在两方面,首先是对绿色技术的开发、引进与选择,其次是不同的材料标准提升了费用标准。
3.4 施工因素
施工成本控制因素在于两个方面,一是工程变更,二是工程索赔。在绿色建筑中,工程变更发生的越早造成的消耗越小,损失也就越小,若变更发生完,损失会较大,对项目造价的影响也越大。很多时候,建筑建设中存在索赔现象,施工单位通过索赔造成工程成本提升,再有一旦工程因为施工不畅受到延误,质量等受到影响,这也在无形中增加了各项的成本投入。
4 绿色建筑工程造价控制策略
4.1 做好经济评价有利于造价控制
绿色建筑中经济评价涉及范围较广,财务分析作为核心,需要格外重视。绿色建筑作为我国主推的建设项目,承担着国计民生的责任,建设单位的稳定与否是项目完成的重要保障,因此,在规划阶段,对绿色建筑造价控制进行深入研究是必要的,主要将建设成本与效益产出进行分析,力争为项目的决策与造价控制提供依据。
4.2 做好可行性研究有利于造价控制
绿色建筑可行性研究相对重要,研究中将设计与技术综合考虑,力争在设计早期做好建筑造型、布局等设计,满足绿色建筑的基本要求,再利用相应的绿色技术,在设计中增加采光、通风等绿色功能,力争避免设计后期做大规模的修改,以保证绿色建筑的标准性与完整性,值得一提的是,可行性研究最好提前做好,有利于控制整体造价。
4.3 整合式设计模式有利于造价控制
建立完整的设计团队是完成建筑任务的基础,也是做好设计的第一步,在前期设计中,倘若没有专业的设计团队很有可能留下设计隐患,导致后期返工、做变更等,这会导致成本增加,不利于成本控制。因此在规划前期,要将规划师、建筑师、相关顾问等组成设计团队,对设计策略进行讨论,加强有效的信息沟通。除此之外还要做到细化设计方案,我国绿色建筑还处于起步阶段,设计过程中很多细节处理不到位,导致造价模糊,因此做好前期设计队伍整合之外还要坚持细化设计方案,做到严格细致控制工程造价。
4.4 重视绿色技术选择有利于造价控制
我国地域辽阔,区域差别大,在绿色建筑项目建设时,首先要充分考虑地区的自然条件,做到因地制宜,将设计与自然环境相融合,做好项目选址、材料选择、资源保护等;其次在选择技术方面要以“四节一环保”为标准,不轻易削减费用也不盲目追加投入,在做技术选择时,单位可以对比选择,技能设计时采用主动技术,规划设计中采用被动技术,最大限度提高建筑的绿色功能。
4.5 做好方案比选有利于造价控制
在进行方案比选时,不能一味选择最便宜的方案,要综合考虑建筑的功能效果并能在较少的寿命周期中实现,在方案选择前做好评价,为科学的造价控制奠定基础。建设单位在选择方案时,很容易因为领导偏好或决策者的偏好对设计方案的选择有偏颇的影响,这就要求我们在选择时一定要多沟通,从更多的专业角度出发,将科学性与合理性相结合,授权设计人员,争取选择最优方案,进而实现有效的造价控制。
5 结束语
总之,推进建筑节能,发展绿色建筑不仅是我国建设资源节约型、环境友好性社会的重大任务,也是保护全球生态环境,实现可持续性发展的必然选择。因此,就需要我们认真学习和钻研绿色建筑的相关知识,为建造优质优价的绿色建筑做出贡献。
参考文献:
[1]卢其兴. 探讨绿色建筑材料在人居环境中的应用[J].中国新技术新产品,2013 (1).
关键词:绿色建筑、全寿命周期、成本效益
中图分类号: TU198 文献标识码: A 文章编号:
一、引言绿色建筑即指在全寿命周期中,从原料生产、运输到建筑设计、施工、使用、维修及拆除整个过程消耗最少的资源,制造最少废弃物。其内容包括合理开发利用能源、资源,与自然融合、建立舒适的生活环境。其目的在于在全寿命周期实现“绿色”,即对环境友好,实现人、自然、环境、经济的可持续发展。绿色建筑遵循可持续发展原则,强调建筑与人文、环境及科技的和谐统一,是二十一世纪世界建筑可持续发展的必然趋势。因此,在绿色建筑全寿命周期过程中,一定要做好成本控制管理,只有这样才能更好地推动绿色建筑的发展。
二、绿色建筑概念 绿色建筑,是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源能源和减少污染,为人类提供健康、适用和高效的居住、工作和活动的空间,最终实现与自然和谐的建筑物。绿色建筑遵循可持续发展原则,强调建筑与人文、环境及科技的和谐统一,是21 世纪世界建筑可持续发展的必然趋势。收益和成本是绿色建筑得以推广必须考虑的因素。利用生命周期成本(LCC)的概念和方法要求在评价建筑物的经济性能时,要考虑建筑物"从摇篮到坟墓"的全过程,即从项目的构思、策划、设计、建造、使用、维护、修建直至拆除的整个生命周期所发生的全部费用。
三、绿色建筑全寿命周期成本
1、绿色建筑全寿命周期成本的概念
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,保护环境和减少污染,为人们提供健康,适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。
绿色建筑的全寿命期成本,是指从项目前期决策、设计、招投标、施工、竣工验收、使用直至拆除等一系列过程发生的费用,也即项目在确定的寿命周期内或在预定的有效期内所需支付的研究开发费、制造安装费、运行维修费、报废回收费等费用的总和。
2、绿色建筑全寿命周期成本体系
绿色建筑全寿命周期成本体系的构建要遵循可度量、全面、考虑绿色建筑成本特殊性的原则。绿色建筑全寿命周期成本的特殊性体现在多阶段性与主体多样性上,绿色建筑全寿命周期成本贯穿于从决策设计到报废处置的各个阶段;绿色建筑全寿命周期成本的主体多样性体现在绿色建筑全寿命周期成本是由多个主体来承担的,比如社会主体、建造主体、消费主体。本文按绿色建设全寿命各阶段来构建其全寿命成本体系。
绿色建筑的全寿命成本依据研究阶段的不同,包括决策设计成本、施工建设成本、未来运营成本3个部分,其中未来运营成本又包括运行维修成本、报废处置成本。绿色建筑全寿命周期成本包括:决策设计成本、未来运营成本和施工建设成本。其中施工建设成本又包括运行维修成本和报废处置成本这两个方面。
绿色建筑以社会、经济、环境为发展基础,因而对绿色建筑全寿命周期成本的分析就应该从整个社会的角度出发,将绿色建筑放到整个社会系统中去分析,而不是仅仅考虑建筑本身的成本。在以上绿色建筑全寿命周期成本体系中,各个阶段除了考虑建筑本身的成本外,还要考虑给社会、环境带来的成本,环境成本是指工程产品对环境潜在的或显在的影响,可以是正面的也可以是负面的。社会成本是指工程项目在生命周期内对社会的不利影响。从图2 中可以发现,在绿色建筑建成交付以前,绿色建筑的成本主要由政府和企业来承担,而建成交付以后,成本承担的主体主要是消费者和政府了,在绿色建筑整个寿命周期中,政府作为其成本承担主体是一直存在的,这也表明建筑是存在外部成本的。根据美国机构调查显示,在对其负责的全国172 家医疗中心共2000 栋建筑的运营及维护,采用 40 年分析周期和5%的折现率进行生命周期成本分析,发现运营及维护费用是建造成本的 7.7 倍。据测算,现在建筑的运行和维护成本占到建筑全生命周期内总成本的35% 以上。因而,建筑全寿命周期成本的分析应该重点放在未来运
营阶段。
四、绿色建筑全寿命周期成本的控制管理
对绿色建筑全寿命周期成本进行控制与管理,就要分析绿色建筑整个生命周期中影响成本的因素,进而有针对性的进行管理。根据上文对绿色建筑全寿命周期阶段的划分,绿色建筑全寿命周期成本各阶段的影响因素如表下所示:
1、决策设计阶段包含的影响因素有:
(1)项目建设标准:
项目建设标准包含的影响因素有:
①建设规模、②占地面积、③工艺装备、④建筑标准、⑤配套工程、⑥劳动定员。
(2)总平面设计:
总平面设计包含的影响因素有:
①占地面积、②功能分区、③运输方式。
(3)工艺设计
工艺设计包含的影响因素有:
①生产方法、②工艺流程、③设备选型。
(4)建筑设计
建筑设计包含的影响因素有:
①平面形状、②流通空间、③层高、④建筑物层数、⑤柱网布置、⑥建筑物结构。
(5)绿色建筑设计技术
(6)设计与管理模式
2、施工阶段包含的影响因素有:
(1)绿色施工方案、(2)绿色施工技术、(3)人工、(4)材料、(5)机械(6)现场施工管理、(7)设备、(8)工程变更、(9)工程索赔。
3、运行阶段包含的影响因素有:
(1)人力、(2)能源消耗、(3)维修、(4)报废回收。
决策设计成本是指在该阶段进行的项目准备、项目建议书、项目决策、初步可行性研究、可行性研究、初步设计、技术设计、施工图设计等所花费的全部费用,同时还要考虑环境成本和社会成本。绿色建筑决策设计阶段是对项目投资方案和设计方案进行评价并优化的过程,从技术上和经济上对方案的可行性进行充分的论证,保证绿色建筑投资决策的正确性。该阶段对绿色建筑全寿命周期成本的影响高达70%以上,对生命周期成本有决定性的影响,应该引起高度重视。
施工建设成本是指在绿色建筑施工实施阶段所产生的一切费用,包括绿色建筑建造本身耗费的人工、材料、机械以及相应的管理费用,以及治理环境所花费的费用和社会成本。在该阶段,应该做好现场施工管理,按图施工,尽量避免工程变更及索赔。
未来运营成本包括运行维修成本和报废处置成本两部分,运行维修成本是指在绿色建筑投入使用后,在使用过程中所耗费的能源成本、养护成本、管理费用、社会成本、环境成本等;报废处置成本是指绿色建筑使用期满,达到报废年限后进行的拆除、场地平整等费用,同时还要考虑社会成本和环境成本。
根据以上绿色建筑全寿命周期成本的组成,其成本体系如所示:
A、决策设计阶段:(土地征用成本、规划设计成本、环境成本、社会成本、管理成本)。
B、施工阶段:( 施工建设成本、环境成本、社会成本、其他成本)。
C、运行维修阶段:(运行能耗成本、维护养护成本、管理成本、改造成本、环境成本、社会成本、不可预见成本)。
D、报废处置阶段:(拆除成本、场地清理成本、环境成本、残值收益)。
在决策设计阶段,影响绿色建筑成本的因素有项目建设标准、绿色建筑设计技术、设计管理模式等因素。该阶段对建筑项目成本的控制管理有重要影响,一般情况下,该阶段对整个建设项目成本的影响程度达70% 以上,甚至95%,因而应该引起高度重视。决策设计决定了建筑施工以及日后的使用,因此应该满足建筑成本承担主体的需求,建筑设计人员在设计过程中应充分考虑各成本承担主体的需求与建议,尽量降低成本。其次,在设计过程中,尽量采用先进的设计与管理技术,例如采用限额设计的思想、运用标准化设计、采用价值工程优化设计方案等。
在施工阶段,影响绿色建筑成本的因素有绿色施工方案、绿色施工技术、现场的施工管理、人材机的使用、工程变更及索赔等。在该阶段,绿色建筑成本的承担主体主要是施工企业和政府,施工企业是绿色建筑的建造实施者,应该严格按照设计方案进行施工,并做好现场施工的管理,保证无偷工减料、无拖延工期等现象,按照设计方案选用新材料、采用新技术,降低日后使用过程中的环境成本。与此同时,在整个施工期间,施工企业应该做好现场的管理工作,及时做好签证记录,尽量避免工程变更与索赔;除了施工企业以外,作为该阶段成本承担的主体,政府也应该采取相应的措施,降低该阶段的成本费用,比如实时的监督、定期的检查等,在保证建筑质量的前提下控制建筑成本。
在未来运行阶段,影响绿色建筑成本的因素主要有能源消耗、消费者的环保意识、建筑维修及报废回收等。该阶段成本承担的主体主要是消费者和政府,在使用阶段,消费者应该加强环保意识,节约能源,政府也应该通过制定相应的政策鼓励消费者节能减耗,减少建筑运行成本。决策设计阶段和施工阶段对该阶段有着很大的影响,尤其是决策设计阶段,消费者和政府应积极参与到其中,将未来运营与维护的成本考虑到方案设计中,在项目进行到该阶段时再制定相应的运行及维护方案。
五、绿色建筑的全寿命周期效益分析 根据不同含义的分类,可进行不同的分类。结合绿色建筑的含义,可以把绿色建筑的效益概括为环境效益、经济效益、个人舒适度三大方面。 1、环境效益。和传统建筑相比,绿色建筑主要采用较环保的建筑材料,能够对环境影响减少到尽可能的小。一般来说,环境效益主要包括室内环境和室外环境; 2、经济效益。和传统建筑相比,绿色建筑的经济效益主要体现在节地、节水、节材和节约能源及减少运营管理成本等方面上; 3、个人舒适度。绿色建筑还强调为人们提供健康、舒适、安全的居住活动空间和减少患病的机会成本。 综合以上概述,可将绿色建筑的效益细分为资源节约效益、生态保护的环境效益、减少污染的环境效益、市政公用设施减负效益、居住健康和舒适性效益。
六、结束语
目前,我国建筑业正处在高速发展的时期,建筑用能已经达到全国能源总量的45%,预计到2020年总建筑面积将达到700亿m2,庞大的建筑耗能,将会成为我国国民经济的巨大负担。在当前可持续发展战略思想指导下,发展绿色建筑是未来建筑的趋势,对绿色建筑全寿命周期成本的分析与管理有助于在全社会内推广和运用,这对于实现可持续发展具有积极的作用。
参考文献:
[1]卜一德,赵亚军.绿色建筑技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
关键词:
全面绿色施工;管理策略;建筑项目;工程
中图分类号:TB
文献标识码:Adoi:10.19311/ki.1672-3198.2016.11.137
随着城市化进程的不断推进以及人们对建筑要求的不断提高,促进建筑工程项目全面绿色施工是发展我国现代建筑工程的必然趋势。因此,如何促进全面绿色施工管理理念及策略在建筑工程项目中的真正实施,是当前要深入研究和探讨的重要课题。
1全面绿色施工管理中存在的问题分析
1.1缺乏绿色施工制度
当前我国全面绿色施工管理模式,还处于初级阶段,各项施工制度尚不健全、相应法律法规还需进一步完善、全面绿色施工管理体系仍不系统。近年来随着社会的不断发展,相应制度相继出台,但由于出台时间比较短,各项制度还存在漏洞多和可操作性差的问题。此外,由于大部分建筑企业过于重视公司的经济效益,而忽视能源、资源消耗和环保,进而给全面绿色施工管理带来一定的难度。
1.2缺乏环保意识
随着社会各界对环保宣传工作的不断推进,保护环境的观念逐步渗透到人们的心中。然而从全社会的角度而言,当前我国社会中仍缺乏一个良好的环保氛围,特别是在建筑工程项目的施工过程中,如果管理人员本身就没有环保意识,那么他在项目管理过程中更谈不上全面绿色施工管理理念的树立和应用。再加上建设项目中的施工人员综合素质低、绿色施工理念缺乏,就进一步加大了建筑工程项目中全面绿色施工管理工作的开展的难度。此外,在建筑施工项目中全面实施绿色施工管理策略也在一定程度上加大了施工和管理成本。
1.3施工企业重视不够
当前我国一些施工企业为了获得更高的经济效益,而不惜采取以破坏和污染来实现降低成本的目的。在利益的驱使下,一些施工企业根本不可能在绿色施工等方面投入一定的人员和资金,这必将大大影响和阻碍建筑工程项目全面绿色施工管理的进步和发展。
2全面绿色施工管理的有效策略
2.1划分细致目标,加强组织管理
在建设工程项目中实施全面绿色施工管理离不开强有力的组织管理。在一个全面绿色施工管理的体系中,一方面需要整个建设工程项目的总体目标,同时还应该把总体目标规划成具体的细致目标,并将其分配给管理体系中的相应组织机构。此外,配以一定的奖惩体系则更加有利于各组织机构对细致目标的重视和责任的担当。在全面绿色施工管理策略实施的过程中,我们可以根据细致目标的规划,来实现分阶段性的考察,从而确保并全面控制各组织机构能够根据分项目标完成相关任务。为了确保全面绿色施工的贯彻实施,可以将建设项目的建设单位、设计单位、施工单位、监理单位分别设置成绿色施工管理和监管机构。进而让每一个机构的负责人都针对本机构内的具体岗位和个人设定相应的工作任务和计划,确保所有参与建设工程项目的人都能加入到全面绿色施工的过程中,保障设定任务保质保量的完成。
2.2深化绿色施工理念,加强规划管理
所谓规划管理,是以既定的施工方案为标准,策划出整个建设工程项目全面绿色施工相应目标的具体实施方案,具体来说主要有以下几个步骤构成:首先要在编些总体施工方案的过程中贯彻全面绿色施工理念,并在深入分析具体建设项目特征的基础上,编制出更具体的施工计划和方案。在这一过程中,特别要注意在施工方案中,要明确施工企业、设计企业、建设企业的具体分工和相应职责。并且建设企业要提出全面绿色施工管理的具体要求从而为后续设计企业和施工企业工作的开展提供充足的依据和可靠的保障。而设计企业要在深入分析建设企业相关全面绿色施工要求的基础上,设计出具体的施工方案,并与施工企业做好技术沟通工作,确保后期的装修、机电安装等各项专业性的工作中都能够深入的贯彻和实施全面绿色施工理念。另外,监理机构也要对整个建设项目全面绿色实施过程中给予严格的监督,确保整个方案和项目实施过程中能全面的体现绿色施工的理念和要求。
2.3明确分工,强化责任
明确分工就是要把每一项具体的责任都落实到个人身上,从而确保人人都能参与到项目的建设过程中,充分激发个人参与项目建设的主动性和积极性。在全面绿色施工管理的过程中,要适当地加强信息化管理,一方面加强项目建设各有关单位之间的信息交流,为确保全面绿色施工管理的科学性和合理性及其智能化提供保障。此外,在全面绿色施工的过程中,应该尽量的采用先进的绿色型技术和建筑材料。
总而言之,当前我国建筑工程项目实施过程中仍然存在对全面绿色施工管理不够重视、监管不到位的问题。然而在当前我国管理技术、管理理念、管理力度不断提高和更新的时代背景下,全面绿色施工管理必将成为我国现代建筑行业发展的必然趋势,并成为促进我国国民经济的重要动力。
参考文献
关键词:绿色建筑 监理 比较 措施
前言
绿色建筑监理是建筑全寿命周期中的一个重要组成部分。在实际工作中,绿色建筑监理的职责是在绿色建筑建造的整个过程中,将绿色建筑的节水、节地、节材、节能和环保等要求落实到位,对其建设实行有效的监督和管理,对绿色建筑的实际使用真正做到用心负责,以人为本,结合业主的使用需求,考虑建筑过程对生态环境的影响,使绿色建筑最终符合相关的标准和要求。因此,在绿色建筑工程建设过程中推进“全过程绿色监理”,将工程建设各阶段绿色建筑的评价要求落实到位,是对我国节能减排目标实现的积极响应。
一、绿色建筑监理与一般建筑工程监理的比较
绿色建筑监理与一般建筑工程监理有很大区别,主要体现在最终实现目标、工作理念、工作内容及工作关注角度等几个方面。
(1)最终实现目标不同
一般建筑工程监理以项目的经济效益为重,在不违反建筑条例规范的基础上,对项目审核倾向于工程技术上是否附合相关规范,并不考虑项目的社会效应、环境效应,仅注重建筑工程的质量是否合格;设计方案是否可行;建筑过程的工序操作是否合格;是否存在安全事故和质量事故的隐患等。
绿色建筑监理则是经济效益、环境效益及社会效益并重,在审核设计方案过程中对项目所带来的环境影响以及社会示范效给予充分关注。在项目建设过程中,对施工可能导致的生态破坏进行严格预判和精确控制,对使用材料是否环保以及材料是否可再利用进行审核。当以上两种效益做到兼顾之后,再进行项目的成本预算,考虑项目的实际经济效益,最终使项目达到社会效益、环境效益及经济效益相互兼顾的目的。
(2)工作理念不同
一般建筑工程监理主要是为业主服务,以建筑项目为中心,一切工作都围绕着工程项目展开,不针对项目做环境保护、绿色生态方面的审核,工程实施中的监理,追求工程期限的紧凑、预算的合理,将利益最大化,缺乏使用方面的考量。绿色建筑监理更关注绿色建筑对社会可持续发展的贡献,注重长远利益、社会利益和环境利益,为整个行业着想。充分体现以人为本的思想,建筑产品处处体现对人生活细节的考量,也有助于业主形成绿色健康的生活方式。此外,绿色建筑监理不仅注重工程建设,而且是全过程、全寿命看待建筑,甚至工程建设完成后,其实际使用也在绿色建筑监理考虑的范围之内。
(3)工作内容不同
一般建筑工程监理注重合同信息管理、质量、工期以及投资方面的控制。对合同信息进行审核,对工程的质量安全和工期做出审核,最主要的是对投资预算进行控制,使建筑工程项目利益最大化。
绿色建筑监理对环境方面的管理与对工程信息、质量、工期及投资控制等方面的管理并重。在工程信息方面做好保护和审核,对项目设计方案进行严格核查,以审查项目是否合乎绿色建筑的要求;在工程质量方面,绿色建筑监理人员高度重视;在工期方面,绿色建筑监理对项目进度严格控制,避免盲目赶工造成工程质量失控或无故拖沓造成损失;在投资方面,不能因为追求项目的环保节能就无限制放宽预算,而应针对预算选择环保施工方案;在环保方面,在建设过程中和工程交付使用后,都要严格遵循环保理念。
(4)工作关注角度不同
一般建筑工程监理重点关注建设期,在建设期内,建设工程监理关注项目的质量、进度和资金等环节,防止出现问题。而绿色建筑监理关注项目的全寿命周期,包括建设期、使用期以及建筑废弃期。从建筑整个生命周期来看,从建设、使用到建筑废弃所有环节,建筑都在对环境生态产生影响。绿色建筑监理为使整个过程中建筑物对环境产生的破坏最少,在审核设计方案阶段就要对建筑物在使用以及废弃后减少对环境破坏的方法做出审核。因此,绿色建筑监理更注重权衡建筑与环境之间的和谐关系。
此外,两者除了都关注有关建筑法规和标准外,绿色建筑监理对绿色建筑标准、材料能耗目标、排污标准及建筑循环利用等同样给予了高度重视。
二、绿色建筑监理完善措施
我国绿色建筑发展尚处在起步期,绿色建筑监理也处于起步阶段,规范程度和执行力度都有较大提升空间,可谓任重道远。完善绿色建筑监理,需要从国家、地方政府、监理企业与监理人员等方面着眼。
(1)国家层面
国家要推进绿色建筑的大力发展,绿色建筑监理行业的发展尤为重要。应从法律层面对绿色建筑监理工作进行规范,对绿色建筑评价标准体系进行强化和规范,赋予其法律强制性。只要项目申请绿色建筑,必须符合相关评价标准的规定,获得认可,项目方可进入实际开发阶段。在开发阶段,从设计方案到施工再到建成使用全过程的审核监管必须符合有关规范和绿色建筑评价体系中的要求,对于违反规定或者施工方不顾监理的劝告擅自更改施工方案的,要严厉追究。赋予绿色建筑监理绝对的权力,保证监理的话语权,避免监理在开发商和施工方之间斡旋的两难问题。绿色建筑监理人员依照绿色建筑评价标准和建筑施工监理规范对项目依法进行监理,保证项目的质量并符合绿色建筑的要求。
(2)地方政府
地方政府作用的发挥体现在通过开展专项活动引导区域绿色建筑监理行业健康有序发展。例如,设立区域绿色建筑产业基金,鼓励绿色建筑项目的发展,提供资金上的帮助;官方设立优秀绿色建筑监理人员奖,分阶段评奖,表彰优秀绿色建筑监理人员;做好绿色建筑监理准入机制,提高准入标准,设立绿色建筑监理资格证认证方式,对提出申请的监理人员定期进行综合考核评定,对不合格者取消绿色建筑监理资格证;鼓励协会组织绿色建筑监理人员交流年会,促进绿色建筑监理经验交流总结。
(3)监理企业和人员
对监理企业而言,企业内部要定期开展绿色建筑监理专项培训,对以往的实践案例做出事后分析,集体讨论,建立企业内部的绿色建筑监理准入机制等。
从事绿色建筑监理的人员要努力提高自身专业素质及文化水平,准确把握相关的建筑条例和绿色建筑评价标准,在自身业务上不落后。此外,从事绿色建筑监理的监理工程师和有关人员要高度重视在实践中总结经验教训,及时反馈给企业,为今后工作的开展奠定良好基础。
综上所述,我国的绿色建筑监理尚在起步阶段,较西方发达国家和日韩相对落后,在相关法规完善度方面还有一定差距。现阶段绿色监理工作的主要问题在于,施工方工期紧张时往往会忽视监理的建议,忽略绿色建筑以人为本的理念,盲目追求效率。业主为降低成本,忽略绿色建筑标准,给绿色建筑监理造成困难。要真正提升建筑业的绿色标准、建筑的绿色等级,不使绿色建筑成为一纸空文,不单单要在相关法规的创立上下功夫,还要在提升整个国民的生活理念和价值观上有所突破。
三、结语
我国绿色建筑监理尚处于起步阶段,绿色建筑监理体制的完善,不仅需要监理行业的不断努力,还需要从上至国家层面、地方政府,下至监理企业和监理人员共同推动,为其发展提供基础条件和有力保障。更为重要的是,提升国民的绿色发展意识,使绿色建筑、绿色监理不只停留在概念层面而大有作为,这才是有力促进绿色建筑和绿色建筑监理健康、良性发展的动力之源。
关键词:BIM信息模型 绿色设计;全生命周期;绿色建筑;可持续性
中图分类号:O434文献标识码: A
引言
我国正处于经济建设的高速增长时期,每年新建建筑80%以上为高耗能建筑,既有建筑95%以上是高能耗建筑。目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3倍以上。严峻的事实表明,中国要走可持续发展道路,发展节能与绿色建筑刻不容缓。绿色建筑能为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间,同时在建筑全生命周期(物料生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除、回用过程)中实现高效率地利用资源(能源、土地、水资源、材料)、最低限度地影响环境。[1] "十二五"跨入第二年之际,我国正以前所未有力度推动绿色建筑发展。在欧美纷纷将绿色建筑作为新一轮科技创新主要方向的大背景下,我国将发展绿色建筑作为中国加快经济结构调整和谋求经济增长的新突破口。中国的建筑规模正以每年20亿平方米速度增加,预计到2020年中国建筑能耗将达到社会能源消费总量30%以上,成为最主要的能源消费领域,而目前中国带有绿色建筑评价标识的建筑总面积不足4000万平方米,未来发展绿色建筑空间巨大,为此,财政部和住房城乡建设部下发了《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》一文,明确对星级绿色建筑的财政补贴,从二星级的45元/O,到三星级的80元/O,这将引导保障性住房及公益性行业优先发展绿色建筑。
建筑的可持续发展,不仅对建筑环境工程师、建筑设备工程师提出挑战,更重要的是对建筑师的挑战。绿色建筑的一个重要方面就是节约能源,降低建筑能耗。在决定建筑能量性能的各种因素中,建筑的体形、方位及围护结构形式起着决定性作用,直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。[2]
因此建筑设计对建筑的能量性能起着主导作用。不同的建筑设计方案,在能耗方面会有巨大的差别。单凭经验或者手工计算,很难正确判断建筑设计的优劣。目前凭借先进的计算机技术进行复杂的数据计算和实时的动态模拟是实现绿色建筑设计的科学性和合理性的重要保障
1 BIM与绿色建筑概述
1.1 BIM概述
BIM是Building Information Modeling中文为:建筑信息模型是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息,在这里,信息不仅仅是三维几何形状信息,还包含大量的设计信息,如建筑构件的材料、面积、体积、数量、机电参数、价格等相关数据和经济指标。
1.2 绿色建筑概述
绿色建筑:绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。(摘自《绿色建筑评价标准》GB 50378)
(1) 引入绿色建筑的必要性:在我国,伴随建筑业迅猛发展的是国内自然资源的巨大消耗,不可再生能源、淡水、天然材料、可耕地等正走向枯竭,温室气体的排放量和建筑垃圾产生量也大幅增加。
(2) 绿色建筑的全生命周期:绿色建筑强调的是在整个建筑生命周期中,在建设和使用流程上对环境负责和提高资源使用效率,建筑的生命周期是指:选址、场地改造、建筑设计、建造、运行、维护、翻新和拆除。
绿色建筑设计的关注和影响对1.3 BIM与绿色建筑的关系.
(1)BIM提供绿色建筑设计分析的平台,BIM的重要意义在于它重新整合了建筑设计的流程,其所涉及的建设项目全生命周期管理,恰好是象。
(2)BIM所包含的各种绿色分析软件给与绿色建筑各种强大的数据支持.
如通过对Revit建立的信息模型,在方案阶段可以通过导出DXF文件进入ECOTECT做可视化分析及日照分析;导入RADIANCE做采光分析;在初步设计阶段,导出GBxml标准文件进入IES做舒适度分析;导出STL文件进入STAR-CCM+做风环境分析。
2绿色建筑与BIM的应用
2.1 规划阶段的选址与场地分析
场地分析是研究影响建筑物定位的主要因素,是确定建筑物的空间方位和外观、建立建筑物与周围景观的联系的过程。在规划阶段,场地的地貌、植被、气候条件都是影响设计决策的重要因素,往往需要通过场地分析来对景观规划、环境现状、施工配套及建成后交通流量等各种影响因素进行评价及分析。传统的场地分析存在诸如定量分析不足、主观因素过重、无法处理大量数据信息等弊端,通过BIM 结合地理信息系统(Geographi Information System,简称(GIS),对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模,通过 BIM 及 GIS 软件的强大功能,迅速得出令人信服的分析结果,帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点,从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。
2.2 方案设计阶段的能量分析
在方案论证阶段,项目投资方可以使用 BIM 来评估设计方案的布局、视野、照明、安全、人体工程学、声学、纹理、色彩及规范的遵守情况。BIM 甚至可以做到建筑局部的细节推敲, 迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。方案论证阶段还可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解决方案供项目投资方进行选择,通过数据对比和模拟分析,找出不同解决方案的优缺点,帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间。对设计师来说,通过 BIM 来评估所设计的空间,可以获得较高的互动效应,以便从使用者和业主处获得积极的反馈。设计的实时修改往往基于最终用户的反馈,在 BIM 平台下,项目各方关注的焦点问题比较容易得到直观的展现并迅速达成共识,相应的需要决策的时间也会比以往减少。
2.3 施工建造阶段的冲突检测、施工模拟及工程量统计。
2.3.1施工冲突预先检测
随着建筑物规模和使用功能复杂程度的增加,无论设计企业还是施工企业甚至是业主对机电管线综合的要求愈加强烈。在CAD 时代,设计企业主要由建筑或者机电专业牵头,将所有图纸打印成硫酸图,然后各专业:将图纸叠在一起进行管线综合,由于二维图纸的信息缺失以及缺失直观的交流平台,导致管线综合成为建筑施工前让业主最不放心的技术环节。利用 BIM 技术,通过搭建各专业的 BIM 模型,设计师能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突,从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率。这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞;中突,显著减少由此产生的变更申请单,更大大提高了施工现场的生产效率,降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。
左 管线综合平面右 管线调整避让
2.3.2 施工进度模拟(Revit +Navisworks四维施工模拟)
建筑施工是一个高度动态的过程,随着建筑工程规模不断扩大,复杂程度不断提高,使得施工项目管理变得极为复杂。当前建筑工程项目管理中经常用于表示进度计划的甘特图,由于专业性强,可视化程度低,无法清晰描述施工进度以及各种复杂关系,难以准确表达工程施工的动态变化过程。通过将 BIM 与施工进度计划相链接,将空间信息与时间信息整合在一个可视的 4D(3D+Time)模型中,可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、4D 精确掌握施工进度,优化使用施工资源以及科学地进行场地布置, 对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制,以缩短工期、降低成本、提高质量。此外借助4D模型,施工企业在工程项目投标中将获得竞标优势,BIM可以协助评标专家从4D模型中很快了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等,从而对投标单位的施工经验和实力作出有效评估。
2.3.3 工程量统计
在 CAD 时代,由于CAD无法存储可以让计算机自动计算工程项目构件的必要信息,所以需要依靠人工根据图纸或者CAD文件进行测量和统计,或者使用专门的造价计算软件根据图纸或者CAD文件重新进行建模后由计算机自动进行统计。前者不仅需要消耗大量的人工,而且比较容易出现手工计算带来的差错,而后者同样需要不断地根据调整后的设计方案及时更新模型,如果滞后,得到的工程量统计数据也往往失效了。而BIM是一个富含工程信息的数据库,可以真实地提供造价管理需要的工程量信息,借助这些信息,计算机可以快速对各种构件进行统计分析,大大减少了繁琐的人工操作和潜在错误,非常容易实现工程量信息与设计方案的完全一致。通过 BIM 获得的准确的工程量统计可以用于前期设计过程中的成本估算、在业主预算范围内不同设计方案的探索或者不同设计方案建造成本的比较,以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。
2.4 项目运营阶段的运行维护模拟
在建筑物使用寿命期间,建筑物结构设施(如墙、楼板、屋顶等)和设备设施(如设备、管道等)都需要不断得到维护。一个成功的维护方案将提高建筑物性能,降低能耗和修理费用,进而降低总体维护成本。 BIM 模型结合运营维护管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势,合理制定维护计划,分配专人专项维护工作,以降低建筑物在使用过程中出现突发状况的概率。对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录,以便对设备的适用状态提前作出判断。
2.4.1疏散模拟(右图)
2.4.2热环境及能耗优化分析
5 结论
随着我国经济的飞速发展和能源问题的日益严重,绿色建筑设计变得越来越重要,从2D CAD 转向基于BIM 技术的三维信息转换,是绿色建筑设计的发展趋势,利用BIM技术,建筑师可以在设计过程中创建包含建筑全部信息的虚拟建筑模型,在设计的任意阶段将其直接导人相关的能量分析软件中,就可以方便快捷的得到能量分析结果,从而及时调整设计方案,优化建筑性能,充分利用BIM 技术来保障绿色建筑设计的科学性和合理性。
目前在采用BIM技术的3D建筑CAD软件与建筑能耗分析软件的结合方面,仍然存在许多尚未解决的问题,如一些主流能量分析软件无法直接导人虚拟建筑模型,不支持IFC数据标准等。但越来越多的软件厂商、开发者、使用者已经开始关注这些问题并在进行研究和开发。相信在不久的将来,综合利用BIM和建筑能耗分析进行绿色建筑设计的技术,将越来越完善和成熟
参考文献
[1]建设部副部长仇保兴在国务院新闻办新闻会上的讲.
[2] 薛志峰等.超低能耗建筑技术及应用.北京:中国建筑工业出版社
[3] 曾旭东 绿色建筑设计中的CAD技术 重庆大学建筑城规学院院刊
[4] Autodesk BIM 课程 绿色建筑设计―教师用书
绿色建筑是区别于传统建筑的可持续发展建筑,它除强调给业主提供舒适的空间外,还特别强调在建筑的全寿命周期内用最低的成本获得最大的收益。这恰恰与价值工程的实质不谋而合,因此在其投资决策中应用价值工程是十分必要的。有利于落实我国的可持续发展战略和实现建设节能型社会的目标。
首先,绿色建筑和价值工程的内涵是一致的。价值工程活动是发现问题,分析问题和解决问题的过程。绿色建筑的开发也是发现“绿色”,分析“绿色”,解决“绿色”的过程。绿色建筑的资源消耗包括建筑在建设期和投入使用期的所有能耗之和,相当于价值工程中的全寿命周期成本;绿色建筑所实现的满足客户需求的功能相当于价值工程中所有实现的必要功能。绿色建筑追求以最低的资源消耗打造出满足客户功能需求的建筑。这与价值工程以最低成本实现必要功能是一致的。
其次,将价值工程应用于绿色建筑必将彰显价值工程的高效性。绿色建筑的造价在通常情况下要高出传统建筑约3%-9%。研究表明,价值分析的费用占整个项目建设成本的0.1%-0.3%,但作用很大,可以降低整个项目建设初始投资额的5%-10%,同时可以降低运营费用的10%左右,在某些情况下更高[3]。所以,将价值工程应用在绿色建筑中,节省的金额也是巨大的,体现了价值工程的应用价值。尤其是投资决策是绿色建筑实施的关键步骤,将价值工程应用于绿色建筑的投资决策阶段可以实现价值工程的“最大价值”。这是因为绿色建筑可以节省能源,但节省能源的效果需要很长时间之后才能显现出来。且建造费用是一次性支出,很容易引起人们的重视,而使用过程中的能耗、维护、运行管理等支出虽然是建造费用的数倍,但由于是分散支出的,人们往往忽视。所以,考虑到建造成本的增加,人们在选择建筑方案时,鉴于当前利益往往选择更为便宜的方法,也正是由于这个原因在很长时间内阻碍了绿色建筑的发展。有资料表明,设计阶段费用一般只占工程项目总费用的2%左右,但其对工程造价的影响程度却占75%以上。方案初步设计阶段影响工程造价的可能性为75%-95%,在施工图设计阶段,影响工程投资的可能性为10%-35%,而一向被人们作为重点控制的施工阶段,通过施工组织设计节约工程造价的可能性只有5%-10%[4]。价值工程侧重于产品的研发设计及方案选择阶段,这项技术应用的越早,经济效果越大,反之则小。因此投资决策阶段是最合适利用价值工程的时机,是价值工程发挥作用的最佳时机。