綠色建筑相關理念發展淺析
2019-07-22 14:08:07 瀏覽:4912次 來源: 作者:

 導  讀  


過去的60年間,工業化和城鎮化的迅速發展引發了能源消耗巨大、環境污染、氣候變暖等全球性問題。為了應對這些問題,世界各國政府、機構、建筑學者相繼提出了“生態建筑”、“綠色建筑”、“可持續建筑”、“低碳建筑”、“低能耗建筑”等諸多建筑理念(圖1)。


這些建筑理念各自有其提出背景和發展目的,建立的相應體系往往圍繞各自相關重點展開,但提出的技術策略和手段存在一定的重疊,這導致不少建設者和設計者在實施時對不同理念及目標產生混淆。


為此,本文對這些建筑理念的提出背景、發展脈絡和內涵進行簡要整理,以利于實施者厘清它們的關系,有的放矢地開展建設。

圖 1  主要綠色建筑理念分析框架


01.

綠色建筑——由關注環境保護而提出


綠色建筑理念:在全壽命期內,節約資源、保護環境、減少污染,為人們提供健康、適用、高效的使用空間,最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。

——《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2019




圖2  綠色建筑及其相關理念的發展歷程

備注:黑框標記為該建筑理念首次提出的人物或機構


上世紀60年代,當時化學殺蟲劑對生物界產生了巨大的破壞,人們開始認識到工業發展對生態系統的破壞,引發全球生態運動興起。


美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞把生態學和建筑學合并,首次提出了“生態建筑”的理念,以人的熱舒適為需求,優先被動式設計手法,最大限度地利用可再生能源,從而降低建筑能耗。


為了應對70年代世界遭遇的能源危機以及社會發展對環境造成的持續破壞,1987年2月在日本東京召開的第八次世界環境與發展委員會發布了《我們共同的未來》報告,首次提出“可持續發展”的概念、這一概念改變了人們過去“單純的考慮環境保護”的理念,并引導到“把環境保護與人類發展結合起來”,實現了人類對于環境與發展思想的重要飛躍。


在此背景下,布蘭達·威爾和羅伯特·威爾于1991年首次提出了“綠色建筑”的定義[1]。相較于保羅·索勒瑞提出的“生態建筑”,布蘭達·威爾和羅伯特·威爾提出的“綠色建筑”不再以人的熱舒適需求為單一出發點,而是將氣候、環境、能源等多個元素整體考慮建筑設計。


之后很多國家以LEED、BREEM、DGNB、CASBEE等評價標準為推手,從用地、能源、水資源、材料、室內外環境等方面細化了綠色建筑評價的關鍵內容(圖3)。


圖3  全球主要綠色評價標準分布

(來源http://www.51wendang.com/doc/0b19bc859afefe74c59eecf9/2)


上世紀90年代中期,綠色建筑理念引入國內。2006年,中國住房和城鄉建設部年頒布了我國首個綠色建筑評價標準《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006。該標準提出了“四節一環保”綠色建筑定義,即“在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源 ( 節能、節地、節水、節材 ) 、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑”。


當時我國綠色建筑理念的提出是基于一個發展中國家在資源以及環境方面所面臨的諸多問題,所以該理念的重點是要先保證節約各類資源與高效的利用空間,這一點也體現在了標準的評價條文內容上。


經過十余年的發展,我國綠色建筑已逐步轉向高質量發展階段,人民生活需求日漸提升。2019年3月,住建部發布的最新版國家標準《綠色建筑評價標準》GB50378-2019(圖4)對綠色建筑理念進行了更新,把增進民生福祉作為根本目的,突出了“以人為本”發展的思想,并提出了“高質量”發展的要求。新理念擴充了安全、耐久、服務、健康、宜居、全齡友好等與人民生活需求極其相關的內容,極大豐富了綠色建筑的內涵,預示著我國綠色建筑發展將進入新的篇章。



圖 4  《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2019

(來源網絡:http://bkgc.zxhsd.com/)


歷經50余年的發展,由于綠色建筑需要解決的問題已經從當代人的資源和環境發展到了后代人的經濟、社會、環境的方方面面,所以其內涵從人體舒適度和建筑能耗兩方面發展到了人民生活相關的安全、服務、健康、環境、資源、管理多方面。



相近理念辨析:生態建筑

“生態建筑”是綠色建筑相關理念的起源,比“綠色建筑”的提出要早20余年。它最重要的意義是首次將建筑學與生態學合并,并提出了人體舒適度與建筑能耗等綠色建筑理念發展中最為基礎的內涵。


著名的生態建筑設計師楊經文先生提出,一個真正生態持續性方案必須建立于生態環境學的基礎之上[2](圖5)。這與我國綠色建筑評價標準的思路略有不同,著重從生態環境入手進行設計,更偏向于綠色建筑設計的設計思路。


目前,“綠色建筑”已經成為我國建筑層面上節約資源、以人為本這一類建筑的官方代名詞,而“生態建筑”逐漸被淡化。但是,生態理念已經從建筑層面上升到了“生態文明建設”這一層面,成為我國特色社會主義事業的重要內容。



圖 5  楊經文,帕羅莫斯2號大廈生態環境分析



相近理念辨析:可持續建筑

1993年國際建筑師協會第十八次世界建筑師大會發表的《芝加哥宣言》號召全世界建筑師把環境和社會的可持續性列入建筑師職業及其責任的核心。由此,查爾斯·凱博特博士提出了“可持續建筑”。


2009年,世界經濟合作與發展組織從地方性、技術、建筑材料、能源策略、資源和環境六個方面細化了可持續建筑的原則。


2010年,我國學者南學平與韓云娜提出的可持續建筑理念強調了建筑與其他領域之間的協同,在使用功能與能源兩個方面滿足當代人與后代人的利益和經濟關系[3] [4]。


可持續建筑與之前提到的“綠色建筑”相比較,核心差異在于理念的側重點不同?沙掷m建筑理念在形成之初的側重點是在環境、社會、經濟三個方面,不僅要滿足當代人的使用需求,也要考慮后代人的利益需求,使得建筑盡可能的被長久使用。



相近概念辨析:主動式建筑


雖然主動式建筑與被動式建筑的目標都包括降低建筑能耗,但是前者更注重建筑的健康性和舒適性,使得技術體系不盡相同,所以兩者分屬不同的理念范疇。


為了實現能耗效率與最佳室內氣候之間的平衡,同時保證建筑以動態方式適應周圍環境,Active House國際聯盟在2002年提出了主動式建筑理念。2017年,該組織提出主動式建筑追求的是要實現人的幸福,而將能源、環境作為實現目標的前置條件,這一點與我國最新的綠色建筑發展核心要求是一致的(圖6)。


圖 6  主動式建筑設計理念

(來源網絡:http://www.velux.com.cn/content/details108_2124.html)


其它相關理念辨析

近年來,我國生態文明建設快速發展,健康建筑、智能建筑、裝配式建筑等高新理念與技術不斷涌現,我國綠色建筑發展將會迎來新的機遇與挑戰。國家頒布的《智能建筑設計標準》(GB/T50314-2000)(GB/T50314-2006)(GB50314-2015)、《健康建筑評價標準》T/ASC 02-2016、《裝配式建筑評價標準》GB/T51129-2017等國家級設計、評價標準,推動了相關領域的發展。


02.

相關理念:低碳建筑——由關注氣候變暖而提出



低碳建筑理念:

在建筑生命周期內,從規劃、設計、施工、運營、拆除、回收利用等各個階段,通過減少碳源和增加碳匯實現建筑生命周期碳排放性能優化的建筑。

——《低碳建筑評價標準》 DBJ50/T-139-2012



圖7  低碳建筑及其相關理念發展歷程

備注:黑框標記為該建筑理念首次提出的人物或機構


大量研究表明,全球氣候變化主要是由于人類活動,特別是工業化過程向大氣過量排放溫室氣體(主要是CO2)造成的,而建筑建造的碳排放是增長速度最快的一個領域。


為了減少建筑領域的碳排放,緩解全球氣候變暖問題,實現人類社會的可持續發展,英國社區及地方政府部門于2003年首次提出了“低碳建筑”,五年后進一步提高了建筑節碳的目標,提出“零碳建筑”(圖7)。


可以看出,低碳建筑是零碳建筑的基礎,而零碳建筑是低碳建筑的目標[5](圖8)。為響應國家“節能減排”的號召,我國重慶市于2012年發布了第一本低碳建筑相關標準,即《低碳建筑評價標準》DBJ50/T-139-2012。該標準擴展了碳排放計算的周期,強調全生命周期,但是沒有提出低碳建筑碳排放的定量對比指標,僅通過滿足一般項的條文數量評價低碳建筑的等級。


我國低碳建筑雖然起步較晚,但是近年來已經發布了計算建筑碳排放的標準規范,為建筑碳排放的量化提供了基礎。


另一方面,目前我國碳排放的重點聚焦在了城市層面,通過實施碳交易等多項政策推動了城市低碳發展。


圖 8香港零碳建筑ACB

(圖片來源:https://www.archdaily.cn/cn/786616/zcbling-tan-jian-zhu-ronald-luji-qi-he-huo-ren)


03.

相關理念:近零能耗建筑——由關注能源消耗而提出



近零能耗建筑理念:

適應氣候特征和場地條件,通過被動式建筑設計最大幅度降低建筑供暖、空調、照明需求,通過主動技術措施最大幅度提高能源設備與系統效率,充分利用可再生能源,以最少的能源消耗提供舒適室內環境,且其室內環境參數和能效指標符合本標準規定的建筑,其建筑能耗水平應較國家標準《公共建筑節能設計標準》GB50189-2015和行業標準《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ26-2010、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2016、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75-2012降低60%~75%以上。

——《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019

圖9  近零能耗建筑及其相近理念的發展歷程

備注:黑框標記為該建筑理念首次提出的人物或機構


能源消耗巨大一直是建筑發展遇到的重點問題之一,自上世界70年代起,世界各國便開始了建筑節能方面的研究,相繼衍生出了低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑、產能型建筑等理念[6](圖9)。


隨著建筑節能技術的快速發展,建筑能耗不斷降低。2010年,歐盟對建筑能耗目標做出了嚴格的限定,提出了“近零能耗建筑”理念[7]。2015年以來,我國住建部發布《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019等標準,推動了近零能耗建筑的發展。


近零能耗建筑理念以建筑能耗作為最重要的評價指標,評價目標明確。各個國家根據不同的氣候環境,因地制宜的提出了不同的室內環境參數和能耗指標。但相同的是,大部分國家都優先選用被動房技術體系來降低建筑的供暖供冷需求。



相近理念辨析:低能耗建筑

上世紀90年代,德國首次對“低能耗建筑”理念明確了建筑能耗指標,要求以獨立式住宅為例(圖10),相對于1995年節能規范要求的節能標準再節能30%[8]。我國建設部科技發展促進中心于2007年正式提出了低能耗建筑,各地普遍要求能耗比現行建筑節能標準能耗降低25%-30%。


但是,近兩年我國各地陸續出臺了嚴寒寒冷地區城鎮新建居住建筑節能標準等標準,建筑節能水平已達到75%標準。因此,我國新建建筑將會逐步滿足原有低能耗建筑的要求,并向更高一級的節能水平邁進。




圖10 第一棟被動房建筑德國Darmstadt-Kranichstein連排住宅(圖片來源PHI)



相近理念辨析:超低能耗建筑

隨著我國陸續出臺建筑節能75%的標準,“低能耗建筑”將成為過去式,“超低能耗建筑”將成為我國建筑節能的新目標。《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019提出“超低能耗建筑”是近零能耗建筑的初級表現形式,能效指標略低于近零能耗建筑,其建筑能耗水平較國家公共建筑節能設計標準或各類地區居住建筑節能設計標準降低50%以上。


目前各地區政府將超低能耗建筑作為“十三五”期間建筑節能的工作重點之一,并相繼出臺了資金鼓勵政策。


圖 11  北京市馬家堡7號超低能耗建筑示范項目

(圖片來源:北京市建筑設計研究院有限公司綠色建筑研究所設計)



相近理念辨析:零能耗建筑

零能耗建筑是美國能源部于2007年提出的理念,即能源消耗為零的建筑。最初考慮到建筑自身的能耗與可再生能源發電發熱系統的效率(網下零能耗建筑),僅要求低層居住建筑實現零能耗(圖12)。


之后在美國能源部和我國住建部發布的《近零能耗建筑技術標準》GB/T51350-2019中,零能耗建筑理念均引入了“充分利用建筑本體和周邊的可再生能源資源”內涵(上網零能耗建筑)。雖然受限于市政電網或能源站條件,但仍然降低了零能耗建筑實現的難度。

圖 12  零能耗建筑實驗室HouseZero

(圖片來源:https://www.gooood.cn/housezero-lab-and-prototype-by-snohetta.htm)



相近理念辨析:產能型建筑

產能型建筑是建筑節能發展的最終目標(圖13),在最大化的提高建筑圍護結構的熱工性能,合理設置太陽能熱水和熱回收等系統的同時,盡可能的多應用太陽能光伏,將多余的發電上網或自行利用[9]。目前產能型建筑還是在實驗階段,對當地氣候與并網發電的要求較高。

圖 13  產能型建筑的雛形:德國弗萊堡(Freiburg)的Herliotrop


04.

總結與展望


綜上所述,能源資源消耗和環境污染是綠色建筑相關理念產生與衍生的根本所在,而可持續發展是建立綠色建筑、可持續建筑和低碳建筑(以及相關建筑理念)的理念基礎。


經過多年的理念拓展,一方面綠色建筑涵蓋內涵最廣而且仍在不斷擴展,另一方面低碳建筑與低能耗建筑(以及相關建筑理念)由于具有明確的且單一的目標指向,所以仍然在不斷提高目標評判值并細化評判方式。


未來綠色建筑可能會有以下三個主要發展趨勢:

一是新技術與新材料將會讓未來建筑能耗與碳排將會不斷減少,綠色建筑將會涵蓋零能耗建筑或是零碳建筑的要求,并逐漸向產能建筑發展;


二是5G、人工智能與物聯網會促使智慧建筑的飛速發展,勢必擴充綠色建筑在智慧方面的內涵;


三是社會生產力將不斷提升,人民生活水平也會隨之提高,但社會貧富差距可能仍然較為嚴重,所以綠色建筑需要更多的體現社會公平性。


因此,未來綠色建筑將會集成低碳、低能耗、智慧等內容,并堅持可持續發展理念為基礎,促進社會公平。


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參考文獻:

[1]Green Architecture(Robert and Brenda Vale)Thames and Hudson London。1991

[2] 艾弗·理查茲. TR哈姆扎和楊經文建筑師事務所:生態摩天大樓[M].

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[4]韓云娜. 淺談可持續建筑與柔性設計[J]. 山西建筑, 2010, 36(5):48-49.

[5]諸大建, 陳漢云, Dajian, et al. 從低碳建筑到零碳建筑-刊既念辨析[J]. 城市建筑,2014(2).

[6]徐偉. 中國近零能耗建筑研究和實踐[J]. 科技導報, 2017(10):40-45.

[7]李本強, 苑翔. 超低能耗建筑定義初探[J].建設科技。2015(19): 26-29.

[8]盧求,Henrik Wings.德國低能耗建筑技術體系及發展趨勢[J].建筑學報,2007(09):23-27.

[9] 宋竹.德國“產能型建筑”發展與技術研究[J].四川水泥,2016(08):108+73.

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