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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
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
近幾年, 我國住宅市場發展迅速, 住宅設計從生存型逐步向功能型、舒適型轉變,開始出現體現人文關懷、節能環保、科技創新理念的住宅。綠色生態住宅充分利用環境自然資源, 以有益于生態、健康、節能為宗旨,確保生態系統的良性循環,確保居住者在身體上、精神上、社會上完全處于良好狀態,從而實現人與自然的融合,建成人與自然雙贏的住宅。筆者通過對某住宅小區建筑設計的分析, 從生態住宅的組成要素、生態住宅的類型及特點,對綠色生態住宅進行了討論,并提出了建設生態住宅的建議, 旨在為今后的綠色生態住宅建設提供借鑒與參考。
1住宅區規劃設計
建筑物布局不合理,會導致居住區局部氣候惡化。當建筑師們在對建筑住宅區進行規劃時,更為常見的做法是過多地把注意力集中在建筑平面的功能布置、美觀設計及空間利用上,而很少考慮高層、高密度建筑群中氣流流動情況對人的影響。事實上,良好的室外風環境,不僅意味著在冬季風速太大時不會在住區內出現人們舉步維艱的情況,還應該在炎熱夏季有利于室內自然通風。從這一點上來說,在規劃設計中僅僅考慮對盛行風簡單設置屏障的做法顯然是不夠的。同時,住宅區周圍建筑的熱環境不僅和氣流流動有關,同時還和住宅區建筑周圍的輻射系統有關。受住宅設計中建筑密度、建筑材料、建筑布局、綠地率和水景設施等因素的影響,住宅區室外氣溫有可能出現“熱島”現象。“熱島”現象在夏季的出現,不僅會使人們高溫中暑的機率變大,同時還促使光化學煙霧的形成,加重污染,并增加建筑的空調能耗。合理地建筑設計和布局,選擇高效美觀的綠化形式( 包括屋頂綠化和墻壁垂直綠化) 及水景設置,可有效地降低熱島效應,獲得清新宜人的室內外環境。
特別值得指出的是,綠色住宅不等于簡單地提高綠化率,如果住宅區綠化僅僅使用大規模綠地而不考慮與林地、水景設施以及自然通風等手段有效地結合起來,不僅不能充分發揮林地在改善室外熱環境方面的巨大作用,還會把大量的金錢浪費在綠地澆灌上,可謂得不償失。在綠化系統設計中如何改善住宅區室外環境,除了避免以上誤區外,還應做好兩個方面的工作: 一是合理選擇和搭配綠化植物和水景設置,要與整個小區的熱環境設計協調起來,除了給人以視覺上的美感外,還應充分發揮植物、水在改善住宅區微氣候方面的作用。二是設計中要以人為本,如果綠化設計的最后結果是把人和綠色隔絕開來,僅僅“可以遠觀而謝
絕入內”是不可取的。
圖1- 垂直綠化
圖2-架空層綠化
2 建筑單體設計
住宅建筑護結構布置,這里主要是指外墻和外窗等圍護結構的布置,體型系數這一概念并不能充分反映護結構對建筑物熱環境的復雜影響。實際上,對于不同朝向角和傾角的外墻和外窗,由于當地主導風向的不同而造成滲透情況的不同,外表面的對流換熱系數也相差很大,接受的太陽輻射隨著時間變化
而千差萬別,夜間背景輻射狀況也不相同。住宅建筑自然采光有利于人體健康和提高工作效率。在住宅區規劃與單體設計中需仔細考慮遮擋和自遮擋對自然采光乃至建筑物熱環境的影響。好的小區規劃,能使絕大多數居民擁有充足的日照時間,有利于減少空調能耗的需求,改善居住環境。
3 建筑物的內外環境控制系統設計
住宅區規劃應有效地設計防噪系統,如將住宅區和主要交通干線相隔絕,防止主要交通干線的噪音傳過來。污染控制問題也需重視,建筑物內部空氣質量不好,一定是與室外空氣污染有關,而通過有效的綠化、有效的組織建筑周圍氣流流動,可以改善室內空氣品質。在設計初期,技術人員就應該深入現場進行調研和測試,檢驗當地的噪聲或污染是否符合標準。如果不能滿足要求,一定要采取相應的補救措施。在居室防噪設計中,可考慮采用錯開設計的雙層玻璃窗,既能有效降低噪聲,又不影響自然通風的利用。在綠色住宅建筑需綜合考慮三個方面的因素,其主要技術的具體利用體現在以下幾個方面:
3.1節能技術措施:合理的布置住宅建筑朝向和樓距,使住宅建筑盡量自然通風和天然采光。對住宅建筑圍護結構采取隔熱、遮陽措施,減少建筑的能耗需求。室內采用節能燈、變頻電梯等高能效比建筑供能、用能系統和設備,同時優化用能系統,采用能量回收技術。在設計中盡量使用綠色能源技術,如使用太陽
能、風能、生物質能、地熱能等可再生能源。另外現在使用較多的天然氣這種清潔能源,也較好地減少了二氧化碳的排放。
3.2節地技術措施:小區規劃時充分利用與合理開發地下空間,同時合理地向空中發展,向空間要面積。住宅建筑單體地面采用架空設計,增加地面公共活動空間及綠化面積。對小區用地合理選用廢棄場地進行建設,盡量不要占用好的土地資源。
3.3降低環境負荷技術措施:在規劃階段進行日照、采光和聲噪分析,滿足人們舒適性要求。利用園林綠化和建筑外部設計以減少熱島效應,盡量減少建筑外立面和室外照明引起的光污染,維持土壤水生態系統平衡的雨水回滲。在小區環境設計中選擇適宜氣候和土壤條件的鄉土植物,采用包含喬、灌木的復層綠化,采用生態綠地、墻體綠化、屋頂綠化和垂直綠化等多樣化的綠化方式。在住宅后期裝飾中采用綠色建材,減小對室內環境的污染。
3.4節水技術措施:按照項目條件進行整體規劃,綜合利用各種水資源,并進行可行性、經濟性和合理性分析。在設計階段,確定各種水資源利用方案,分質供水,進行水量平衡分析,充分挖掘中水和雨水的利用潛力,充分挖掘雨水與景觀的優化結合,充分利用先進的節水技術和節水設備。充分利用非傳統水源,根據場地特征,充分收集雨水,處理回用。充分處理污廢水達標后回用,這些處理后的低質水可以用于綠化、澆灑道路、景觀補水,以及用于洗車和沖廁等。同時,在使用中減少管網漏損,采用優質管材和連接部件,控制安裝質量。住宅建筑采用節水型器具及設備,以及水質保障措施。苗木灌溉采用高效的節水灌溉方式。
3.5綠色出行技術措施: 小區規劃時合理減小小區出入口與公共交通站點的距離。在道路兩旁留有充足的綠化空間,多種植喬木,有利于綠色出行,促進使用綠色交通工具。對于綠色住宅建筑的認識,有必要澄清以下誤區,使大家更加以一種平和的心態看待它。
3.5.1 綠色住宅建筑并不是昂貴的建筑,很多的開發商在具體的開發過程中比較看重這個問題。綠色住宅建筑強調材料可循環使用和充分的本地化,從而有可能實現最低成本的節能。一般認為,綠色住宅建筑不會比普通住宅的投入大很多,大概也就是15%。根據斯坦福大學的研究,綠色建筑比一般的建筑成本并沒
有提高,盡管有些綠色建筑采用了太陽能,并且鼓勵全面進行材料的創新、技術的創新,但由于用了可循環的材料,總的成本折算起來還是比較低的。相對于普通建筑,眼下“綠色住宅建筑” 的增量成本約為200 元/m2 至400元/m2,但從全生命周期成本核算來看,“綠色住宅建筑”的成本并不一定會比普通建筑高,
甚至還會有所降低。而從綜合生態效益、居住舒適度考量,“綠色住宅建筑”更具性價比。
3.5.2 綠色住宅建筑不是僅有綠化的居住建筑。 “綠色建筑”的確對園林、綠地面積有著嚴格的執行標準,比傳統建筑給居住者更多的綠色自然感受。但綠色的感官感受并非全部,“綠色建筑”是生態住宅、節能建筑、環保住宅、健康住宅的和諧統一體。
關鍵詞:綠色建筑設計;數字技術;方案設計研究
作者簡介:翟炳博,北京市建筑設計研究院有限公司創作中心建筑師,徐衛國,清華大學建筑學院教授,博士生導師
關于數字技術輔助綠色建筑設計,國外學界在其理論基礎及技術路線等方面已有一定討論。該領域可被看作是設計方法的另一切入點,對我國目前推進可持續發展方針和建筑領域語匯的多樣性來說均具有切實意義。
一、數字技術輔助綠色建筑設計的理論基礎
1.傳統綠色建筑設計特征
傳統的綠色建筑設計,建筑師無法僅從經驗或審美來判斷方案的節能與否,因此使用相關軟件平臺以模擬分析的方式對方案進行評測成為了綠色設計的關鍵之一。[1]綠色建筑設計的一般技術路線,往往是通過專業軟件進行建筑室內外物理環境(如風、光、熱、能耗等)的模擬,并將結果數值量化對比,以此評估方案的生態合理性。然而,有關生態性能的評測一般在整體設計的后期開展,如節能計算多在施工圖設計階段應用。[2]因此綠色建筑設計中的“模擬”環節完全淪為方案完成后的評價與檢驗工序,并未將其有機地納入設計前期,性能評測工具失去了對建筑方案應有的指導意義,[3]使生態設計效率變得較低。尼爾斯·拉森(NilesLarsson)在GreenbuildingChallenge2000中提到一種建筑設計同性能評測模擬相結合的工作流程,[4]其中建筑初步設計被描繪成一種循環往復的過程—概念模型的各類能耗模擬及結構、機電工程師的評價意見等形成一系列“反饋信息”來對方案提出修正建議。此過程經多次反復,可被看作是一種“循環設計”,其本質在于強調“數據反饋”的重要性。
2.數字技術特征
較有代表性的參數化技術,核心在于“關聯模型”(抽象的機器)[5]的構建。一般來講,Rhino、Maya等參數化軟件在其早期開發時都定義了一種被稱作“記錄建構歷史(recordhistory)”的功能,可被看作是“關聯性”的體現和參數化技術的早期雛形。當幾何體在軟件中被描述時,不同維度間往往遵循這樣一種規則—“低維構建高維,高維提取低維①”,所謂“記錄建構歷史”記錄的則是這種規則下的具體“關系”。當模型建立過程中每一步“關系”均被記錄時,改變初始幾何信息而最終結果相應變化,這就是參數化系統基礎所體現的“關聯性”。傳統的建模軟件平臺即使擁有記錄建構歷史的功能,也相對局限,當今普及最廣的參數化平臺Grasshopper,其前身名為ExplicitHistory,意為“清晰完整的歷史”,即構建完整的“關聯模型”。因此,參數化技術可以被概括為“關聯模型”(圖2),模型一端提供各類輸入數據,被用于指導不同類型的操作并在記錄關聯的前提下不斷傳遞,最終輸出一系列設計結果。該“關聯模型”的核心即“關聯性”(as-sociative),其在對“過程”和“數據”的控制方面體現較大優勢。
3.數字技術運用于綠色建筑設計的優勢
綠色建筑設計可被看作一個信息不斷反饋、循環的過程(圖3)。這種循環的兩端分別是建筑設計和評測體系(軟件性能模擬、工程師建議),一方面建筑師提供多種可能的預選方案并傳遞給評測系統,另一方面評測系統將運算、模擬結果數據進行反饋。在這種“循環設計”過程的操作下,建筑方案被不斷分析、評價、反饋、選擇并最終得到優化。理論上看,這種性能評測同建筑方案相結合的“循環設計”形成了一種完整統一的“綠色建筑設計”技術路線,但在實際方案推進中,建筑設計同綠色技術評價兩部分仍是互相脫節。無論是單一方案模擬評測還是多方案對比,建筑設計同技術分析兩者間存在的僅是操作上的先后關系。數字技術在綠色建筑設計領域的介入則從根本上消解了方案設計同測評分析間的“時滯性②”,對其“循環設計”過程和數據的傳遞進行更為有效、高效的控制。在參數化關聯模型中,“數據”本身可由“循環設計”中的評測體系反饋得來并被不斷驅動和傳遞,同時通過關聯模型對原有方案進行優化或生成新的設計備選方案。關于評測體系反饋得來的數據,筆者認為目前其同參數化關聯模型結合有三類思路。
二、數字技術輔助綠色建筑設計的技術歸納
1.性能評測數據的“可視分析”
實質是在參數化關聯模型中加入“生態評價模塊③”并鏈接各類生態分析軟件,提取評測結果數據并將之反饋至關聯模型,以“數據可視化”(如色彩過渡等)的方式對方案進行反饋和評估,設計師可依此調整方案。嚴格來說,參數化平臺的結果數據可視化并不能完全體現數字技術介入的優勢,一是目前絕大多數性能評測軟件均具有分析數據后處理(可視化)的功能,二是即使數據在參數化平臺可視化,但其并未納入關聯模型系統,無法體現數字技術對信息傳遞的控制。然而,在Grasshopper等參數化平臺中的確存在一部分插件來實現生態模擬數據的可視化,其意義是“統一平臺界面④”。同直接使用評測軟件進行生態分析相比,參數化平臺下的結果可視化有利于設計師對方案的直觀判斷。因其可在設計推敲的同時得到相應的生態分析視覺化結果,在方案初期給使用者較為充分的性能改進建議,所以該類型亦可被看作數字技術同綠色建筑設計的“弱鏈接”。
2.性能評測數據的“控制深化”
實質是將生態模擬結果作為過程數據參與關聯模型構建并指導后續設計生成。如通過模擬得出方案幾何體表面每片區域的陽光輻射量數值,以此控制其開窗、遮陽的生成等。該類型特點在于,所涉及方案的前一階段(如體量、界面等)已確定,而評測數據能夠同關聯模型對應,并基于現存的幾何體量對方案的后續深化進行控制(如開窗大小和多少、遮陽構件形態等)。由此,設計本身與評測數據間建立了直接且相互呼應的關系:陽光輻射模擬數值較大的區域相應開窗較小或遮陽出挑較多,抑或維護結構較厚等,因此方案的立面或細節處理將更具合理性。
3.性能評測數據的“反饋優化”
實質是在參數化關聯模型中加入“優化算法模塊”,能以生態評測中的某一個或幾個指標為優化方向,并反向調節初始的輸入參數組合,來使輸出結果在滿足生態評測標準的前提下較為優化。特點在于,所涉及方案前一階段(如體量、界面等)并未確定,模擬數據所起的作用即反饋并協助獲取方案初期較優化的結果。該類型中,概念方案由關聯模型控制,一系列不同的輸入參數可生成眾多的設計備選。關聯模型中的“生態評價模塊”用以評測這些潛在的備選方案,并得到相關結果數據;“優化算法模塊”(例如“遺傳算法”)則將評測結果數據作為設計發展方向,通過反饋調整初期的眾多輸入參數,來將其協調配比并得到較優化方案。
4.相關工具歸納
基于Grasshopper平臺,應用于綠色建筑設計的輔助工具歸納。
三、數字技術輔助綠色建筑設計的策略展開
1.組團層級
(1)概述
宏觀層面的城市設計、居住區或傳統聚落,其生態策略可從建筑與環境間關系、建筑與建筑間關系兩個角度展開。對于建筑與環境,應考慮如何有效利用建筑所處的地域資源,即合理調節陽光、風、地形、土地、水源、綠化等要素同建筑間關系;對于建筑與建筑,則需探討建筑的組團布局,即合理規劃建筑群落整體朝向、建筑間縫隙、街道或開放空地等。總體來說,組團層級的生態策略主要體現在建筑整體布局的關系及形態上的優化,從而達到對室外風環境、自然采光、陽光輻射等方面的利用或防控。
(2)數字技術介入
首先,在數字平臺中建立關聯模型來描述群組的形態及空間關系,精確、多樣化的輸入參數(如建筑形態、高度、數量、疏密等)能夠對建筑群的整體呈現進行調節;其次,評測體系(計算公式或生態模擬平臺)可將室外風環境、熱環境、建筑采光優劣、容積率等作為待優化目標,通過性能模擬結果數據來“反饋優化”,得到組團聚落的生態最優方案。具體來說,策略一為城市生成,屬于方案從無到有的“控制深化”過程,多見于國際城市設計競賽或數字城市設計研究等。首先需確定形態結構原型,而后性能模擬則會為城市群落的生成提供“中間數據”或切入點。這類城市設計探索更具建筑設計傾向,因其由參數關聯模型整體控制,所生成的城市結構和形態更加有機、整體且較純粹。策略二為“反饋優化”,多見于建筑群組結構已確定的城市片區或居住區,通過設定單或多目標來優化各個建筑單體的朝向、開間進深、層高和布局等。其在工程實踐中幫助較大,能在建筑師人為介入的前提下對群組空間結構、形態進行可控調節。此外,由于眾多設計規范(如采光、防火、疏散間距等)的嚴格限定,加之“行列式”等現存參考模式,數字技術的統籌能極大地提高該尺度層級的設計效率。
2.體量層級
(1)概述
該類型建筑的“主體”設計層面,包含建筑形態和功能布局兩方面。建筑體量形態在諸多方面(如體形系數、截面形狀、庭院設置等)與其節能與否相關;此外,形體的組合關系也會影響建筑整體的生態性能。對于功能布局,可根據用戶對其使用的形式及活動量劃分,將次要房間作為“生態緩沖區”布置在惡劣氣候的朝向,并將機電設備運行區集中布置來降低能耗。
(2)數字技術介入
關于數字技術在體量層級的介入,目前并沒有一個被學術或實踐界公認的一般流程。因為體量階段是方案設計從無到有的第一步,而生態策略或評測數據自身無法生成具有廣泛適應性的優化方案植入到具體場所語境的基地中去,所以體量階段的生態優化必須伴隨方案設計的邏輯操作同步進行。總體思路是,建筑師首先應結合場地關系、功能訴求、問題分析、背景信息等對方案體量有一個初步的解決策略或預設,而后在數字平臺利用參數關聯模型對其進行描述,最后通過生態模擬的結果數據來“反饋優化”,使體量朝著某一個方向發展進化。例如可以通過關聯模型將方案在一定范圍內調整變動(如不同的形體組合、中庭大小或位置等),并通過評測不同可選項的生態性能(體形系數、風阻大小、整體得熱等)取得相應數值,以該數據為目標反饋來確定優化的建筑體量方案。
3.細部層級
(1)概述
對于建筑細部層級的綠色設計討論同樣可分為兩個方面。一是優化設計方案護體系的細部構造。對此,維護結構的熱工性能好壞決定其生態與否,一般認為構造層次的傳熱系數K值較小則較為綠色低碳,[6]即“墻體越厚越保溫”。而細部的優化處理則為了防止因結構外露及門、窗等處形成“冷熱橋”而降低護體系的整體性能。二是建筑外立面(如開窗、遮陽等元素)的設計深化。開窗處往往是維護體系熱工性能的薄弱環節,其大小、位置以及用材、構造等都需從生態優化的角度重新定位。遮陽是建筑被動節能的主要措施之一,其能有效降低進入室內的陽光輻射,并改善自然采光均勻度,是構成建筑外立面的一類重要元素。有研究顯示,外遮陽措施節能效率可達10%~24%,而其造價僅占工程總造價的2%~5%,可被看作低投入、高效率的建筑被動式節能技術典范。[7]
(2)數字技術介入
在已經確定方案體量的前提之下,數字技術在細部層級的介入主要體現在性能評測結果數據的“控制深化”,例如運用參數化關聯模型總體控制建筑表皮的生成,而生態模擬則為之提供了合理的數據來源,即表皮構件中各元素遞變的“外力”,用以整體控制、干預界面的結構形態和呈現效果。
4.數字技術輔助綠色建筑設計策略歸納
數字技術輔助綠色建筑設計的策略,按照不同層級,可歸納如表3所示。
四、結語
影響建筑生態性能的主要策略基本在方案設計階段確定,即初期的概念設計成果往往對建筑最終生態節能與否有較大影響。[8]無論從國家對建筑節能的硬性指標、國內目前的建筑能耗現狀,還是從建筑師所肩負的社會責任出發,推行綠色低能耗設計都勢在必行。數字技術是設計中的一股革新力量,其并非“宏大敘事”,而是以“局部滲透”的方式影響建筑研究及實踐領域。除新的組織形式、形態關系創生外,其在建筑的生態低碳、結構優化、輔助施工等領域也極具潛力。而參數化技術將在建筑的綠色可持續方面發揮巨大價值,體現出社會及人類發展的關懷。
參考文獻
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2006年我國頒布了綠色建筑評價標準(GB/T50378-2006).2008年8月28日,建設部了《綠色評價標識管理辦法(試行)》及《綠色建筑評價技術細則(試行)》.上述政策從6個技術體系方面對住宅與公共建筑進行考核,即節地與室外環境、節能與能源利用、節材與水資源利用、節水與水資源利用及室內環境質量及運營管理.在綜合考慮綠色建筑評價標準和有關學者的研究成果的基礎上,設計綠色建筑經濟評價指標體系.
2綠色建筑的效益指標研究
綠色建筑評價標準中的室內環境和室外環境2項指標主要是指綠色建筑對環境的影響,基于效益的角度,可以把兩者歸結為相對于傳統建筑,綠色建筑所帶來的環境效益;節能、節水、節材、節地、運營管理等更多的體現為對于成本的節約,可以概況為綠色建筑所帶來的經濟效益;提供的服務與功能主要是指綠色建筑給人們帶來的舒適空間和減少疾病的機會,可以概括為綠色建筑所帶來的個人舒適度[2].因此,綠色建筑的效益指標包括:環境效益、經濟效益和個人舒適度.
2.1綠色建筑的環境效益
和傳統建筑相比,綠色建筑主要采用較環保的建筑材料,能夠對環境的影響減少到盡可能的小.環境效益主要包括室內環境和室外環境.對室外環境的影響主要是溫室氣體的排放,其中CO2的排放量占99%以上的比例.對室內環境影響最大的是建筑裝飾材料和室內設施方面產生的污染,則處理室內環境污染的費用為綠色建筑在室內環境方面增加的效益.
2.2綠色建筑的經濟效益
綠色建筑的經濟效益主要體現在節地、節水、節材和節約能源及減少運營管理成本等方面.在節地方面,《綠色建筑評價標準》中規定綠色建筑的建造應該是在集約利用土地、優化土地使用基礎之上的,能充分利用工業廢料,以保護和利用土地資源;在節材方面,指結構施工與裝修工程一次施工到位,不破壞和拆除已有的建筑構件及設施,裝修時避免重復裝修與材料浪費等;在節水方面,綠色建筑要求采用節水型器具方式降低用水量等;在節能方面,綠色建筑應該是根據當地自然條件,充分考慮自然通風和天然采光,能夠減少空調使用和照明等.
2.3綠色建筑的個人舒適度
隨著社會發展和科技進步,人們的生活水平快速提高,對空間和室內環境的要求也越來越高.而綠色建筑更多地利用自然光、自然通風,使室內空氣質量大為改善,提高了人們的工作和學習效率,減少了生病的機會.
2.4綠色建筑的效益指標度量
有學者運用生產率變動法、疾病成本法、機會成本法、預防性支出法、置換成本法等方法對評價指標進行量化,但其局限性在于僅針對各個評價指標進行獨立計量,且各指標采用度量的方法也各不相同,不同性質且采用不同方法計量的指標可比性差,從而使用這些方法很難對綠色建筑的經濟效果進行全面、客觀的評價.為了把綠色建筑的環境效益、經濟效益、個人舒適度轉化成能夠進行度量的效益性指標,首先利用層次分析法,確定指標的權重,然后利用專家打分的方法,對綠色建筑的效益指標進行量化.
3綠色建筑的全壽命周期費用研究
壽命周期成本核算(LifecycleCosting,LCC)是指“將特定產品、技術或系統整個生命周期內的全部成本與效益”定量化[3].綠色建筑的全壽命周期費用包括建設期費用和運行期費用.建設期費用主要包括構成建筑實體的材料費、建筑施工的人工費和機械設備費、建筑施工的管理費、方便施工采取的相關措施費以及為完善建筑功能安裝的配套設備及其安裝費等.運行期的費用主要包括能源消耗費用(電力、燃力、熱力)、建筑結構和實體維護更新費、設備維修、改造和更新費[4-5].對于綠色建筑而言,建設期費用會比傳統建筑費用高.有關資料顯示,同一項建筑物,運用綠色建筑設計、建造技術和手段與傳統的設計、建造技術和手段相比較,綠色建筑平均增加額外的費用大約為總投資的2%,綠色建筑的初始成本要比傳統建筑高5%~10%[6],而運行期費用卻比傳統建筑費用低.其運行期費用的節約主要體現在公用設施的節省和維護費用的節省.
4綠色建筑的效益費用分析
由于效益費用的內容和性質各不相同,為了使其具有可比性,故把方案的效益和費用先進行無量綱化處理.利用式(1)進行方案效益的無量綱化處理,利用式(2)進行方案費用的無量綱化處理,利用式(3)進行方案的效益費用分析.方案效益系數=本方案效益得分/各方案效益得分之和(1)方案費用系數=本方案費用/各方案費用之和(2)方案的經濟效果=方案效益系數/方案費用系數(3)根據式(3)的計算結果,方案效益費用系數比最大的,就是最優方案.
5實例分析
某建筑工程,按照綠色建筑標準和普通建筑標準分別設計了2套方案,擬對2套設計方案進行優選.業主首先請專家對項目2套方案的效益進行了打分,有關數據如表2所示.然后業主請造價工程師分別計算了2套方案的全壽命周期費用,其中綠色建筑費用為1650元/m2,普通建筑為1580元/m2.
5.1效益權重的確定
利用層次分析法,構造判斷矩陣,確定項目效益權重[6].
5.2項目效益得分
業主請9位專家分別對綠色建筑和普通建筑的效益進行打分,然后利用求平均值的方法,確定效益的得分。
5.3項目方案比選
根據方案的效益得分,按照式(1)計算各方案的效益系數;根據方案的全壽命周期費用。計算各方案的費用系數;在此基礎上,按照式(3)計算各方案的效益費用系數比,具體如表3所示.根據表3計算結果,可以看出綠色建筑方案的效益費用系數比大于普通建筑方案的效益費用系數比.對該建筑工程,應采用綠色建筑方案.
關鍵詞:綠色建筑;工程造價;控制策略
引 言:綠色建筑指在建筑的全壽命周期內,在最大限度節源、節能、節地、節水以及為人們生活和工作提供舒適環境的同時,有隔熱保溫,避暑降溫等功效的建筑。新型綠色建筑是可以為人類提供一個健康適用、循環高效的生活空間,實現人類生存和生活和諧共生的建筑。新型綠色建筑是未來建筑發展的主要方式和趨勢,隨著節能環保理念的不斷深入,新型綠色建筑逐漸在我國得到了快速的發展。
1 工程造價對綠色建筑作用和意義
1.1 不斷提高綠色建筑工程造價管理水平,不僅符合投資者的要求,也確保建設者的合法權益,是和諧綠色建筑工程造價的要求,為綠色建筑的發展提供有力依據。
1.2 綠色建筑全過程工程造價涉及到節能、節水、節地、節材、環境質量、智能化技術等方面,涉及到更復雜的新技術、新設備、新材料、新工藝,涉及投資的資金更大,對工程造價管理提出了更高的要求,這需要為建設各方主體提供工程造價全面透明、完整、準確、高效的信息服務,為綠色建筑更好更快的建設提供支持。
1.3 工程造價要對綠色建筑采用的新技術、新設備、新材料、新工藝進行深入研究,為綠色建筑的建設建立綠色工程造價全面技術、經濟體系,在發展中完善、提高,不斷推進新技術、新設備、新材料、新工藝在來綠色建筑建設中的應用。
總之,綠色建筑的發展,必然伴隨著大量新技術、新設備、新材料的運用和發展,讓人們對建設項目成本、使用維護費用以及節能環境保護帶來的綜合受益給子更多的關注,造價成本問題對綠色建筑的發展影響巨大。
2 綠色建筑造價管理原則
2.1 建筑壽命周期設計原則
建筑項目從最初的立項、構思、設計、直至最后的建造、使用以及拆除是其整個的壽命周期。要遵循全壽命的原則,這不僅僅是一種新型的成本價值觀念的展現,要還從其發展的角度進行經濟性的綜合考慮。綠色建筑顯著的特點是初始投資大、后期運營費用低,因此要考核整個建筑項目的經濟性,既要計算一次性建設投資,也要計算建成后的日常運行和管理費用,使項目在全生命周期內的環境、經濟、社會效益達到綜合最優。
2.2 資源綜合、高效利用的原則
綠色建筑要能夠在整體上對自身的設計和管理進行優化,采用合理的技術和合格的材料,優化配置資源,建造良好的產品。也要能夠降低能耗,最大限度的提高材料、能源和資源的使用率,產生顯著的經濟效益。并且要能延長建筑的壽命,提高綠色建筑的整體性能,滿足人們居住需要,增加建筑的綜合效益,提供舒適、健康的居住環境。
2.3 資源經濟型和造價低的原則
綠色建筑較普通建筑擁有更佳的綜合效益。首先,綠色建筑的經濟效益優于傳統建筑,雖然它有著較高的前期投入和建造費用,主要是由綠色建筑的技術復雜性、材料的限制以及各種附加設施決定的,但是由于它對資源的高效利用和循環使用,可節約更多的后期投入和維護費用,從而縮短了經濟回收期。其次,綠色建筑更加注重地域特征以及人們的生活方式,擁有更加自然的表現形式和更加舒適的生活環境,帶給人們愉悅的身心,從而大大提高人們的生活質量和工作效率,產生了巨大的社會效益;特別是綠色建筑的環境效益是傳統建筑所無法比擬的,環境效益更多的屬于隱性效益,不直接產生經濟效益,卻能保證經濟價值的可持續獲得。
3 綠色建筑工程造價的影響因素
3.1 建設標準因素
綠色建筑要依照全新的建設標準,綠色建筑標準要求采用新技術、新材料等,從根本上增加了建設成本。
3.2 市場因素
目前建筑市場的變動較大,尤其是建筑材料與建筑設備等價格隨著供求關系影響存在浮動。建筑市場是買方市場,建筑單位有一定的優勢,無論在采購方面還是在面對施工變更時都可以利用優勢做到轉移風險。
3.3 技術因素
綠色建筑中堅持使用“四節一環保”的技術造成成本增加,通過綠色技術實現建筑各類環保功能的實現,這其中包括各類分支技術,都需要不斷增加成本預算,從根本上看,技術造成成本增加主要體現在兩方面,首先是對綠色技術的開發、引進與選擇,其次是不同的材料標準提升了費用標準。
3.4 施工因素
施工成本控制因素在于兩個方面,一是工程變更,二是工程索賠。在綠色建筑中,工程變更發生的越早造成的消耗越小,損失也就越小,若變更發生完,損失會較大,對項目造價的影響也越大。很多時候,建筑建設中存在索賠現象,施工單位通過索賠造成工程成本提升,再有一旦工程因為施工不暢受到延誤,質量等受到影響,這也在無形中增加了各項的成本投入。
4 綠色建筑工程造價控制策略
4.1 做好經濟評價有利于造價控制
綠色建筑中經濟評價涉及范圍較廣,財務分析作為核心,需要格外重視。綠色建筑作為我國主推的建設項目,承擔著國計民生的責任,建設單位的穩定與否是項目完成的重要保障,因此,在規劃階段,對綠色建筑造價控制進行深入研究是必要的,主要將建設成本與效益產出進行分析,力爭為項目的決策與造價控制提供依據。
4.2 做好可行性研究有利于造價控制
綠色建筑可行性研究相對重要,研究中將設計與技術綜合考慮,力爭在設計早期做好建筑造型、布局等設計,滿足綠色建筑的基本要求,再利用相應的綠色技術,在設計中增加采光、通風等綠色功能,力爭避免設計后期做大規模的修改,以保證綠色建筑的標準性與完整性,值得一提的是,可行性研究最好提前做好,有利于控制整體造價。
4.3 整合式設計模式有利于造價控制
建立完整的設計團隊是完成建筑任務的基礎,也是做好設計的第一步,在前期設計中,倘若沒有專業的設計團隊很有可能留下設計隱患,導致后期返工、做變更等,這會導致成本增加,不利于成本控制。因此在規劃前期,要將規劃師、建筑師、相關顧問等組成設計團隊,對設計策略進行討論,加強有效的信息溝通。除此之外還要做到細化設計方案,我國綠色建筑還處于起步階段,設計過程中很多細節處理不到位,導致造價模糊,因此做好前期設計隊伍整合之外還要堅持細化設計方案,做到嚴格細致控制工程造價。
4.4 重視綠色技術選擇有利于造價控制
我國地域遼闊,區域差別大,在綠色建筑項目建設時,首先要充分考慮地區的自然條件,做到因地制宜,將設計與自然環境相融合,做好項目選址、材料選擇、資源保護等;其次在選擇技術方面要以“四節一環保”為標準,不輕易削減費用也不盲目追加投入,在做技術選擇時,單位可以對比選擇,技能設計時采用主動技術,規劃設計中采用被動技術,最大限度提高建筑的綠色功能。
4.5 做好方案比選有利于造價控制
在進行方案比選時,不能一味選擇最便宜的方案,要綜合考慮建筑的功能效果并能在較少的壽命周期中實現,在方案選擇前做好評價,為科學的造價控制奠定基礎。建設單位在選擇方案時,很容易因為領導偏好或決策者的偏好對設計方案的選擇有偏頗的影響,這就要求我們在選擇時一定要多溝通,從更多的專業角度出發,將科學性與合理性相結合,授權設計人員,爭取選擇最優方案,進而實現有效的造價控制。
5 結束語
總之,推進建筑節能,發展綠色建筑不僅是我國建設資源節約型、環境友好性社會的重大任務,也是保護全球生態環境,實現可持續性發展的必然選擇。因此,就需要我們認真學習和鉆研綠色建筑的相關知識,為建造優質優價的綠色建筑做出貢獻。
參考文獻:
[1]盧其興. 探討綠色建筑材料在人居環境中的應用[J].中國新技術新產品,2013 (1).
關鍵詞:綠色建筑、全壽命周期、成本效益
中圖分類號: TU198 文獻標識碼: A 文章編號:
一、引言綠色建筑即指在全壽命周期中,從原料生產、運輸到建筑設計、施工、使用、維修及拆除整個過程消耗最少的資源,制造最少廢棄物。其內容包括合理開發利用能源、資源,與自然融合、建立舒適的生活環境。其目的在于在全壽命周期實現“綠色”,即對環境友好,實現人、自然、環境、經濟的可持續發展。綠色建筑遵循可持續發展原則,強調建筑與人文、環境及科技的和諧統一,是二十一世紀世界建筑可持續發展的必然趨勢。因此,在綠色建筑全壽命周期過程中,一定要做好成本控制管理,只有這樣才能更好地推動綠色建筑的發展。
二、綠色建筑概念 綠色建筑,是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源能源和減少污染,為人類提供健康、適用和高效的居住、工作和活動的空間,最終實現與自然和諧的建筑物。綠色建筑遵循可持續發展原則,強調建筑與人文、環境及科技的和諧統一,是21 世紀世界建筑可持續發展的必然趨勢。收益和成本是綠色建筑得以推廣必須考慮的因素。利用生命周期成本(LCC)的概念和方法要求在評價建筑物的經濟性能時,要考慮建筑物"從搖籃到墳墓"的全過程,即從項目的構思、策劃、設計、建造、使用、維護、修建直至拆除的整個生命周期所發生的全部費用。
三、綠色建筑全壽命周期成本
1、綠色建筑全壽命周期成本的概念
綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源,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。
綠色建筑的全壽命期成本,是指從項目前期決策、設計、招投標、施工、竣工驗收、使用直至拆除等一系列過程發生的費用,也即項目在確定的壽命周期內或在預定的有效期內所需支付的研究開發費、制造安裝費、運行維修費、報廢回收費等費用的總和。
2、綠色建筑全壽命周期成本體系
綠色建筑全壽命周期成本體系的構建要遵循可度量、全面、考慮綠色建筑成本特殊性的原則。綠色建筑全壽命周期成本的特殊性體現在多階段性與主體多樣性上,綠色建筑全壽命周期成本貫穿于從決策設計到報廢處置的各個階段;綠色建筑全壽命周期成本的主體多樣性體現在綠色建筑全壽命周期成本是由多個主體來承擔的,比如社會主體、建造主體、消費主體。本文按綠色建設全壽命各階段來構建其全壽命成本體系。
綠色建筑的全壽命成本依據研究階段的不同,包括決策設計成本、施工建設成本、未來運營成本3個部分,其中未來運營成本又包括運行維修成本、報廢處置成本。綠色建筑全壽命周期成本包括:決策設計成本、未來運營成本和施工建設成本。其中施工建設成本又包括運行維修成本和報廢處置成本這兩個方面。
綠色建筑以社會、經濟、環境為發展基礎,因而對綠色建筑全壽命周期成本的分析就應該從整個社會的角度出發,將綠色建筑放到整個社會系統中去分析,而不是僅僅考慮建筑本身的成本。在以上綠色建筑全壽命周期成本體系中,各個階段除了考慮建筑本身的成本外,還要考慮給社會、環境帶來的成本,環境成本是指工程產品對環境潛在的或顯在的影響,可以是正面的也可以是負面的。社會成本是指工程項目在生命周期內對社會的不利影響。從圖2 中可以發現,在綠色建筑建成交付以前,綠色建筑的成本主要由政府和企業來承擔,而建成交付以后,成本承擔的主體主要是消費者和政府了,在綠色建筑整個壽命周期中,政府作為其成本承擔主體是一直存在的,這也表明建筑是存在外部成本的。根據美國機構調查顯示,在對其負責的全國172 家醫療中心共2000 棟建筑的運營及維護,采用 40 年分析周期和5%的折現率進行生命周期成本分析,發現運營及維護費用是建造成本的 7.7 倍。據測算,現在建筑的運行和維護成本占到建筑全生命周期內總成本的35% 以上。因而,建筑全壽命周期成本的分析應該重點放在未來運
營階段。
四、綠色建筑全壽命周期成本的控制管理
對綠色建筑全壽命周期成本進行控制與管理,就要分析綠色建筑整個生命周期中影響成本的因素,進而有針對性的進行管理。根據上文對綠色建筑全壽命周期階段的劃分,綠色建筑全壽命周期成本各階段的影響因素如表下所示:
1、決策設計階段包含的影響因素有:
(1)項目建設標準:
項目建設標準包含的影響因素有:
①建設規模、②占地面積、③工藝裝備、④建筑標準、⑤配套工程、⑥勞動定員。
(2)總平面設計:
總平面設計包含的影響因素有:
①占地面積、②功能分區、③運輸方式。
(3)工藝設計
工藝設計包含的影響因素有:
①生產方法、②工藝流程、③設備選型。
(4)建筑設計
建筑設計包含的影響因素有:
①平面形狀、②流通空間、③層高、④建筑物層數、⑤柱網布置、⑥建筑物結構。
(5)綠色建筑設計技術
(6)設計與管理模式
2、施工階段包含的影響因素有:
(1)綠色施工方案、(2)綠色施工技術、(3)人工、(4)材料、(5)機械(6)現場施工管理、(7)設備、(8)工程變更、(9)工程索賠。
3、運行階段包含的影響因素有:
(1)人力、(2)能源消耗、(3)維修、(4)報廢回收。
決策設計成本是指在該階段進行的項目準備、項目建議書、項目決策、初步可行性研究、可行性研究、初步設計、技術設計、施工圖設計等所花費的全部費用,同時還要考慮環境成本和社會成本。綠色建筑決策設計階段是對項目投資方案和設計方案進行評價并優化的過程,從技術上和經濟上對方案的可行性進行充分的論證,保證綠色建筑投資決策的正確性。該階段對綠色建筑全壽命周期成本的影響高達70%以上,對生命周期成本有決定性的影響,應該引起高度重視。
施工建設成本是指在綠色建筑施工實施階段所產生的一切費用,包括綠色建筑建造本身耗費的人工、材料、機械以及相應的管理費用,以及治理環境所花費的費用和社會成本。在該階段,應該做好現場施工管理,按圖施工,盡量避免工程變更及索賠。
未來運營成本包括運行維修成本和報廢處置成本兩部分,運行維修成本是指在綠色建筑投入使用后,在使用過程中所耗費的能源成本、養護成本、管理費用、社會成本、環境成本等;報廢處置成本是指綠色建筑使用期滿,達到報廢年限后進行的拆除、場地平整等費用,同時還要考慮社會成本和環境成本。
根據以上綠色建筑全壽命周期成本的組成,其成本體系如所示:
A、決策設計階段:(土地征用成本、規劃設計成本、環境成本、社會成本、管理成本)。
B、施工階段:( 施工建設成本、環境成本、社會成本、其他成本)。
C、運行維修階段:(運行能耗成本、維護養護成本、管理成本、改造成本、環境成本、社會成本、不可預見成本)。
D、報廢處置階段:(拆除成本、場地清理成本、環境成本、殘值收益)。
在決策設計階段,影響綠色建筑成本的因素有項目建設標準、綠色建筑設計技術、設計管理模式等因素。該階段對建筑項目成本的控制管理有重要影響,一般情況下,該階段對整個建設項目成本的影響程度達70% 以上,甚至95%,因而應該引起高度重視。決策設計決定了建筑施工以及日后的使用,因此應該滿足建筑成本承擔主體的需求,建筑設計人員在設計過程中應充分考慮各成本承擔主體的需求與建議,盡量降低成本。其次,在設計過程中,盡量采用先進的設計與管理技術,例如采用限額設計的思想、運用標準化設計、采用價值工程優化設計方案等。
在施工階段,影響綠色建筑成本的因素有綠色施工方案、綠色施工技術、現場的施工管理、人材機的使用、工程變更及索賠等。在該階段,綠色建筑成本的承擔主體主要是施工企業和政府,施工企業是綠色建筑的建造實施者,應該嚴格按照設計方案進行施工,并做好現場施工的管理,保證無偷工減料、無拖延工期等現象,按照設計方案選用新材料、采用新技術,降低日后使用過程中的環境成本。與此同時,在整個施工期間,施工企業應該做好現場的管理工作,及時做好簽證記錄,盡量避免工程變更與索賠;除了施工企業以外,作為該階段成本承擔的主體,政府也應該采取相應的措施,降低該階段的成本費用,比如實時的監督、定期的檢查等,在保證建筑質量的前提下控制建筑成本。
在未來運行階段,影響綠色建筑成本的因素主要有能源消耗、消費者的環保意識、建筑維修及報廢回收等。該階段成本承擔的主體主要是消費者和政府,在使用階段,消費者應該加強環保意識,節約能源,政府也應該通過制定相應的政策鼓勵消費者節能減耗,減少建筑運行成本。決策設計階段和施工階段對該階段有著很大的影響,尤其是決策設計階段,消費者和政府應積極參與到其中,將未來運營與維護的成本考慮到方案設計中,在項目進行到該階段時再制定相應的運行及維護方案。
五、綠色建筑的全壽命周期效益分析 根據不同含義的分類,可進行不同的分類。結合綠色建筑的含義,可以把綠色建筑的效益概括為環境效益、經濟效益、個人舒適度三大方面。 1、環境效益。和傳統建筑相比,綠色建筑主要采用較環保的建筑材料,能夠對環境影響減少到盡可能的小。一般來說,環境效益主要包括室內環境和室外環境; 2、經濟效益。和傳統建筑相比,綠色建筑的經濟效益主要體現在節地、節水、節材和節約能源及減少運營管理成本等方面上; 3、個人舒適度。綠色建筑還強調為人們提供健康、舒適、安全的居住活動空間和減少患病的機會成本。 綜合以上概述,可將綠色建筑的效益細分為資源節約效益、生態保護的環境效益、減少污染的環境效益、市政公用設施減負效益、居住健康和舒適性效益。
六、結束語
目前,我國建筑業正處在高速發展的時期,建筑用能已經達到全國能源總量的45%,預計到2020年總建筑面積將達到700億m2,龐大的建筑耗能,將會成為我國國民經濟的巨大負擔。在當前可持續發展戰略思想指導下,發展綠色建筑是未來建筑的趨勢,對綠色建筑全壽命周期成本的分析與管理有助于在全社會內推廣和運用,這對于實現可持續發展具有積極的作用。
參考文獻:
[1]卜一德,趙亞軍.綠色建筑技術指南[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.
關鍵詞:
全面綠色施工;管理策略;建筑項目;工程
中圖分類號:TB
文獻標識碼:Adoi:10.19311/ki.1672-3198.2016.11.137
隨著城市化進程的不斷推進以及人們對建筑要求的不斷提高,促進建筑工程項目全面綠色施工是發展我國現代建筑工程的必然趨勢。因此,如何促進全面綠色施工管理理念及策略在建筑工程項目中的真正實施,是當前要深入研究和探討的重要課題。
1全面綠色施工管理中存在的問題分析
1.1缺乏綠色施工制度
當前我國全面綠色施工管理模式,還處于初級階段,各項施工制度尚不健全、相應法律法規還需進一步完善、全面綠色施工管理體系仍不系統。近年來隨著社會的不斷發展,相應制度相繼出臺,但由于出臺時間比較短,各項制度還存在漏洞多和可操作性差的問題。此外,由于大部分建筑企業過于重視公司的經濟效益,而忽視能源、資源消耗和環保,進而給全面綠色施工管理帶來一定的難度。
1.2缺乏環保意識
隨著社會各界對環保宣傳工作的不斷推進,保護環境的觀念逐步滲透到人們的心中。然而從全社會的角度而言,當前我國社會中仍缺乏一個良好的環保氛圍,特別是在建筑工程項目的施工過程中,如果管理人員本身就沒有環保意識,那么他在項目管理過程中更談不上全面綠色施工管理理念的樹立和應用。再加上建設項目中的施工人員綜合素質低、綠色施工理念缺乏,就進一步加大了建筑工程項目中全面綠色施工管理工作的開展的難度。此外,在建筑施工項目中全面實施綠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施工企業重視不夠
當前我國一些施工企業為了獲得更高的經濟效益,而不惜采取以破壞和污染來實現降低成本的目的。在利益的驅使下,一些施工企業根本不可能在綠色施工等方面投入一定的人員和資金,這必將大大影響和阻礙建筑工程項目全面綠色施工管理的進步和發展。
2全面綠色施工管理的有效策略
2.1劃分細致目標,加強組織管理
在建設工程項目中實施全面綠色施工管理離不開強有力的組織管理。在一個全面綠色施工管理的體系中,一方面需要整個建設工程項目的總體目標,同時還應該把總體目標規劃成具體的細致目標,并將其分配給管理體系中的相應組織機構。此外,配以一定的獎懲體系則更加有利于各組織機構對細致目標的重視和責任的擔當。在全面綠色施工管理策略實施的過程中,我們可以根據細致目標的規劃,來實現分階段性的考察,從而確保并全面控制各組織機構能夠根據分項目標完成相關任務。為了確保全面綠色施工的貫徹實施,可以將建設項目的建設單位、設計單位、施工單位、監理單位分別設置成綠色施工管理和監管機構。進而讓每一個機構的負責人都針對本機構內的具體崗位和個人設定相應的工作任務和計劃,確保所有參與建設工程項目的人都能加入到全面綠色施工的過程中,保障設定任務保質保量的完成。
2.2深化綠色施工理念,加強規劃管理
所謂規劃管理,是以既定的施工方案為標準,策劃出整個建設工程項目全面綠色施工相應目標的具體實施方案,具體來說主要有以下幾個步驟構成:首先要在編些總體施工方案的過程中貫徹全面綠色施工理念,并在深入分析具體建設項目特征的基礎上,編制出更具體的施工計劃和方案。在這一過程中,特別要注意在施工方案中,要明確施工企業、設計企業、建設企業的具體分工和相應職責。并且建設企業要提出全面綠色施工管理的具體要求從而為后續設計企業和施工企業工作的開展提供充足的依據和可靠的保障。而設計企業要在深入分析建設企業相關全面綠色施工要求的基礎上,設計出具體的施工方案,并與施工企業做好技術溝通工作,確保后期的裝修、機電安裝等各項專業性的工作中都能夠深入的貫徹和實施全面綠色施工理念。另外,監理機構也要對整個建設項目全面綠色實施過程中給予嚴格的監督,確保整個方案和項目實施過程中能全面的體現綠色施工的理念和要求。
2.3明確分工,強化責任
明確分工就是要把每一項具體的責任都落實到個人身上,從而確保人人都能參與到項目的建設過程中,充分激發個人參與項目建設的主動性和積極性。在全面綠色施工管理的過程中,要適當地加強信息化管理,一方面加強項目建設各有關單位之間的信息交流,為確保全面綠色施工管理的科學性和合理性及其智能化提供保障。此外,在全面綠色施工的過程中,應該盡量的采用先進的綠色型技術和建筑材料。
總而言之,當前我國建筑工程項目實施過程中仍然存在對全面綠色施工管理不夠重視、監管不到位的問題。然而在當前我國管理技術、管理理念、管理力度不斷提高和更新的時代背景下,全面綠色施工管理必將成為我國現代建筑行業發展的必然趨勢,并成為促進我國國民經濟的重要動力。
參考文獻
關鍵詞:綠色建筑 監理 比較 措施
前言
綠色建筑監理是建筑全壽命周期中的一個重要組成部分。在實際工作中,綠色建筑監理的職責是在綠色建筑建造的整個過程中,將綠色建筑的節水、節地、節材、節能和環保等要求落實到位,對其建設實行有效的監督和管理,對綠色建筑的實際使用真正做到用心負責,以人為本,結合業主的使用需求,考慮建筑過程對生態環境的影響,使綠色建筑最終符合相關的標準和要求。因此,在綠色建筑工程建設過程中推進“全過程綠色監理”,將工程建設各階段綠色建筑的評價要求落實到位,是對我國節能減排目標實現的積極響應。
一、綠色建筑監理與一般建筑工程監理的比較
綠色建筑監理與一般建筑工程監理有很大區別,主要體現在最終實現目標、工作理念、工作內容及工作關注角度等幾個方面。
(1)最終實現目標不同
一般建筑工程監理以項目的經濟效益為重,在不違反建筑條例規范的基礎上,對項目審核傾向于工程技術上是否附合相關規范,并不考慮項目的社會效應、環境效應,僅注重建筑工程的質量是否合格;設計方案是否可行;建筑過程的工序操作是否合格;是否存在安全事故和質量事故的隱患等。
綠色建筑監理則是經濟效益、環境效益及社會效益并重,在審核設計方案過程中對項目所帶來的環境影響以及社會示范效給予充分關注。在項目建設過程中,對施工可能導致的生態破壞進行嚴格預判和精確控制,對使用材料是否環保以及材料是否可再利用進行審核。當以上兩種效益做到兼顧之后,再進行項目的成本預算,考慮項目的實際經濟效益,最終使項目達到社會效益、環境效益及經濟效益相互兼顧的目的。
(2)工作理念不同
一般建筑工程監理主要是為業主服務,以建筑項目為中心,一切工作都圍繞著工程項目展開,不針對項目做環境保護、綠色生態方面的審核,工程實施中的監理,追求工程期限的緊湊、預算的合理,將利益最大化,缺乏使用方面的考量。綠色建筑監理更關注綠色建筑對社會可持續發展的貢獻,注重長遠利益、社會利益和環境利益,為整個行業著想。充分體現以人為本的思想,建筑產品處處體現對人生活細節的考量,也有助于業主形成綠色健康的生活方式。此外,綠色建筑監理不僅注重工程建設,而且是全過程、全壽命看待建筑,甚至工程建設完成后,其實際使用也在綠色建筑監理考慮的范圍之內。
(3)工作內容不同
一般建筑工程監理注重合同信息管理、質量、工期以及投資方面的控制。對合同信息進行審核,對工程的質量安全和工期做出審核,最主要的是對投資預算進行控制,使建筑工程項目利益最大化。
綠色建筑監理對環境方面的管理與對工程信息、質量、工期及投資控制等方面的管理并重。在工程信息方面做好保護和審核,對項目設計方案進行嚴格核查,以審查項目是否合乎綠色建筑的要求;在工程質量方面,綠色建筑監理人員高度重視;在工期方面,綠色建筑監理對項目進度嚴格控制,避免盲目趕工造成工程質量失控或無故拖沓造成損失;在投資方面,不能因為追求項目的環保節能就無限制放寬預算,而應針對預算選擇環保施工方案;在環保方面,在建設過程中和工程交付使用后,都要嚴格遵循環保理念。
(4)工作關注角度不同
一般建筑工程監理重點關注建設期,在建設期內,建設工程監理關注項目的質量、進度和資金等環節,防止出現問題。而綠色建筑監理關注項目的全壽命周期,包括建設期、使用期以及建筑廢棄期。從建筑整個生命周期來看,從建設、使用到建筑廢棄所有環節,建筑都在對環境生態產生影響。綠色建筑監理為使整個過程中建筑物對環境產生的破壞最少,在審核設計方案階段就要對建筑物在使用以及廢棄后減少對環境破壞的方法做出審核。因此,綠色建筑監理更注重權衡建筑與環境之間的和諧關系。
此外,兩者除了都關注有關建筑法規和標準外,綠色建筑監理對綠色建筑標準、材料能耗目標、排污標準及建筑循環利用等同樣給予了高度重視。
二、綠色建筑監理完善措施
我國綠色建筑發展尚處在起步期,綠色建筑監理也處于起步階段,規范程度和執行力度都有較大提升空間,可謂任重道遠。完善綠色建筑監理,需要從國家、地方政府、監理企業與監理人員等方面著眼。
(1)國家層面
國家要推進綠色建筑的大力發展,綠色建筑監理行業的發展尤為重要。應從法律層面對綠色建筑監理工作進行規范,對綠色建筑評價標準體系進行強化和規范,賦予其法律強制性。只要項目申請綠色建筑,必須符合相關評價標準的規定,獲得認可,項目方可進入實際開發階段。在開發階段,從設計方案到施工再到建成使用全過程的審核監管必須符合有關規范和綠色建筑評價體系中的要求,對于違反規定或者施工方不顧監理的勸告擅自更改施工方案的,要嚴厲追究。賦予綠色建筑監理絕對的權力,保證監理的話語權,避免監理在開發商和施工方之間斡旋的兩難問題。綠色建筑監理人員依照綠色建筑評價標準和建筑施工監理規范對項目依法進行監理,保證項目的質量并符合綠色建筑的要求。
(2)地方政府
地方政府作用的發揮體現在通過開展專項活動引導區域綠色建筑監理行業健康有序發展。例如,設立區域綠色建筑產業基金,鼓勵綠色建筑項目的發展,提供資金上的幫助;官方設立優秀綠色建筑監理人員獎,分階段評獎,表彰優秀綠色建筑監理人員;做好綠色建筑監理準入機制,提高準入標準,設立綠色建筑監理資格證認證方式,對提出申請的監理人員定期進行綜合考核評定,對不合格者取消綠色建筑監理資格證;鼓勵協會組織綠色建筑監理人員交流年會,促進綠色建筑監理經驗交流總結。
(3)監理企業和人員
對監理企業而言,企業內部要定期開展綠色建筑監理專項培訓,對以往的實踐案例做出事后分析,集體討論,建立企業內部的綠色建筑監理準入機制等。
從事綠色建筑監理的人員要努力提高自身專業素質及文化水平,準確把握相關的建筑條例和綠色建筑評價標準,在自身業務上不落后。此外,從事綠色建筑監理的監理工程師和有關人員要高度重視在實踐中總結經驗教訓,及時反饋給企業,為今后工作的開展奠定良好基礎。
綜上所述,我國的綠色建筑監理尚在起步階段,較西方發達國家和日韓相對落后,在相關法規完善度方面還有一定差距。現階段綠色監理工作的主要問題在于,施工方工期緊張時往往會忽視監理的建議,忽略綠色建筑以人為本的理念,盲目追求效率。業主為降低成本,忽略綠色建筑標準,給綠色建筑監理造成困難。要真正提升建筑業的綠色標準、建筑的綠色等級,不使綠色建筑成為一紙空文,不單單要在相關法規的創立上下功夫,還要在提升整個國民的生活理念和價值觀上有所突破。
三、結語
我國綠色建筑監理尚處于起步階段,綠色建筑監理體制的完善,不僅需要監理行業的不斷努力,還需要從上至國家層面、地方政府,下至監理企業和監理人員共同推動,為其發展提供基礎條件和有力保障。更為重要的是,提升國民的綠色發展意識,使綠色建筑、綠色監理不只停留在概念層面而大有作為,這才是有力促進綠色建筑和綠色建筑監理健康、良性發展的動力之源。
關鍵詞:BIM信息模型 綠色設計;全生命周期;綠色建筑;可持續性
中圖分類號:O434文獻標識碼: A
引言
我國正處于經濟建設的高速增長時期,每年新建建筑80%以上為高耗能建筑,既有建筑95%以上是高能耗建筑。目前我國單位建筑面積能耗是發達國家的2~3倍以上。嚴峻的事實表明,中國要走可持續發展道路,發展節能與綠色建筑刻不容緩。綠色建筑能為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間,同時在建筑全生命周期(物料生產、建筑規劃、設計、施工、運營維護及拆除、回用過程)中實現高效率地利用資源(能源、土地、水資源、材料)、最低限度地影響環境。[1] "十二五"跨入第二年之際,我國正以前所未有力度推動綠色建筑發展。在歐美紛紛將綠色建筑作為新一輪科技創新主要方向的大背景下,我國將發展綠色建筑作為中國加快經濟結構調整和謀求經濟增長的新突破口。中國的建筑規模正以每年20億平方米速度增加,預計到2020年中國建筑能耗將達到社會能源消費總量30%以上,成為最主要的能源消費領域,而目前中國帶有綠色建筑評價標識的建筑總面積不足4000萬平方米,未來發展綠色建筑空間巨大,為此,財政部和住房城鄉建設部下發了《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》一文,明確對星級綠色建筑的財政補貼,從二星級的45元/O,到三星級的80元/O,這將引導保障性住房及公益性行業優先發展綠色建筑。
建筑的可持續發展,不僅對建筑環境工程師、建筑設備工程師提出挑戰,更重要的是對建筑師的挑戰。綠色建筑的一個重要方面就是節約能源,降低建筑能耗。在決定建筑能量性能的各種因素中,建筑的體形、方位及圍護結構形式起著決定性作用,直接的影響包括建筑物與外環境的換熱量、自然通風狀況和自然采光水平。而這三方面涉及的內容將構成70%以上的建筑采暖通風空調能耗。[2]
因此建筑設計對建筑的能量性能起著主導作用。不同的建筑設計方案,在能耗方面會有巨大的差別。單憑經驗或者手工計算,很難正確判斷建筑設計的優劣。目前憑借先進的計算機技術進行復雜的數據計算和實時的動態模擬是實現綠色建筑設計的科學性和合理性的重要保障
1 BIM與綠色建筑概述
1.1 BIM概述
BIM是Building Information Modeling中文為:建筑信息模型是通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息,在這里,信息不僅僅是三維幾何形狀信息,還包含大量的設計信息,如建筑構件的材料、面積、體積、數量、機電參數、價格等相關數據和經濟指標。
1.2 綠色建筑概述
綠色建筑:綠色建筑是指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。(摘自《綠色建筑評價標準》GB 50378)
(1) 引入綠色建筑的必要性:在我國,伴隨建筑業迅猛發展的是國內自然資源的巨大消耗,不可再生能源、淡水、天然材料、可耕地等正走向枯竭,溫室氣體的排放量和建筑垃圾產生量也大幅增加。
(2) 綠色建筑的全生命周期:綠色建筑強調的是在整個建筑生命周期中,在建設和使用流程上對環境負責和提高資源使用效率,建筑的生命周期是指:選址、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除。
綠色建筑設計的關注和影響對1.3 BIM與綠色建筑的關系.
(1)BIM提供綠色建筑設計分析的平臺,BIM的重要意義在于它重新整合了建筑設計的流程,其所涉及的建設項目全生命周期管理,恰好是象。
(2)BIM所包含的各種綠色分析軟件給與綠色建筑各種強大的數據支持.
如通過對Revit建立的信息模型,在方案階段可以通過導出DXF文件進入ECOTECT做可視化分析及日照分析;導入RADIANCE做采光分析;在初步設計階段,導出GBxml標準文件進入IES做舒適度分析;導出STL文件進入STAR-CCM+做風環境分析。
2綠色建筑與BIM的應用
2.1 規劃階段的選址與場地分析
場地分析是研究影響建筑物定位的主要因素,是確定建筑物的空間方位和外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯系的過程。在規劃階段,場地的地貌、植被、氣候條件都是影響設計決策的重要因素,往往需要通過場地分析來對景觀規劃、環境現狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進行評價及分析。傳統的場地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數據信息等弊端,通過BIM 結合地理信息系統(Geographi Information System,簡稱(GIS),對場地及擬建的建筑物空間數據進行建模,通過 BIM 及 GIS 軟件的強大功能,迅速得出令人信服的分析結果,幫助項目在規劃階段評估場地的使用條件和特點,從而做出新建項目最理想的場地規劃、交通流線組織關系、建筑布局等關鍵決策。
2.2 方案設計階段的能量分析
在方案論證階段,項目投資方可以使用 BIM 來評估設計方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學、聲學、紋理、色彩及規范的遵守情況。BIM 甚至可以做到建筑局部的細節推敲, 迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。方案論證階段還可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解決方案供項目投資方進行選擇,通過數據對比和模擬分析,找出不同解決方案的優缺點,幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間。對設計師來說,通過 BIM 來評估所設計的空間,可以獲得較高的互動效應,以便從使用者和業主處獲得積極的反饋。設計的實時修改往往基于最終用戶的反饋,在 BIM 平臺下,項目各方關注的焦點問題比較容易得到直觀的展現并迅速達成共識,相應的需要決策的時間也會比以往減少。
2.3 施工建造階段的沖突檢測、施工模擬及工程量統計。
2.3.1施工沖突預先檢測
隨著建筑物規模和使用功能復雜程度的增加,無論設計企業還是施工企業甚至是業主對機電管線綜合的要求愈加強烈。在CAD 時代,設計企業主要由建筑或者機電專業牽頭,將所有圖紙打印成硫酸圖,然后各專業:將圖紙疊在一起進行管線綜合,由于二維圖紙的信息缺失以及缺失直觀的交流平臺,導致管線綜合成為建筑施工前讓業主最不放心的技術環節。利用 BIM 技術,通過搭建各專業的 BIM 模型,設計師能夠在虛擬的三維環境下方便地發現設計中的碰撞沖突,從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能及時排除項目施工環節中可以遇到的碰撞;中突,顯著減少由此產生的變更申請單,更大大提高了施工現場的生產效率,降低了由于施工協調造成的成本增長和工期延誤。
左 管線綜合平面右 管線調整避讓
2.3.2 施工進度模擬(Revit +Navisworks四維施工模擬)
建筑施工是一個高度動態的過程,隨著建筑工程規模不斷擴大,復雜程度不斷提高,使得施工項目管理變得極為復雜。當前建筑工程項目管理中經常用于表示進度計劃的甘特圖,由于專業性強,可視化程度低,無法清晰描述施工進度以及各種復雜關系,難以準確表達工程施工的動態變化過程。通過將 BIM 與施工進度計劃相鏈接,將空間信息與時間信息整合在一個可視的 4D(3D+Time)模型中,可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、4D 精確掌握施工進度,優化使用施工資源以及科學地進行場地布置, 對整個工程的施工進度、資源和質量進行統一管理和控制,以縮短工期、降低成本、提高質量。此外借助4D模型,施工企業在工程項目投標中將獲得競標優勢,BIM可以協助評標專家從4D模型中很快了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等,從而對投標單位的施工經驗和實力作出有效評估。
2.3.3 工程量統計
在 CAD 時代,由于CAD無法存儲可以讓計算機自動計算工程項目構件的必要信息,所以需要依靠人工根據圖紙或者CAD文件進行測量和統計,或者使用專門的造價計算軟件根據圖紙或者CAD文件重新進行建模后由計算機自動進行統計。前者不僅需要消耗大量的人工,而且比較容易出現手工計算帶來的差錯,而后者同樣需要不斷地根據調整后的設計方案及時更新模型,如果滯后,得到的工程量統計數據也往往失效了。而BIM是一個富含工程信息的數據庫,可以真實地提供造價管理需要的工程量信息,借助這些信息,計算機可以快速對各種構件進行統計分析,大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤,非常容易實現工程量信息與設計方案的完全一致。通過 BIM 獲得的準確的工程量統計可以用于前期設計過程中的成本估算、在業主預算范圍內不同設計方案的探索或者不同設計方案建造成本的比較,以及施工開始前的工程量預算和施工完成后的工程量決算。
2.4 項目運營階段的運行維護模擬
在建筑物使用壽命期間,建筑物結構設施(如墻、樓板、屋頂等)和設備設施(如設備、管道等)都需要不斷得到維護。一個成功的維護方案將提高建筑物性能,降低能耗和修理費用,進而降低總體維護成本。 BIM 模型結合運營維護管理系統可以充分發揮空間定位和數據記錄的優勢,合理制定維護計劃,分配專人專項維護工作,以降低建筑物在使用過程中出現突發狀況的概率。對一些重要設備還可以跟蹤維護工作的歷史記錄,以便對設備的適用狀態提前作出判斷。
2.4.1疏散模擬(右圖)
2.4.2熱環境及能耗優化分析
5 結論
隨著我國經濟的飛速發展和能源問題的日益嚴重,綠色建筑設計變得越來越重要,從2D CAD 轉向基于BIM 技術的三維信息轉換,是綠色建筑設計的發展趨勢,利用BIM技術,建筑師可以在設計過程中創建包含建筑全部信息的虛擬建筑模型,在設計的任意階段將其直接導人相關的能量分析軟件中,就可以方便快捷的得到能量分析結果,從而及時調整設計方案,優化建筑性能,充分利用BIM 技術來保障綠色建筑設計的科學性和合理性。
目前在采用BIM技術的3D建筑CAD軟件與建筑能耗分析軟件的結合方面,仍然存在許多尚未解決的問題,如一些主流能量分析軟件無法直接導人虛擬建筑模型,不支持IFC數據標準等。但越來越多的軟件廠商、開發者、使用者已經開始關注這些問題并在進行研究和開發。相信在不久的將來,綜合利用BIM和建筑能耗分析進行綠色建筑設計的技術,將越來越完善和成熟
參考文獻
[1]建設部副部長仇保興在國務院新聞辦新聞會上的講.
[2] 薛志峰等.超低能耗建筑技術及應用.北京:中國建筑工業出版社
[3] 曾旭東 綠色建筑設計中的CAD技術 重慶大學建筑城規學院院刊
[4] Autodesk BIM 課程 綠色建筑設計―教師用書
綠色建筑是區別于傳統建筑的可持續發展建筑,它除強調給業主提供舒適的空間外,還特別強調在建筑的全壽命周期內用最低的成本獲得最大的收益。這恰恰與價值工程的實質不謀而合,因此在其投資決策中應用價值工程是十分必要的。有利于落實我國的可持續發展戰略和實現建設節能型社會的目標。
首先,綠色建筑和價值工程的內涵是一致的。價值工程活動是發現問題,分析問題和解決問題的過程。綠色建筑的開發也是發現“綠色”,分析“綠色”,解決“綠色”的過程。綠色建筑的資源消耗包括建筑在建設期和投入使用期的所有能耗之和,相當于價值工程中的全壽命周期成本;綠色建筑所實現的滿足客戶需求的功能相當于價值工程中所有實現的必要功能。綠色建筑追求以最低的資源消耗打造出滿足客戶功能需求的建筑。這與價值工程以最低成本實現必要功能是一致的。
其次,將價值工程應用于綠色建筑必將彰顯價值工程的高效性。綠色建筑的造價在通常情況下要高出傳統建筑約3%-9%。研究表明,價值分析的費用占整個項目建設成本的0.1%-0.3%,但作用很大,可以降低整個項目建設初始投資額的5%-10%,同時可以降低運營費用的10%左右,在某些情況下更高[3]。所以,將價值工程應用在綠色建筑中,節省的金額也是巨大的,體現了價值工程的應用價值。尤其是投資決策是綠色建筑實施的關鍵步驟,將價值工程應用于綠色建筑的投資決策階段可以實現價值工程的“最大價值”。這是因為綠色建筑可以節省能源,但節省能源的效果需要很長時間之后才能顯現出來。且建造費用是一次性支出,很容易引起人們的重視,而使用過程中的能耗、維護、運行管理等支出雖然是建造費用的數倍,但由于是分散支出的,人們往往忽視。所以,考慮到建造成本的增加,人們在選擇建筑方案時,鑒于當前利益往往選擇更為便宜的方法,也正是由于這個原因在很長時間內阻礙了綠色建筑的發展。有資料表明,設計階段費用一般只占工程項目總費用的2%左右,但其對工程造價的影響程度卻占75%以上。方案初步設計階段影響工程造價的可能性為75%-95%,在施工圖設計階段,影響工程投資的可能性為10%-35%,而一向被人們作為重點控制的施工階段,通過施工組織設計節約工程造價的可能性只有5%-10%[4]。價值工程側重于產品的研發設計及方案選擇階段,這項技術應用的越早,經濟效果越大,反之則小。因此投資決策階段是最合適利用價值工程的時機,是價值工程發揮作用的最佳時機。