王瑋

（湖南大學(xué)設(shè)計研究院有限公司湖南長沙　410000）

面向全壽命周期的綠色建筑設(shè)計探究

王瑋

（湖南大學(xué)設(shè)計研究院有限公司湖南長沙410000）

工程設(shè)計是項目建設(shè)的關(guān)鍵工作，設(shè)計階段的成本優(yōu)化也是建設(shè)全過程成本優(yōu)化的重點。在設(shè)計階段開展全壽命周期設(shè)計，可突破傳統(tǒng)設(shè)計模式的桎梏，使設(shè)計階段的優(yōu)化不僅僅停留在“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化”上，有助于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型工程，從而實現(xiàn)全壽命周期系統(tǒng)的最優(yōu)化。

全壽命周期；綠色建筑；設(shè)計研究

引言

資源的稀缺性和基礎(chǔ)原料的不可再生性制約了全社會生產(chǎn)成本總額的支付能力，同時隨著社會的發(fā)展和文化生活水平的不斷提高，要求社會持續(xù)增加高質(zhì)量的商品供給。在資源有限的條件下，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高資源利用率，提升全社會的生產(chǎn)力水平，成為廣義的建設(shè)項目全壽命周期費用控制要考慮的內(nèi)容，是建設(shè)項目全壽命周期費用研究的最高層次。

1　綠色建筑的設(shè)計趨勢

綠色建筑是一個宏觀的概念，其中涉及到的很多問題都不應(yīng)停留在個體建筑上，建筑師應(yīng)該著眼大局，將其放在城市整體規(guī)劃中進(jìn)行思考；綠色建筑中出現(xiàn)的許多技術(shù)問題，比如污水處理、太陽能的采集和利用，不僅僅是建筑專業(yè)范圍內(nèi)的問題，還需要建筑師和其他專業(yè)的工程師相互配合，共同解決。從設(shè)計目標(biāo)上看，綠色建筑在滿足功能和空間需求的前提下，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)節(jié)約資源、減少污染。設(shè)計師在工作中應(yīng)該遵循綠色建筑的基本原則：尊重自然，強(qiáng)調(diào)建筑與自然的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。應(yīng)該尊重當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，增加對自然環(huán)境的理解，使人們的行為與自然環(huán)境的發(fā)展協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來。因地制宜，高效地利用自然資源，正確處理節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保及滿足建筑功能之間的辯證關(guān)系。建筑師在建筑過程中，應(yīng)當(dāng)注意結(jié)合公眾需要，按照當(dāng)?shù)氐臍夂虿扇∠鄳?yīng)的設(shè)計策略、利用簡單的實用技術(shù)、使用節(jié)能的建筑材料。加強(qiáng)資源節(jié)約與綜合利用，減輕環(huán)境負(fù)荷，營造舒適與健康的環(huán)境。避免使用易破壞環(huán)境、產(chǎn)生廢物的建筑材料；完善建筑空間的靈活性，堅持越小越好，將建設(shè)運(yùn)行的資源和不利因素降到最少；減少建筑過程中對環(huán)境的損害，為所有人提供舒適的空間環(huán)境。

2　開展全壽命周期設(shè)計的作用

建設(shè)項目的成本涉及建設(shè)項目的全壽命周期，在項目投資決策中要對擬建項目的必要性和可行性進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，通過方案比較決定項目是否實施，在什么地方興建，采取什么建設(shè)方案等。生命周期分析有四個步驟：確定目標(biāo)與范圍、分析清單、評價影響、評價改進(jìn)（見圖1）。在現(xiàn)行的基本建設(shè)程序中，通過編制項目建議書和可行性研究報告來完成上述工作。但由于編制深度的局限，在項目決策階段，項目費用編制中所采用的數(shù)據(jù)多為相關(guān)指標(biāo)性數(shù)據(jù)，即多為定性考慮來實現(xiàn)項目周期壽命的成本控制，無法具體量化來直觀地進(jìn)行分析比較。

圖1　全壽命周期分析的技術(shù)框架圖

在項目設(shè)計階段，要形成指導(dǎo)項目實施的最終文件，需達(dá)到“按圖施工”的設(shè)計深度。①設(shè)計方案的優(yōu)劣對建設(shè)項目全壽命周期費用的影響顯著，直接影響建設(shè)項目的投資效益。據(jù)有關(guān)資料顯示，項目實施和使用過程中所發(fā)生的問題中，超過70%都和設(shè)計階段的工作有關(guān)，具體表現(xiàn)為以下三個方面：a.在施工圖中，要確定建筑、結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容，確定建筑材料的品種、級別，確定生產(chǎn)設(shè)備的型號、數(shù)量、負(fù)荷、性能參數(shù)等相關(guān)內(nèi)容，這些都直接影響項目的建設(shè)成本。b.設(shè)計深度是否考慮到位、各建筑構(gòu)件是否完全吻合、建筑空間是否完全符合設(shè)備安裝和使用的要求、套用的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖集是否完全符合項目特點等設(shè)計質(zhì)量問題都間接影響建設(shè)成本，往往引起停工、返工，甚至造成質(zhì)量事故和安全隱患，從而引起成本費用的巨大浪費。c.設(shè)計的功能是否完善、工藝是否合理先進(jìn)等設(shè)計質(zhì)量問題，直接影響項目使用階段的運(yùn)行費用，甚至出現(xiàn)剛建成就面臨生產(chǎn)改造的尷尬局面，造成能源和資金的浪費。通常情況下項目的運(yùn)行維護(hù)等使用費用在項目全壽命費用中的比例較大，使用費用的控制也是考量設(shè)計方案優(yōu)劣的重要指標(biāo)。②在設(shè)計階段，需達(dá)到按圖實施的設(shè)計深度，也就提供了把所有成本因素具體量化的必要條件。對各項成本量化的全壽命成本進(jìn)行分析比較，可以直觀地選擇最優(yōu)設(shè)計方案。合理的設(shè)計可使建設(shè)項目的全壽命周期費用最低。

3　項目全壽命周期設(shè)計的主要內(nèi)容

項目全壽命周期設(shè)計的主要內(nèi)容應(yīng)包括以下七個方面：①設(shè)計方案須具備安全可靠性，設(shè)計方案需滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證工程項目在全壽命周期內(nèi)穩(wěn)定可靠運(yùn)營。在突發(fā)偶然時，仍能保持必要的基本功能正常，不發(fā)生事故。②選擇設(shè)計方案時，要優(yōu)先選擇便于施工的方案，盡量減低施工難度。同時考慮項目周邊的條件，選擇可就近采購的材料設(shè)備，以保證項目的順利實施，節(jié)約成本。③實現(xiàn)全壽命周期費用最小化、效能最大化，追求項目綜合經(jīng)濟(jì)效益的同時，追求社會效益的最大化。④設(shè)計方案需滿足環(huán)保要求，盡量使用環(huán)保綠色材料，設(shè)備和材料盡可能做到可重復(fù)利用，同時具備可回收性。減少項目實施和使用過程中的環(huán)境污染和對周邊環(huán)境的影響。做到項目壽命期結(jié)束后可盡量恢復(fù)項目所在地的生態(tài)環(huán)境。⑤設(shè)計方案需方便日常維修和檢修，減少大修理次數(shù)，盡量避免停產(chǎn)檢修，保障項目能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。⑥設(shè)計方案應(yīng)具備一定的前瞻性，并預(yù)留可擴(kuò)展的空間，盡量滿足項目功能的持續(xù)改進(jìn)要求，保證項目與社會能夠同步發(fā)展，延長項目的使用壽命。⑦設(shè)計方案需滿足防災(zāi)減災(zāi)的要求，具備必要的抵御災(zāi)害的能力，能夠在災(zāi)后快速恢復(fù)項目功能，降低災(zāi)害帶來的損失。其中①～③項是工程必須滿足的基本要求，④項要求工程在全壽命周期內(nèi)與周圍環(huán)境相和諧，⑤～⑦是科學(xué)發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展觀等工程指導(dǎo)思想的要求，是項目建設(shè)的最高層次。

4　面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計

面向全壽命周期節(jié)能建筑設(shè)計的程序主要包括確定設(shè)計目標(biāo)、初步方案構(gòu)思、備選方案設(shè)計、壽命周期評價、分析改進(jìn)與確定最佳方案等，他們構(gòu)成了一個反饋系統(tǒng)并不斷的互相交互信息?；谌珘勖芷诘慕ㄖO(shè)計程序圖見圖2所示。

圖2　基于全壽命周期的建筑設(shè)計程序圖

（1）確定設(shè)計目標(biāo)。確定設(shè)計目標(biāo)就是要保證建筑在全壽命周期內(nèi)具有節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)化和綠色化四項基本特點，然后根據(jù)不同類型的建筑制定相應(yīng)的目標(biāo)，要實現(xiàn)如前所述的目標(biāo)并確定合理的系統(tǒng)邊界。如何確定可靠合理的設(shè)計目標(biāo)就需要設(shè)計者具有豐富的經(jīng)驗，實地考察并在熟悉客戶需求的基礎(chǔ)上計算成本，實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的平衡，不僅保證可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能要求，又能保障消費者的權(quán)益。

（2）初步方案構(gòu)思。根據(jù)確定好的設(shè)計目標(biāo)，采用功能分析法和創(chuàng)造性思維法構(gòu)思若干個初步方案。初步方案不需要受太多約束條件的限制，重點是得到可供選擇的多種設(shè)計方案。面向全壽命周期的節(jié)能建筑設(shè)計需要考慮從始至終的成本核算，風(fēng)險評價等，雖然初步的方案構(gòu)思可能會產(chǎn)生很多不合理的構(gòu)思，但良好的質(zhì)量安全風(fēng)險評估和管理體系的引入可以約束設(shè)計者在合理的范圍內(nèi)確定好目標(biāo)。

（3）備選方案設(shè)計。備選方案的選擇是在遵循節(jié)能設(shè)計準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上采取一定的技術(shù)措施，將構(gòu)思方案明確，并了解實現(xiàn)初步方案的原材料采購、設(shè)備選型、方案構(gòu)造等，同時初步的施工方案也要盡快確定下來，為下一步的正常運(yùn)行提供有力的保障。備選方案不局限于一個，可以是多個，從而在優(yōu)選方案遇到困難時提供支持。

（4）壽命周期評價。通過系統(tǒng)的分析方案并綜合設(shè)計理念，得到了初步優(yōu)化的備選方案，需要對設(shè)計方案進(jìn)行綜合評估以考察它的實用性。雖然理論相對于實踐只可作為參考，但優(yōu)秀的設(shè)計方案評價可以有效避免實踐中出現(xiàn)的極端問題和突發(fā)問題，其中壽命周期評價是解決這一問題的最有力的手段，它主要包括清單分析和影響分析。

（5）分析改進(jìn)，確定最佳方案。通過壽命周期評價的分析評判結(jié)果，對原方案進(jìn)行反饋改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)問題，找到設(shè)計過程中最易出現(xiàn)的風(fēng)險，進(jìn)一步優(yōu)化，使方案更合理，更完善，最終實現(xiàn)全壽命周期節(jié)能建筑設(shè)計的最佳方案。

5　結(jié)束語

建筑工程設(shè)計是關(guān)乎國計民生的大事，資源的日益緊張及生態(tài)環(huán)境的污染，未來的建筑必須能夠滿足房屋建筑的施工和使用與資源、環(huán)境之間能夠相互協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展，綠色建筑設(shè)計是未來發(fā)展的必然趨勢，這符合科學(xué)發(fā)展觀的要求，符合社會和自然的發(fā)展規(guī)律，可以預(yù)見，綠色建筑設(shè)計的推廣一定會為我國的建筑領(lǐng)域帶來革命性的變化。

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TU201.5

A

1673-0038（2015）03-0007-02

2015-1-3

王瑋（1972-），男，工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計方面的工作。