建筑材料论文参考(2)
建筑材料论文参考篇2
试谈绿色建筑材料的发展概况及展望
一、绿色建筑的发展
2l世纪人类共同的主题是可持续发展,对于城市建筑来说亦必须由传统高消耗型发展模式转向高效绿色型发展模式,绿色建筑正是实施这一转变的必由之路,是当今世界建筑发展的必然趋势。
绿色建筑是指为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间,同时实现最高效率地利用能源、最低限度地影响环境的建筑物。它是实现“以人为本”、“人——建筑——自然”三者和谐统一的重要途径,也是我国实施二十一世纪可持续发展战略的重要组成部分。
绿色建筑遵循可持续发展原则,体现绿色平衡理念,通过科学的整体设计,集成绿化配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、太阳能利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术,充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。
绿色建筑具有选址规划绿色合理、资源利用高效循环、综合措施有效节能、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害、建筑功能灵活适宜等六大特点,不仅可满足人们的生理和心理需求,而且能源和资源的消耗最为经济合理,对绿色环境的冲击最小。
20世纪60年代,美籍意大利建筑师保罗。索勒瑞(PaolaSoleri)把生态学(Eco1ogy)和建筑学(Architecture)两词合并为“Arology”,提出了着名的“生态建筑”(绿色建筑)的新理念。20世纪70年代,石油危机的爆发,使人们清醒地意识到,以牺牲生态环境为代价的高速文明发展史是难以为继的。耗用自然资源最多的建筑产业必须改变发展模式,走可持续发展之路。太阳能、地热、风能、节能围护结构等各种建筑节能技术应运而生,节能建筑成为建筑发展的先导。
20世纪80年代,节能建筑体系逐渐完善,并在英、法、德、加拿大等发达国家广为应用。同时,由于建筑物密闭性提高后,室内环境问题逐渐凸现,不少办公楼存在严重的建筑病综合症(SBS),影响楼内工作人员的身心健康和工作效率。以健康为中心的建筑环境研究成为发达国家建筑研究的热点。
1992年巴西的里约热内卢“联合国环境与发展大会”的召开,使“可持续发展”这一重要思想在世界范围达成共识。绿色建筑渐成体系,并在不少国家实践推广,成为世界建筑发展的方向。
30多年来,绿色建筑的由理念到实践,在发达国家逐步完善,形成了较成体系的设计方法、评估方法,各种新技术、新材料层出不穷。一些发达国家还组织起来,共同探索实现建筑可持续发展的道路,如:加拿大的“绿色建筑挑战”(GREENBUILDINGCHALLENGE)行动,采用新技术、新材料、新工艺,实行综合优化设计,使建筑在满足使用需要的基础上所消耗的资源、能源最少。日本颁布了《住宅建设计划法》,提出“重新组织大城市居住空间(环境)”的要求,满足21世纪人们对居住环境的需求,适应住房需求变化。德国在90年代开始推行适应生态环境的住区政策,以切实贯彻可持续发展的战略。法国在80年代进行了包括改善居住区环境为主要内容的大规模住区改造工作。瑞典实施了“百万套住宅计划”,在住区建设与生态环境协调方面取得了令人瞩目的成就。
二、课题研究的背景
绿色建筑和奥运结合的时间不长,但可持续发展思想与奥林匹克精神依然迅速地实现了和谐与统一。1996年美国亚特兰大奥运会中已开始尝试使用一些可再生性能源和高效交通措施;2000年澳大利亚悉尼奥运会中,绿色建筑的思想开始在奥运场馆及其配套设施的建设中有所体现。悉尼奥运会被认为是目前科技含量最高的一届夏季奥运会,而最能展现悉尼奥运会高科技含量的便是在世界范围内受到了广泛的关注和赞誉的绿色奥运村。这一项目的成功设计、施工与建设,现有绿色建筑技术评价体系(如澳大利亚的绿色建筑评估体系NABERS)亦功不可没,它是保证建造过程各环节充分体现可持续生态概念的重要措施。该项目的成功,不仅有利地推进了绿色建筑设计思想和设计理念的成熟与发展,而且为澳大利亚在世界范围内赢得了荣誉和尊重。
北京2008年奥林匹克运动会提出了绿色奥运、科技奥运和人文奥运的口号,如何使奥运建筑与园区建设能够真正实现“绿色化”的内涵,建成可持续发展的建筑与园区,是能否真正实现北京2008年“绿色奥运”的关键。在此背景下,“绿色奥运建筑评估体系研究”课题于2002年10月立项,为科技部“科技奥运十大专项”之一,课题汇集了清华大学、中国建筑科学研究院、北京市建筑设计研究院、中国建筑材料科学研究院、北京市环境保护科学研究院、北京工业大学、全国工商联住宅产业商会、北京市可持续发展科技促进中心、北京市城建技术开发中心等9家单位近40名专家共同开展工作,历时14个月。
“绿色奥运建筑评估体系”研究就是力图通过建立严格的、可操作的建设全过程监督管理机制,落实到招标、设计、施工、调试及运行管理的每个环节,来实现奥运建筑的绿色化。其具体研究内容为:根据绿色建筑的概念和奥运建筑的具体要求,制定奥运建筑与园区建设的“绿色化”标准,研究开发针对这一标准的、科学的、可操作的评价方法;研究能支持这一评估体系正常运行,可在奥运建筑从招标到运行管理的全过程中有效发挥作用的机制与政策,从而确保奥运建筑与园区建设的“绿色化”能得到高水平实现,从“绿色”与可持续发展上达到国际先进水平。
三、评估体系内容简介
1.全程监控、阶段评估
针对园区规划、业主招标、建筑设计至施工、验收和运行管理的全过程,在各个建设阶段通过科学的评估体系、评估手段及与之相适应的管理机制及质量保证体系,以确保奥运园区建设达到绿色和可持续发展的预期目标。按照全过程监控、分阶段评估的指导思想,评估过程由4个部分组成:
第一部分:规划阶段
第二部分:设计阶段
第三部分:施工阶段
第四部分:验收与运行管理阶段
针对上述不同建设阶段的特点和要求,分别从环境、能源、水资源、材料与资源、室内环境质量等方面进行评估。只有在前一阶段达到绿色建筑的基本要求,才能继续进行下一阶段的设计、施工工作。当按照这一体系在建设过程的各个阶段都达到绿色要求时,这个项目就可以认为达到绿色建筑标准。
2.QL评分方法
绿色建筑追求最小的能源、资源与环境代价,而获取健康舒适高效的建筑环境。这二者有时是彼此矛盾的。为清晰地对这二者的实际状况给出科学描述,本评估体系采用了Quality(质量)和Load(环境负荷)这两个指标。这种双指标方式与目前发达国家标准(如美国LEED)相比,解决了上述矛盾,更准确地刻划了被评估对象的绿色性。在具体评分时把评估条例分为Q和l两类:Q(Quality)指建筑环境质量和为使用者提供服务的水平;L(Load)指能源、资源和环境负荷的付出。二者综合起来即可对建筑物的“绿色”程度进行全面评价。
在考察建筑物的L(Load)品质时,没有直接采用L而是转化为LR(LoadReduction,建筑物环境负荷的减少)来评价,也就是说“建筑的环境负荷降低得越多,得分越高”,易于操作。然后,便可利用统一的5级评分制(此时L=5-LR)及与之配合的权重表,分别对不同类型的建筑的Q和LR进行评价。
根据评估项目在不同阶段的重要性,分别制定了相应的权重系数。参评建筑实际的Q/LR得分=∑(5分制得分×权重系数)。对于包含多类型建筑的园区,需由建筑各类型建筑的面积比乘以其相应的Q、LR得分情况,才为整个园区的综合评价结果。
参评建筑的Q/L评估结果可通过如图2所示的两维图表进行科学的描绘。
其中:
A区:很少的资源能源和环境付出和优秀的建筑服务品质,为最佳绿色建筑。
B区、C区:尚属于绿色建筑,但或资源与环境消耗太大,或建筑品质略低。
D区:高资源、能源消耗,但建筑品质不高。
E区:很多的资源能源和环境付出却获得低劣的建筑品质,一定要避免的建筑。
除了提供一张二维Q几图表之外,评估软件还能根据用户提供的建筑信息,生成一系列直观图表,向用户生动地展示参评建筑在不同层次的条目评估过程中体现出来的性能优劣。
四、主要创新
本课题主要创新如下:
1.从“绿色建筑”理念出发,针对我国具体情况,系统地提出我国绿色建筑的主要内容和重点,这不仅符合国际先进理念,还有突出创新。例如,强调项目论证的必要性,强调总量、规模和容积率控制;强调建筑的全生命周期分析,注重建材的可再生、可回用性:提出多种能源结构和使用方式下的评价方法,注重能源品位,提出能源的优化利用和梯级利用,注重降低能量转换系统的能耗,提倡热回收;综合考虑并评价建筑的直接污染和间接污染;重视水资源的综合高效利用与保护,强调分质供水与梯级利用、明确节水率与回用率的合理范围、强度用水安全性;对施工过程进行专门评价,提倡绿色施工和绿色管理;重视验收和运行管理,强调考核管理体制与激励机制、考核实际运行效果和实测统计数据。在此基础上提出全面实施“绿色建筑”的体系和框架。
2.得到一批绿色建筑定量化评价指标体系,包括:通过对近20个实际项目的调研和测算,提出了建材全生命周期评价的4个定量指标,即资源消耗、能源消耗、环境影响、本地化;建立了科学、客观和全面的建筑能耗定量评价指标体系,提出用建筑物耗热量、耗冷量指标评价居住建筑节能状况:提出与参考建筑比较的方法评价办公建筑节能:直接对体育场馆的围扩结构部分的热工性能和做法评价节能效果;提出基于能质系数的ECC指标评价不同供热空调系统及方式:提出TDC指标评价风机水泵等输配系统能耗;提出热回收能效比CEP指标评价新风热回收;提出照明能耗系数并结合灯具、照度、控制等全方位评价人工照明;采用了单位建筑面积污染物排放总量指标体系(C02、可吸入颗粒物、N0x、S0x等)和建筑排热评价指标体系,评价大气(直接或间接)污染及温室效应;
3.提出全过程控制的观点与相应的评估方法和实施指南。根据我国建设项目实施过程的特点,把评估体系分成四个阶段:规划阶段、设计阶段、施工阶段、验收与运行管理阶段。根据每个阶段的特点制定了相应的评估体系。通过对各个阶段的控制,保证最终绿色建筑的实施。这完全不同于国外(如美国的LEED体系)仅限于对最终项目的绿色评估。
4.提出用Q(Quality)—L(Load)双指标体系及权重体系对我国的绿色建筑进行评价。揭示了建筑建设过程在获取健康舒适的居住空间和占用能源资源、影响环境之间的矛盾,指出绿色建筑的核心是追求此矛盾的协调。
5.开发了一批与评估体系匹配的、可进行定量模拟计算、优化指导设计的软件。
五、评估案例—某综合体育训练馆(设计阶段)
1.基本情况说明
某综合体育训练馆,位于北京市某体育训练局东院东南角。训练局院的北面、南面、西面为城市道路,东面为城市规划路。建设场址南向面对人工湖,东侧贴临某居住小区,北面与网球馆及体操训练房相邻,西侧是一小学。
该建筑风格追求现代化、地域化、本土化的契合,整体造型突出体育建筑的气势,以大面积的金属百叶和纯净的实体墙面形成鲜明的对比,同时充分利用阳光,以减少后期运营成本。建筑面积为10968m2,建筑层数2层,建筑高度23.9m,主要结构类型为钢筋混凝土框架结构。建筑首层为举重训练馆,二层为篮球训练馆,一层夹层和二层夹层为办公室等其他功能房间。建筑设计充分考虑无障碍要求。
该建筑北侧面临训练局体操馆一侧设有硬质铺面的广场,并与建设用地东侧城市道路相通:西侧设置有4米宽车道,其与建设用地南侧城市道路相通,同时在建设用地西北角与训练局院内原有南北向主路相连。所有人流及车流将由此进入综合训练馆。综合训练馆北侧设有主入口。东侧及西侧各设有一处次入口。南侧设有三处辅助疏散口。
该建筑采用外墙外保温做法达到墙体节能要求。钢筋混凝土屋面保温采用30mm厚挤塑板保温材料。外窗窗框为铝合金断桥体系,玻璃采用6mm9mm6mm中空低辐射玻璃。
该建筑物中举重和篮球训练馆均采用过渡季可送全新风的双风机定风量全空气空调系统,其它功能小房间采用风机盘管加新风系统。空调系统等采用直接数字式(DDC)监控方式,并纳入楼宇自动化监控系统,利于节能。
该建筑外玻璃均采用双层中空玻璃隔绝外部噪声干扰。通风管道送排风机进、出口设消声器,满足室内外环境对噪声的要求。
该建筑正常照明光源主要采用三基色节能荧光灯,金属卤化物灯,所有高效节能气体放电光源均须配备低谐波高功率因数电子镇流器。
该建筑的生活给水由建筑物西侧院内给水管线引至室内,接至各配水点。生活热水采用地热水,由大院集中地热水供水管网供给,直接接入馆内用于淋浴热水。本工程雨污水分设系统,污水不含污染物,粪便污水经化粪池排入市政管道。屋面雨水经雨水斗汇集后排入院内雨水管道,室外雨水经雨水口收集后接入室外雨水管道。所有卫生器具配件均采用节水型。运动员浴室采用红外线感应冲洗小便器、红外线感应龙头洗脸盆及淋浴器。总供水干管上均设置水表,便于计量用水量。
2.总结
本综合体育训练馆主要为运动员训练之用,采用了一定的节能、节水措施,但并无特别突出之处,各评估点得分均在3分左右,表现平平;其综合评估结果在QL二维图中处于C区。
六、展望
后续的推广工作包括:
1.继续扩大建筑项目试评估工作。通过与北京市相关部门配合,准备今后以绿色奥运建筑评估体系为基础,对北京市一批在建项目进行评估,并从中总结经验,不断完善评估体系。
2.推广绿色建筑设计相关的辅助软件工具。
3.拓宽研究,并结合全国各地实际情况,把绿色建筑评估体系从区域性研究向全国推广,以规范绿色建筑的发展。
