綠色理念在房屋建筑工程中的應用
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【摘要】以基于綠色理念的房屋建筑為研究對象,從建筑設計、建筑施工、節能降耗、環境保護多個角度對綠色理念下的建筑進行了探討,相信對從事相關工作的同行有著參考價值和借鑒意義。
【關鍵詞】綠色理念；建筑設計；建筑施工；節能降耗；環境保護
【中圖分類號】TU384【文獻標識碼】【文章編號】1674-3954（2011）03-0293-03
引言
世界各國對于綠色建筑的解釋各有不同【1】, 如果要找到一個高度概括的詞來表達它的科學定義,可持續建筑(Sustainable Building)可能是更準確的表述。也有學者將生態建筑視為綠色建筑的同義語。我國在2006年頒布實施的《綠色建筑評價標準》就明確了節能、節地、節水、節材和保護環境五個方面的綠色建筑特征指標和技術要求,應該說頗具中國特色。同樣,世界其他國家的綠色建筑評價體系包含的具體內容、要求、權重、評價方法雖然不盡相同,但無一例外也都會強調建設項目的環境影響評價,對環境的負荷越小,建筑也就越“綠色”,因此,綠色建筑的核心理念就是與自然環境能否構成一個可循環、可持續的依存關系。建筑節能是綠色建筑的重要組成部分,低能耗往往是構成各類型綠色建筑最主要的特征,低能耗也將意味著更少的污染物排放。
一、生態建筑的內涵
生態建筑也被稱作綠色建筑或可持續建筑【2】，它是新世紀最具有前途、最具有魅力的建筑形式之一。它根據當地的自然生態環境，運用生態學、建筑學以及現代高新技術，合理地安排和組織建筑與其他領域相關因素之間的關系，與自然環境形成一個有機的整體。它既利用天然條件與人工手段制造良好的富有生機的環境，又要控制和減少人類對于自然資源的掠奪性使用，力求實現向自然索取與匯報之間的平衡。生態建筑強調資源和環境，強調建筑在整個壽命周期內要減少資源能源的消耗和降低環境污染。生態建筑應該是把建筑融入整個生態循環圈中，全面考慮能源和資源流動，將建筑設計、建筑施工、建筑使用過程中的消耗和產生，納入整個生態系統來考慮。吳良鏞院士提出的“建立人居環境循環體系”，將人居環境納入動態的生生不息的循環體系，就是對這一思想的提倡。它對建筑的要求不僅僅是建筑的使用過程，而是建筑的整個生命周期。歸納起來，生態建筑的基本目標是：①盡可能減少資源能源的消耗；②把建筑對環境的污染降到最低；③保護自然生態環境；④創造健康舒適的室內外環境；⑤使建筑功能質量目標統一；⑥使建筑生態、經濟取得平衡。
人、建筑、環境是建筑發展的永恒主題。在這里，既要對自然資源的少費多用，包括節約土地，在能源和材料的選擇上，貫徹減少使用、重復使用、循環使用以及用可再生資源替代不可再生資源等原則，又要減少排放和妥善處理有害廢棄物（包括固體垃圾、污水、有害氣體）以及減少光污染、聲污染等等。對小環境的保護則體現在從建筑物的建造、使用，直至壽命終結后的全過程。隨著全球環境的惡化，生態問題也日趨嚴重，人們越來越關注人類自身的生存方式。必須促進地球生態系統的恢復，實現地球的可持續發展。生態技術在這一背景下，發揮出越來越重要的作用，成為各國實現可持續發展的綠色快車和有效保證。在可持續發展成為全世界所追求目標的同時，建筑行業也在關注能源和環保的可持續發展問題。
因為建筑能耗不僅僅影響國家能源供應，而且能源使用效率的高低還影響環境。據有關測試表明：在城市內建筑四周掛滿分體式空調時，將造成局部產生熱島效應，空調機的運行能效比就顯著下降，建筑周圍熱環境也嚴重惡化。以高層建筑設計為著眼點，生態建筑主要是利用太陽能等可再生能源，注重自然通風、天然采光和建筑遮陽，為改善小氣候采用多種綠化方式，為增強空間適應性采用大跨度輕型結構、水的循環利用，還有垃圾的分類處理以及充分利用建筑廢棄物等。不論哪個方面都需要多工種的配合，需要結構、設備、園林等工種，建筑物理、建筑材料等學科的通力協作才能得以實現。其中，建筑師起著統領作用，他必須以生態的觀念，從整體上進行構思，實現可持續發展和科學發展的目標。
二、發展應用綠色建材和建筑節能的重要性【3】
近年來,國家高度重視節能減排工作,把它放在維護中華民族長遠利益的戰略高度堅持不懈地推進,明確提出了建設資源節約型、環境優美型社會的戰略任務。2009年12月的中央經濟工作會議提出的經濟發展方針,突出了節約資源、保護環境在經濟發展中的重要地位。當低碳經濟成為經濟發展熱門話題的時候,如何節約能源,推廣新型建筑材料,提高資源利用率等,已成為廣泛關注的問題。目前我國仍有大部分地區采用傳統的磚、瓦、灰、砂石來建造房屋,且絕大部分是由工藝技術落后、生產規模小的小型企業生產的,不僅毀壞了大量的良田,耗費大量的能源,而且生態環境遭到破壞,房屋的建筑功能也難以提高。另一方面,隨著全國各地工業化的發展,排放的工業廢渣大量堆積,這些有害物質對環境造成嚴重污染,越來越引起全社會的高度重視,如何滿足高速增長的經濟對資源的需求,摒棄大量浪費有限資源的做法,做到既要保護耕地,節約能源,改善環境,實施可持續發展,又要廢物利用,變廢為寶,發展綠色建材是實現節能減排戰略任務的重要途徑之一。
我國是一個農業大國,農業廢棄物來源廣泛、資源豐富、價廉易得、成本低,有很強的市場競爭力,并且節省能源、減少污染、保護環境,生產的墻體板材具有重量輕、強度好、安裝方便等特點,符合綠色建材的指標要求。用農業廢棄物可生產麥秸均質板、紙面草板、植物纖維水泥板、麥秸人造板和秸稈鎂質水泥輕質板等新型墻體材料。利用建筑垃圾生產墻體產品是可行的,是節約資源、保護環境、實現綠色墻材的有效途徑。目前我國建筑垃圾的數量已占到城市垃圾總量的30%~40%。我國建筑垃圾應用于墻體材料的研究生產尚處在起步階段,已開發成功的產品有輕質砌塊。石膏墻體材料包括紙面石膏板、纖維石膏板、石膏刨花板、石膏砌塊與石膏空心條板等將得到很大的發展。因為石膏建材加工工藝簡單,生產能耗低,具有重量輕、凝結快、防磁輻射、耐火性好等許多良好特性。石膏產品施工方便,在長期使用過程中不會有任何有害氣體釋放,無放射性,可調節空氣濕度,并節省能源,是典型的綠色建材產品。僅以紙面石膏板為例,作為一種輕質墻體和吊頂新型節能建材,具有質輕、防火、隔熱、吸音、防震、收縮率小、可釘、可鉆、可鋸、可刨、可粘結等性能,在發達國家住宅建設和高層建筑中得到廣泛應用,在我國有著巨大的市場潛力。在建筑節能中除了使用新型的綠色墻體材料、新型防水密封材料、新型保溫隔熱材料、新型建筑裝飾裝修材料等各種建筑材料外,開發利用新的能源也是節能減排的有效途徑,太陽能作為一種可再生的潔凈能源,是建筑上很具有利用潛力的新能源之一。據資料統計,地球攔截的太陽輻射能相當于目前全球電力消費量的1500倍左右,而在現有技術、經濟條件下可供開發利用的太陽能,只占理論資源量的很小一部分。據美國能源部評估,1990年美國太陽能經濟可開發資源量僅為技術可開發量的0.6%,所以,太陽能的開發利用有巨大的潛力。太陽能在建筑上的利用方式主要有:被動式太陽能采暖、太陽能供熱水、主動式太陽能采暖與空調以及太陽能發電等等。我國太陽能資源豐富,如果將太陽能源充分加以利用,不僅有可能節省大量常規能源,而且有可能在某些區域完全利用太陽能采暖。
三、解決綠色建筑的節能的方法【4】
1、建筑物建造過程中的節能途徑
?。?）材料制備階段的能耗單位數量的某種建筑材料，在其制備過程中所需要的能源成為該材料的內含能量。不同的建筑材料，具有不同的內含能量。通過不同的手段可以減少上述材料的用量，達到節能的效果。
?。?）材料運輸階段的能耗，建筑材料從生產地到使用地需要消耗能量，一般這種能耗隨著距離的增加而增加，隨著運輸工具的不同而有所差異，設計中要就近取材，這是降低能耗的基本手段。另外，設法延長建筑物的壽命、循環使用部分建筑材料也可以減低能耗。
?。?）建筑施工需要各種機械裝置，各種機械在施工過程中都會消耗能量。降低施工總能耗一要盡量使用效率高的機械裝置和設施，二要在保證建筑物功能的前提下減少混凝土的材料的使用，這可以達到節能效果。
2、建筑節能設計是建筑節能的一個重要方面，在建筑的規劃設計時，應充分考慮建筑的選址、布局、形態、朝向及間距等與節能的關系。建筑間距應當保持室內達到一定的日照量，可以節省取暖和照明的費用。在節能設計時，通常采用新型的墻體材料，改善門窗的保溫效果，設置屋頂隔熱保溫層等，達到節約能源的目的。積極開發可再生的新能源，如太陽能、風能、水能等。建筑材料應盡可能利用可降解、可再生能源，減少建筑垃圾。通過智能化的設計可以使建筑根據濕度、溫度、風力的情況自動調節空調量，達到高標準、低能耗、自動化控制。
（1）綠色建筑體系中建筑單體的設計方法。建筑的體型系數即建筑物表面積與體積比，直面建筑的熱耗大于曲面建筑的熱耗，在相同體積時集中布局要比分散的布局模式的建筑熱耗大，具體設計時減少建筑外墻面積、減少體型凹凸變化、控制層高，采用規則平面形式。外墻設計要滿足自然通風、自然采光的要求，減少對電器設備的依賴，設計時采用明廳、明臥、明衛、明廚的設計，外墻設計要努力提高室內環境的熱穩定。采用良好的外墻材料，利用更好的隔熱磚代替粘土磚，節省土地資源。它與傳統的粘土磚相比，不僅具有色彩豐富、體積小、重量輕、保溫、隔熱、隔音等多項優良性能，而且它可以自然降解，不會造成污染環境，屬于綠色材料；采用選擇性鍍膜窗戶，其導熱系數在1.5W/m•K～2.2 W/m•K之間，而普通單、雙層窗戶則為5.5W/m•K；加強門窗的氣密性，減少熱交換；使用各種輕便可調節的遮陽設備抵卸夏季太陽的直接輻射，同時冬季能夠調節便于采光。
（2）綠色建筑整體環境的設計。整體環境的設計，不是針對某一個建筑單體的設計而是在一定區域范圍內，結合地理條件、氣候條件、文化習俗、政治經濟等諸多因素，進行綜合分析、整體設計。在建設的同時綜合考慮自然環境、社會環境、資源、人文等相關背景。一方面，改變不合理的布局模式和區域劃分。使資源和空間結構能夠合理的配置；另一方面，讓建筑地區的歷史文化得以繼承、自然地理特征得以沿襲。如由建筑師Finikakis和polyzos設計的希臘雅典的迦斯―克拉梅考斯城市更新規劃，該項目用地靠近雅典衛城及市中心，已成為城市的衰退區，建筑師從整體環境的設計入手，結合當地有歷史文化價值的建筑及空間構架，通過利用可再生能源控制環境污染和建立綠化帶等手段，復興了這條古老的街道。隨著人們經濟收入的提高和交通發展，人們對住房的選擇時，對位置和價格的選擇不再是最主要的考慮因素，而是越來越偏愛環境的優美舒適。因為由于環境的破壞越發使人們感受到環境對一個人身心發展的影響。優美的環境給人帶來的幸福指數和健康指數遠遠大于其他因素。綠化可以創造自然空間、凈化空氣，陶冶情操。由于植物的蒸騰作用使周圍的空氣變得涼爽舒適，又由于植物的光和作用，提高了周圍空間的含氧量，給人清新、輕松的感覺。因此，小區周圍環境的綠化，應擴大草坪面積盡量減少硬質鋪地，盡可能多種植高大喬木，喬木的綠化效果要比同面積的草坪高很多。目前，多數住宅小區常采用水泥磚鋪地，這對小區環境很不利，應盡量采用具有滲透性的生態鋪地。例如格狀鋪地磚，方格中可以種草等。引入“土地空間化”的概念，包括屋頂綠化、陽臺綠化和墻面綠化。屋頂綠化是在建筑屋頂上采用蓄水覆土種植，屋面上種植花草和一些低矮灌木，形成一個“空中花園”。陽臺綠化是在居民家的陽臺上種植一些花草。墻面綠化主要是在強烈陽光直射面爬滿綠色藤狀植物，避免陽光直射墻面，降低外墻面溫度，保證室內溫度的穩定性。如重慶的“天奇花園”的墻面綠化，在西墻面上設計由柱子和圈梁組成的構架，并設置種植槽和集中噴灌系統。夏季爬山虎覆蓋墻面形成一道綠墻，綠墻和墻面之間形成大約300mm寬的間層，這間層形成了良好的通風豎井，增強了墻面的散熱性能，而且綠墻還能避免陽光對墻面的直射。綠色建筑對于節約能耗、改善環境、提高空間的使用率發揮著巨大的作用。新世紀是綠色生態的年代，綠色建筑的興起是社會發展和人類生活水平提高的客觀要求，是可持續發展的要求，是符合科學發展觀的創舉。
四、綠色施工管理【5】
綠色施工管理主要包括組織管理、規劃管理、實施管理、評價管理和人員安全與健康管理五個方面。
1、組織管理
建立綠色施工管理體系,并制定相應的管理制度與目標。 項目經理為綠色施工第一責任人,負責綠色施工的組織實施及目標實現,并指定綠色施工管理人員和監督人員。
2、規劃管理
編制綠色施工方案。 該方案應在施工組織設計中獨立成章,并按有關規定進行審批。 綠色施工方案應包括以下內容:
?。?）環境保護措施,制定環境管理計劃及應急救援預案,采取有效措施,降低環境負荷,保護地下設施和文物等資源；
?。?）節材措施,在保證工程安全與質量的前提下,制定節材措施。 如進行施工方案的節材優化,建筑垃圾減量化,盡量利用可循環材料等；
?。?）節水措施,根據工程所在地的水資源狀況,制定節水措施；
?。?）節能措施,進行施工節能策劃,確定目標,制定節能措施；
?。?）節地與施工用地保護措施,制定臨時用地指標、施工總平面布置規劃及臨時用地節地措施等。
3、實施管理
?。?）綠色施工應對整個施工過程實施動態管理,加強對施工策劃、施工準備、材料采購、 現場施工、工程驗收等的管理和監督；
?。?）應結合工程項目的特點,有針對性地對綠色施工作相應的宣傳,通過宣傳營造綠色施工的氛圍；
?。?）定期對職工進行綠色施工知識培訓,增強職工綠色施工意識。
4、評價管理
?。?）對照導則的指標體系,結合工程特點,對綠色施工的效果及采用的新技術、新設備、 新材料與新工藝,進行自評估；
?。?）成立專家評估小組,對綠色施工方案、實施過程至項目竣工,進行綜合評估。
5、人員安全與健康管理
?。?）制訂施工防塵、防毒、防輻射等職業危害的措施,保障施工人員長期職業健康；
?。?）合理布置施工場地,保護生活及辦公區不受施工活動的有害影響。 施工現場建立衛生急救、保健防疫制度,在安全事故和疾病疫情出現時提供及時救助；
?。?）提供衛生、健康的工作與生活環境,加強對施工人員的住宿、膳食、飲用水等生活與環境衛生管理,改善施工人員的生活條件。
五、綠色施工還應注重環境保護方面的研究
1、施工揚塵的控制
?。?）運送土方、 垃圾、 設備及建筑材料等,不污損場外道路。 運輸容易散落、飛揚、流漏的物料的車輛,必須采取措施封閉嚴密,保證車輛清潔。 施工現場出口應設置洗車槽。
?。?）土方作業階段,采取灑水、 覆蓋等措施,達到作業區目測揚塵高度小于1.5m,不擴散到場區外。
?。?）結構施工、安裝裝飾裝修階段,作業區目測揚塵高度小于0.5m。 對易產生揚塵的堆放材料應采取覆蓋措施；對粉末狀材料應封閉存放；場區內可能引起揚塵的材料及建筑垃圾搬運應有降塵措施,如覆蓋、 灑水等；澆筑混凝土前清理灰塵和垃圾時盡量使用吸塵器,避免使用吹風器等易產生揚塵的設備；機械剔鑿作業時可用局部遮擋、掩蓋、水淋等防護措施；高層或多層建筑清理垃圾應搭設封閉性臨時專用道或采用容器吊運。
?。?）施工現場非作業區達到目測無揚塵的要求。對現場易飛揚物質采取有效措施,如灑水、地面硬化、圍檔、密網覆蓋、封閉等,防止揚塵產生。
?。?）構筑物機械拆除前,做好揚塵控制計劃?？刹扇∏謇矸e塵、拆除體灑水、設置隔檔等措施。
?。?）構筑物爆破拆除前,做好揚塵控制計劃?？刹捎们謇矸e塵、淋濕地面、預濕墻體、屋面敷水袋、樓面蓄水、建筑外設高壓噴霧狀水系統、搭設防塵排柵和直升機投水彈等綜合降塵。選擇風力小的天氣進行爆破作業。
（7）在場界四周隔檔高度位置測得的大氣總懸浮顆粒物(TSP)月平均濃度與城市背景值的差值不大于0.08mg／m3。
2、噪聲與振動的控制
?。?）現場噪音排放不得超過國家標準 《建筑施工場界噪聲限值》(GBl2523-90)的規定。
?。?）在施工場界對噪音進行實時監測與控制。監測方法執行國家標準《建筑施工場界噪聲測量方法》(GBl2524-90)。
?。?）使用低噪音、低振動的機具,采取隔音與隔振措施,避免或減少施工噪音和振動。
3、光污染控制
?。?）盡量避免或減少施工過程中的光污染。夜間室外照明燈加設燈罩,透光方向集中在施工范圍。
?。?）電焊作業采取遮擋措施,避免電焊弧光外泄。
4、水污染控制
?。?）施工現場污水排放應達到國家標準《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的要求。
?。?）在施工現場應針對不同的污水,設置相應的處理設施,如沉淀池、隔油池、化糞池等。
?。?）污水排放應委托有資質的單位進行廢水水質檢測,提供相應的污水檢測報告。
?。?）保護地下水環境。采用隔水性能好的邊坡支護技術。在缺水地區或地下水位持續下降的地區,基坑降水盡可能少地抽取地下水；當基坑開挖抽水量大于50萬m3時,應進行地下水回灌,并避免地下水被污染。
?。?）對于化學品等有毒材料、油料的儲存地,應有嚴格的隔水層設計,做好滲漏液收集和處理。
5、土壤保護
?。?）保護地表環境,防止土壤侵蝕、流失。因施工造成的裸土,及時覆蓋砂石或種植速生草種,以減少土壤侵蝕;因施工造成容易發生地表徑流土壤流失的情況,應采取設置地表排水系統、穩定斜坡、植被覆蓋等措施,減少土壤流失。
?。?）沉淀池、隔油池、化糞池等不發生堵塞、滲漏、溢出等現象。及時清掏各類池內沉淀物,并委托有資質的單位清運。
?。?）對于有毒有害廢棄物如電池、墨盒、油漆、涂料等應回收后交有資質的單位處理,不能作為建筑垃圾外運,避免污染土壤和地下水。
?。?）施工后應恢復施工活動破壞的植被(一般指臨時占地內)。與當地園林、環保部門或當地植物研究機構進行合作,在先前開發地區種植當地或其他合適的植物,以恢復剩余空地地貌或科學綠化,補救施工活動中人為破壞植被和地貌土壤侵蝕。
6、建筑垃圾控制
?。?）制定建筑垃圾減量化計劃,如住宅建筑,每萬平方米的建筑垃圾不宜超過400噸。
?。?）加強建筑垃圾的回收再利用,力爭建筑垃圾的再利用和回收率達到30％,建筑物拆除產生的廢棄物的再利用和回收率大于40％。對于碎石類、土石方類建筑垃圾,可采用地基填埋、鋪路等方式提高再利用率,力爭再利用率大于50％。
?。?）施工現場生活區設置封閉式垃圾容器,施工場地生活垃圾實行袋裝化,及時清運。對建筑垃圾進行分類,并收集到現場封閉式垃圾站,集中運出。
7、地下設施、文物和資源保護
?。?）施工前應調查清楚地下各種設施,做好保護計劃,保證施工場地周邊的各類管道、 管線、建筑物、構筑物的安全運行。
?。?）施工過程中一旦發現文物,立即停止施工,保護現場并通報文物部門并協助做好工作。
（3）避讓、保護施工場區及周邊的古樹名木。
?。?）逐步開展統計分析施工項目的CO2排放量,以及各種不同植被和樹種的CO2固定量的工作。
六、有效推動綠色建筑發展的對策與建議【6】
綠色建筑指的是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、高效的使用空間，并且與自然和諧共生的建筑。鼓勵節能建筑是建筑業發展的大趨勢，從國外激勵政策的經驗來看，現階段需從以下幾方面采取措施推動綠色建筑發展：
1、建立完善低碳型綠色建筑評估體系
我國近年來出臺了一些標準和技術細則，但是仍存在部分項目為評級、評星而建的現象。在建設綠色建筑的過程中，不惜代價堆砌高技術，忽視建筑的成本和功能，違背了推行綠色建筑的初衷，究其原因在于評估體系不完善，忽視了對運營過程的綜合評估。在評估體系的標準制定上，應堅持強制與指導、理論與實際相結合的原則。在國家層面上，規定綠色建筑應該達到的總體要求，提高相關節能技術標準，降低最高能耗標準。在執行層面上，結合當地的氣候、資源、經濟以及社會文化特點，由地方管理部門因地制宜地制定評價標準，中央管理部門對其進行論證和評估。
2、發揮好技術和產品的作用，在各個環節的把好關
綠色建筑是一個貫穿規劃、設計、施工、使用全過程的系統化工程，體現在立項、設計、招標、施工、驗收、使用階段全過程的系統管理。從建筑全壽命周期出發，以綠色技術的不斷創新，推動建筑業走向集約化發展的道路。
3、從公共建筑入手啟動綠色建筑市場
初期可通過加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑建設強制執行低碳型綠色建筑標準啟動市場需求，強化社會節能減排意識。具體來看，地方政府在前期可積極與有實力的房地產企業合作，將政府在政策推動優勢和房地產企業在資金、技術、人才等方面的優勢相結合，試點推出一系列受市場認可的綠色建筑產品，并逐步帶動其他的房企參與進來。
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作者簡介：
陳守松，江蘇連云港人，男，碩士，高工，主要從事施工技術研究
舒陽，江蘇連云港人，男，博士，研究員級高工，主要從事巖土工程和建筑材料研究
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