面向全壽命周期的綠色建筑設計探究

王瑋

（湖南大學設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計探究

王瑋

（湖南大學設計研究院有限公司湖南長沙410000）

工程設計是項目建設的關鍵工作，設計階段的成本優化也是建設全過程成本優化的重點。在設計階段開展全壽命周期設計，可突破傳統設計模式的桎梏，使設計階段的優化不僅僅停留在“工程結構設計優化”上，有助于建設資源節約型、環境友好型工程，從而實現全壽命周期系統的最優化。

全壽命周期；綠色建筑；設計研究

引言

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

1　綠色建筑的設計趨勢

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停留在個體建筑上，建筑師應該著眼大局，將其放在城市整體規劃中進行思考；綠色建筑中出現的許多技術問題，比如污水處理、太陽能的采集和利用，不僅僅是建筑專業范圍內的問題，還需要建筑師和其他專業的工程師相互配合，共同解決。從設計目標上看，綠色建筑在滿足功能和空間需求的前提下，還應該強調節約資源、減少污染。設計師在工作中應該遵循綠色建筑的基本原則：尊重自然，強調建筑與自然的協調統一。應該尊重當地的生態環境，增加對自然環境的理解，使人們的行為與自然環境的發展協調統一起來。因地制宜，高效地利用自然資源，正確處理節能、節地、節水、節材、環保及滿足建筑功能之間的辯證關系。建筑師在建筑過程中，應當注意結合公眾需要，按照當地的氣候采取相應的設計策略、利用簡單的實用技術、使用節能的建筑材料。加強資源節約與綜合利用，減輕環境負荷，營造舒適與健康的環境。避免使用易破壞環境、產生廢物的建筑材料；完善建筑空間的靈活性，堅持越小越好，將建設運行的資源和不利因素降到最少；減少建筑過程中對環境的損害，為所有人提供舒適的空間環境。

2　開展全壽命周期設計的作用

建設項目的成本涉及建設項目的全壽命周期，在項目投資決策中要對擬建項目的必要性和可行性進行技術經濟論證，通過方案比較決定項目是否實施，在什么地方興建，采取什么建設方案等。生命周期分析有四個步驟：確定目標與范圍、分析清單、評價影響、評價改進（見圖1）。在現行的基本建設程序中，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據多為相關指標性數據，即多為定性考慮來實現項目周期壽命的成本控制，無法具體量化來直觀地進行分析比較。

圖1　全壽命周期分析的技術框架圖

在項目設計階段，要形成指導項目實施的最終文件，需達到“按圖施工”的設計深度。①設計方案的優劣對建設項目全壽命周期費用的影響顯著，直接影響建設項目的投資效益。據有關資料顯示，項目實施和使用過程中所發生的問題中，超過70%都和設計階段的工作有關，具體表現為以下三個方面：a.在施工圖中，要確定建筑、結構的具體內容，確定建筑材料的品種、級別，確定生產設備的型號、數量、負荷、性能參數等相關內容，這些都直接影響項目的建設成本。b.設計深度是否考慮到位、各建筑構件是否完全吻合、建筑空間是否完全符合設備安裝和使用的要求、套用的專業標準圖集是否完全符合項目特點等設計質量問題都間接影響建設成本，往往引起停工、返工，甚至造成質量事故和安全隱患，從而引起成本費用的巨大浪費。c.設計的功能是否完善、工藝是否合理先進等設計質量問題，直接影響項目使用階段的運行費用，甚至出現剛建成就面臨生產改造的尷尬局面，造成能源和資金的浪費。通常情況下項目的運行維護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計方案優劣的重要指標。②在設計階段，需達到按圖實施的設計深度，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行分析比較，可以直觀地選擇最優設計方案。合理的設計可使建設項目的全壽命周期費用最低。

3　項目全壽命周期設計的主要內容

項目全壽命周期設計的主要內容應包括以下七個方面：①設計方案須具備安全可靠性，設計方案需滿足相關技術標準，保證工程項目在全壽命周期內穩定可靠運營。在突發偶然時，仍能保持必要的基本功能正常，不發生事故。②選擇設計方案時，要優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備，以保證項目的順利實施，節約成本。③實現全壽命周期費用最小化、效能最大化，追求項目綜合經濟效益的同時，追求社會效益的最大化。④設計方案需滿足環保要求，盡量使用環保綠色材料，設備和材料盡可能做到可重復利用，同時具備可回收性。減少項目實施和使用過程中的環境污染和對周邊環境的影響。做到項目壽命期結束后可盡量恢復項目所在地的生態環境。⑤設計方案需方便日常維修和檢修，減少大修理次數，盡量避免停產檢修，保障項目能持續穩定運行。⑥設計方案應具備一定的前瞻性，并預留可擴展的空間，盡量滿足項目功能的持續改進要求，保證項目與社會能夠同步發展，延長項目的使用壽命。⑦設計方案需滿足防災減災的要求，具備必要的抵御災害的能力，能夠在災后快速恢復項目功能，降低災害帶來的損失。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與周圍環境相和諧，⑤～⑦是科學發展觀、可持續發展觀等工程指導思想的要求，是項目建設的最高層次。

4　面向全壽命周期的節能建筑設計

面向全壽命周期節能建筑設計的程序主要包括確定設計目標、初步方案構思、備選方案設計、壽命周期評價、分析改進與確定最佳方案等，他們構成了一個反饋系統并不斷的互相交互信息。基于全壽命周期的建筑設計程序圖見圖2所示。

圖2　基于全壽命周期的建筑設計程序圖

（1）確定設計目標。確定設計目標就是要保證建筑在全壽命周期內具有節能、可持續發展、生態化和綠色化四項基本特點，然后根據不同類型的建筑制定相應的目標，要實現如前所述的目標并確定合理的系統邊界。如何確定可靠合理的設計目標就需要設計者具有豐富的經驗，實地考察并在熟悉客戶需求的基礎上計算成本，實現環境效益與經濟效益的平衡，不僅保證可持續發展的節能要求，又能保障消費者的權益。

（2）初步方案構思。根據確定好的設計目標，采用功能分析法和創造性思維法構思若干個初步方案。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計方案。面向全壽命周期的節能建筑設計需要考慮從始至終的成本核算，風險評價等，雖然初步的方案構思可能會產生很多不合理的構思，但良好的質量安全風險評估和管理體系的引入可以約束設計者在合理的范圍內確定好目標。

（3）備選方案設計。備選方案的選擇是在遵循節能設計準則的基礎上采取一定的技術措施，將構思方案明確，并了解實現初步方案的原材料采購、設備選型、方案構造等，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，從而在優選方案遇到困難時提供支持。

（4）壽命周期評價。通過系統的分析方案并綜合設計理念，得到了初步優化的備選方案，需要對設計方案進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，但優秀的設計方案評價可以有效避免實踐中出現的極端問題和突發問題，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，確定最佳方案。通過壽命周期評價的分析評判結果，對原方案進行反饋改進，發現問題，找到設計過程中最易出現的風險，進一步優化，使方案更合理，更完善，最終實現全壽命周期節能建筑設計的最佳方案。

5　結束語

建筑工程設計是關乎國計民生的大事，資源的日益緊張及生態環境的污染，未來的建筑必須能夠滿足房屋建筑的施工和使用與資源、環境之間能夠相互協調、可持續的發展，綠色建筑設計是未來發展的必然趨勢，這符合科學發展觀的要求，符合社會和自然的發展規律，可以預見，綠色建筑設計的推廣一定會為我國的建筑領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，主要從事建筑設計方面的工作。