綠色建筑技術在建設工程中的應用與發展

張 莉

(陜西能源職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

從20世紀90年代末開始，中國進入了工業化、信息化、城市化和新農村建設快速發展的歷史時期。城鄉建設的大規模快速發展為建筑業帶來了空前的繁榮。但是，資源和能源的高消耗、高環境污染、高投資和低收入所造成的負面影響日益突出。隨著人們對環境問題的認識不斷提高以及對氣候變化的日益關注，全球范圍內逐步提出了可持續發展的要求。因此，為實現資源能源的可持續利用和經濟社會的可持續發展，必須重視提高資源能源的利用效率，走中國特色的低碳發展道路。在這種情況下，中國采用了“綠色建筑”、“生態建筑”、“低碳社區”、“低碳公園”和“生態城市”的概念[1]。

在當前時代，綠色節能的概念在各個領域相互滲透。在建筑工程施工過程中，由于整個工程量大，施工中存在嚴重的能源消耗問題。在當前的建筑工程施工中應用綠色節能技術非常重要，需要相關技術人員根據建筑工程的施工要求和施工標準，科學合理地應用綠色節能技術。隨著經濟的快速發展和人民生活水平的提高，人們越來越重視環境保護意識和社會的可持續發展。如今，綠色建筑已成為建筑業的基本要求和選擇，綠色建筑可以減少環境污染和建設項目的負面影響，并提高經濟和社會效益，特別是環境效益。因此，有必要完善綠色建筑技術，提高綠色建筑水平[2]。

1 綠色建筑技術

綠色建筑是在全社會“可持續發展”、“循環經濟”和“低碳經濟”的背景下提出的一種新的建設理念。綠色節能新技術的理念在整個施工過程中，相關的施工環節和施工技術離不開科學合理的施工技術，從而提高了整體施工項目的施工質量和施工效率[3]。在當前時代，隨著中國經濟的不斷發展，空氣污染和溫室效應問題日益突出。因此，中國有關環保部門已開始推廣綠色環保發展理念，以提高建設項目的整體環保效益。基于中國的基本國情，實施中國企業的綠色建設是必然的選擇。綠色建筑將成為建筑企業進入建筑市場的綠色通道。建筑企業將面臨建筑市場的競爭和挑戰。實施施工企業綠色建設可以創造經濟、環境和社會效益，有利于提高施工管理水平，提高國際市場競爭力和長期健康發展[4]。因此，綠色建設是企業可持續發展的必然趨勢。綠色建筑在建筑的整個生命周期中都發揮著重要作用。

實施綠色建筑，首先需要優化總體方案，再規劃和設計階段考慮總體要求，并為綠色建筑的需求提供基本條件。綠色建筑是系統工程。綠色建筑技術管理是實施綠色建筑的關鍵。可持續發展的關鍵思想是綠色建筑在整個施工過程中的應用。實施綠色建筑是為了減少對環境和資源的影響。綠色建筑是可持續發展理念在整個施工過程中的應用，是綠色建筑技術的綜合應用[5]。綠色建筑不僅要實現無塵無染的封閉式建筑，而且要保護生態環境、資源和能源的利用以及社會經濟的發展。因此，綠色建筑技術在實現可持續技術應用方面也起著重要作用。

2 綠色建筑技術的發展

美國于1975年首次制定了ASHRAE(美國采暖制冷與空調工程師協會)標準“新建筑的節能設計”。英國于1990年就開始擬定了綠色建筑技術規范[6]，并且英國的所有建筑物均應符合2008年以來的綠色建筑規范[7]；2009年，英國宣布了《低碳過渡計劃》，要求從2016年開始實現零排放的所有新建筑物，從2018年開始的所有新公共建筑物，從2019年開始的所有辦公建筑物以及到2020年之前所有住宅完成的智能電表安裝[8]。最近，歐盟在節能領域頒布了更先進、更完善的法律體系，名為《建筑節能績效法》。該法律要求到2020年，所有國家或國家使用的新建筑物的能耗必須接近零。從早期開始，建筑節能工作在一些發達國家就取得了巨大成就。自2011年制定第1個節能標準以來，美國在能源成本和環境管理方面節省了430億美元[9]。

在國內，1996年發布了《新城市建筑節能標準體系》，該體系由住宅建筑節能設計標準組成。夏熱冬冷地區的住宅建筑節能設計標準于2001年發布，并于2003年進行了更新。隨著綠色建筑創新獎的啟動，2004年9月，中國綠色建筑技術進入了綜合發展階段。2006年，《綠色建筑評價標準》通過審核之后正式發布。綠色工業建筑評估標準和綠色辦公大樓評估標準分別于2009年和2010年開始實施。目前，在中國幾乎所有地區，至少有50%的建筑能效實現，而北京、上海和天津正在執行一些標準，這些標準要求能效至少達到65%，而北京正在執行新目標自“十二五”以來的75%[10]。

深圳大學的Wu Zezhou等[11]通過對3個官方網站和2個知名數據庫的研究調查，根據“五年計劃”，從1986年到2019年，總共收集了199份有關綠色建筑政策數據，分為5個階段。確定的綠色建筑政策數量分布如圖1所示。

圖1 1986—2019年中國綠色建筑政策的分布

從圖1中可以看出，在2004年之前，每年發布的綠色建筑政策數量不到4個。但是，自2004年以來，綠色建筑政策數量一直穩定增長，每年出版5個或更多的綠色建筑政策。

3 開發綠色節能新技術的必要性

3.1 緩解二氧化碳的排放

2012年12月3日，著名的《自然》雜志發表了權威的科學研究報告。根據該報告，2012年全球二氧化碳排放量增加到創紀錄的356億t，2011年最大的碳排放國是：中國(28%)、美國(16%)、歐盟(11%)和印度(7%)。其中，2011年中國和印度的排放量分別增加了9.9%和7.5%，而美國和歐盟的排放量分別減少了1.8%和1.8%。中國已成為全球第一大CO2排放國，在2007年以8%的排放量超過美國。根據2015年美國能源信息署的計算，美國的CO2排放量為56.8億t，比中國在2015年的排放量少很多。在中國的“十二五”規劃中，2015年的碳排放量為78.9億t，比美國高22.1億t，如果總能耗超過41億t，中國與美國之間的碳排放差距將變得更加龐大。為了確保全球變暖在2 ℃以內，必須在2020年之前大幅削減全球碳排放量[12]。在中國，2015年底已經完成CO2排放量減少17%，在2020年減少40%～45%[13]。在所有要素中，因建筑物建造等過程中產生的CO2排放量約占英國和其他發達國家一次能源消耗的一半[14]。建筑物排放主要是指在建筑物的整個生命周期中消耗的資源和溫室氣體所產生的溫室氣體，它與人類的日常生活和工作密切相關。50%的人可能會因使用汽車而導致碳排放，30%的人可能會參與工業生產，有90%甚至更多的人會在日常生活中產生更多的CO2。研究表明，全球建筑業及其相關領域從建筑材料的生產到建筑物的建造和使用，造成了70%的溫室效應，整體上是溫室氣體的巨大排放者。

3.2 緩解國內能源緊缺

能源是一個國家可持續發展的重要基礎，任何行業的發展都離不開能源。2011年，全球一次能源凈消費凈額增長了2.5%，僅中國就占了全球能源消費增量的71%。由于我國各種產業的興起，資源顯得相對稀缺。同時，在建設項目的建設過程中，由于整個建設過程量巨大，能耗問題也非常嚴重。在當前時代，越來越多的科學家加強了對綠色節能新技術的研究，以不斷減少建設項目中產生的能源消耗[15]。在建設項目中，能源消耗不僅會造成相關成本的浪費，還會使建筑的周圍環境無法協調發展。因此，在當前時代的建設項目中應用新的綠色節能技術非常重要[16]。在新的綠色節能技術中，一些建設者增加了太陽能技術和各種回收材料，有效減少了建設項目中相關能源的消耗，還減少了建設項目對周邊地區的污染，使建設項目在當前時代可以實現綠色可持續發展。隨著當前綠色節能概念在我國建設項目中的廣泛應用，綠色節能技術已在當前的全國建設項目中得到廣泛應用。我國各個地區應用綠色節能技術后降低的能耗比率如圖2所示。

圖2 我國各個地區應用綠色節能技術后的能耗降低

綜上所述，綠色節能新技術在建設項目施工過程中的應用已成為當今時代建設項目的發展方向和重要發展重點。有關技術人員必須加強綠色節能新技術的應用，以促進我國建設項目的有序發展。

4 中國綠色建筑的成就

盡管國內綠色建筑技術比西方國家晚了10年，但其在中國的發展迅速，特別是近5年來，中國的綠色建筑技術每年以驚人的速度發展(圖3)。

圖3 中國綠色建筑項目總數

在中國，主要使用的綠色建筑技術評估標準是USGBC(美國綠色建筑委員會)發布的LEED評分系統(美國綠色建筑評估體系)和中國政府發布的三星級評分系統。2009年的三星級項目數量比2008年增加了100%，2010年的數量比2009年增加了290%。2012年的綠色建筑數量與面積相當于2008—2011年的總和[17]。LEED項目數量如圖4所示。建設部部長邱寶興指出，2005年，在設計階段執行節能標準的建筑物僅占53%，在執行階段達到21%，但5年后，這一比例分別提高到99%和99%[18]。在“十一五”期間，國標示范面積達到1 300萬m2，累計GDP能耗下降了19.1%，建筑節能貢獻了20%的節能量。在“十二五”期間，中國計劃新建10億m2的國標，到2015年底，城鎮中有20%的新建筑達到GB標準。

圖4 中國每年的LEED項目數量

5 綠色建筑的未來前景

據中研產業研究院發布的《2020—2025年綠色建筑材料行業市場深度分析及發展策略研究報告》分析顯示,從目前我國建筑外墻保溫材料的市場份額來看，聚苯板、聚氨酯占有率分別為70%、10%，無機和酚醛等保溫材料占比20%左右。普遍來講無機保溫材料的阻燃防火性能優于有機保溫材料，因此無機等保溫材料20%的占比將逐步提高[19]。主要表現在以下幾個方面。

(1)綠色建設與發展循環經濟相結合。按照循環經濟的“3R原則”，可以在“3C級”開展多維的綠色建設活動。3R原則是指減少，重復使用，回收。3C水平是指次要周期、中等周期和主要周期[20]。在利用3R原則的同時，可以在建筑開發企業、設計企業、建筑企業、建材企業內部進行較小的循環；篩選后，建筑公司的部分建筑廢料可用作基金會的填充物。通過使用3R原則，中循環系統可以在不同類型的跨行業、企業之間進行，從而形成行業之間的“生態鏈”。可以通過2種方式設定主要循環：①從資源利用效率的角度出發，將各種建筑廢料和拆遷廢料再利用為再生材料；②將3R原則系統地應用于建筑產品的設計、建造、使用和拆除[21]。

(2)綠色建筑與工業化建筑相結合。綠色建筑技術的發展勢必與建筑產業化的方向相結合。工業化建設是利用現代工業化的大規模生產模式，而不是手工業模式來建造建筑產品[22]。使用工業生產方式可以加快施工速度，改善工作環境，提高勞動生產率，減輕勞動強度，減少資源消耗，提高建筑質量，保證生產安全，消除污染物排放。只有綠色建筑與工業化建筑相結合，才能保持長期的生命力。在知識經濟時代，綠色建筑需要強大的信息技術支持以跟上時代的發展。近年來，新興的信息技術不斷涌現，例如BIM、云計算、虛擬現實、移動技術與協作環境等。它們對項目建設和管理的影響越來越大[23]。尤其是信息技術可以極大地改善整個項目的建設過程優化，集成效益，建設項目的可建設性，安全性，專業合作性，動態目標控制的精度以及“智能管理”的程度。借助現代信息技術，綠色建筑的實際效果將更好。

(3)綠色建筑與提高建筑企業綠色生產力相結合。綠色建筑需要建筑企業的管理能力。例如，總承包商企業不僅需要相應的設計能力，而且在設計過程和施工過程中都要考慮復雜的因素，并通過管理和技術來培養跨學科的人才(Robichaud and Anantatmula 2010)。通過推進綠色建設，可以提高建筑企業的綠色建設能力和綠色競爭能力，推動建筑企業將傳統生產力轉變為綠色生產力。

6 結論

綠色建筑是與生態環境保護、資源能源利用、社會經濟發展和可持續發展有關的綠色建筑技術的綜合應用。綠色節能技術在建設項目中的應用，不僅可以有效降低能源消耗，而且可以促進我國生態可持續發展。近年來，我國開始重視綠色建筑國標的研究和建設，并采取了一些行動。但是，目前的研究僅集中在綠色施工方法上，該方法過于狹窄。綠色建筑建設只是試點項目，尚未形成綠色建筑群。因此，有必要對綠色建筑的規模發展進行進一步研究。