綠色建筑全壽命周期的技術應用及功能提升

張 建 王 松

（1.青島北洋建筑設計有限公司，山東 青島 266000；2.青島騰遠設計事務所有限公司，山東 青島 266000）

隨著工程項目的復雜化、參建人員的多樣化，建筑后期的綜合運營及其測試，使得綠色建筑不僅僅停留在項目的最終成果，基于全壽命周期的綠色建筑管理越來越受到行業的重視。同時全壽命周期的管理涉及的系統復雜，管理周期較長，對于管理中的信息反饋、調整較為不便，加之相關技術手段的落后，無法滿足綠色建筑的發展要求[1]。

1 綠色建筑及其技術的發展

當前，各國都認識到只依賴單一的資源是特別局限的，所以他們入手傾力于探究清潔能源，并且在整體的施工建設方面，各種相關領域的專家也在不斷地尋找節能的方式，早在20 世紀60 年代，保羅·索勒瑞就發布了相關的論點，他的這些論點涵蓋了生態城市概論和建筑生態學，在之后的時間中，這些論點都獲得了進一步的完善和發展。到了20 世紀70 年代，越來越多的學者開始了自己的研究，并且更多的綠色環保技術都開始融入施工設計中，慢慢地形成了建筑設計中的關鍵理念。直到20 世紀80 年代，綠色節能環保技術和建筑系統有了進一步的融合，并且已經逐漸得到重視，綠色建筑模式在20 世紀90 年代成為流行風向。

就現在的情況來看，越來越多的國家都開始重視這一方面的建設，并且也加大了這方面的研究力度，在此基礎上設立了相關的體系，有效地推進了綠色技術的實施。

2 綠色建筑全壽命周期

綠色建筑全壽命周期是將建筑物立項、設計、施工、后期運用管理等各個環節基于項目的風險、成本、技術要求、參與方進行合理劃分，形成銜接良好的管理平臺，使得項目在管理的過程中不同環節、不同人員實現信息共享，提高管理綜合效率和質量，極大地改善管理水平，提高工程質量。[2]

3 綠色建筑設計階段的應用策略

3.1 低碳設計

低碳綠色理念是目前建筑行業發展最重要的指導思想之一，建筑企業都在積極進行低碳設計的研究，響應國家綠色低碳發展的號召，提高工程建設水平。對建筑工程項目來說，設計是龍頭，是項目最重要的基礎，設計的質量直接影響工程項目的水平。設計單位應順應創新趨勢，在設計階段全過程中融入低碳理念，促進設計規劃和方案在后期施工階段發揮作用，提高企業發展的核心競爭力。

3.2 協同性設計

設計師在項目設計初期要充分考慮建筑的協同性原則，應貫穿綠色建筑的整個生命周期，建立涵蓋規劃、設計、施工等不同過程的協同設計體系，統籌管理規劃設計、初步設計、擴大設計、施工圖設計。同時應用BIM 技術協同平臺，集成建筑、結構、給排水、采暖、通風空調、電氣、弱電、消防各專業模型進行項目信息查看，通過協作，加強質量安全施工的可視化操作，實現綠色建筑的全過程、全專業、全主體的協同參與。

3.3 智能化、數字化設計

在實踐中，無論是簡單的建筑結構形式還是復雜的建筑結構形式，面對當前日益增長的市場需求，整體設計難度在不斷增大。在應對復雜設計時，滿足低碳設計理念，要積極利用計算機信息技術、BIM 技術等新興數字技術的優勢，通過構建智能設計框架系統，以建設項目為目標，對設計方案和建筑信息模型進行直觀展示，便于設計師調查和對比分析設計方案，探討方案是否符合低碳建筑的價值。建筑智能化設計可以從樓宇控制系統入手，進行節能減排，這對低碳理念在實際項目中的應用具有很高的借鑒價值，設計單位應該從資金和技術人才等方面給予有效支持。

4 綠色建筑建設階段的管控措施

4.1 綠色建筑施工的節能技術

在綠色建筑電氣節能設計期間，供配電系統是能耗的關鍵部分。因此，在建筑電氣節能設計過程中，設計人員應根據設備本身的性能和特點，根據用電負荷和設備容量要求進行合理的設計和選型，以保證電氣設備具有良好的工作狀態，并確保在實際應用中降低能耗。為進一步保證建筑電氣的安全性和合理性，需要合理控制建筑配電和供電系統的水平，確保其在規定范圍內。如果用戶相同，高壓配電技術必須控制在2 個層面。在此范圍內，低壓配電級數控制在3 級以內，從而實現對功耗的有效控制。其中，供配電系統主要采用2 條進線的形式，這樣既要保證兩路電源一致，又要使線路中的電能消耗降到最低。此外，電源電壓的選擇也會在一定程度上影響能源消耗，通常情況下，電源電壓越高，功耗就越低。基于此，可以通過可靠的電源電壓設置來控制功耗。在這個過程中，線路保護是十分必要的，供電質量必須有保障。電纜是控制能耗的重要表現形式。一般來說，能耗和電纜的電阻之間成正比關系，電纜的電阻越小，能耗越低。如果投資呈指數級增長，則需要充分評估長期和短期收益，合理選擇電纜的材料[3]。

4.2 應用BIM 技術可進行碰撞檢查，節約材料資源

對綠色建筑體系進行測評時，對于建設時所運用的建材源頭與占比也進行了較為細致的規定，比如，施工現場500km 范圍內廠家所產出的建筑材料總量應當保持在總體建筑材料數量的60%；在保證施工安全且不會對環境產生污染的前提下，可以多次、重復、循環使用的建筑材料應當占總體建筑材料的10%。雖然現階段還沒有技術能夠對材料的質量進行精準、快速的核算，尤其是某些較為復雜的工程，核算難度更大，但是BIM 技術本身具有較為龐大的信息資源庫，且在材料統計方面也具有較高的效率，能夠對各類型材料所需總量進行快速的核算，核算結果能夠用于指導施工階段的用料工作，使建筑更加符合測評標準。同時，可通過利用BIM 技術和3D 模型對施工過程中可能會產生沖突碰撞的設計進行檢驗，并及時修正，以此減少實際施工過程中的返工所造成的材料浪費現象，達到材料資源節約的目的[4]。

4.3 BIM 技術在綠色建筑成本分析中的應用優勢

成本分析是工程管理的重要流程，也是較為復雜一個環節，引入BIM 技術以后，BIM 模型中對項目的基本信息進行了表達，可以直接進行總價，分部分項等預算的統計和分析，通過實際花費和模型預估進行比對，可很好地進行費用控制，幫助決策者進行問題分析，快速找到原因，特別是環境變化、能耗變化對成本的影響，可以有效保證節能、環保等費用的合理支出[5]。

4.4 綠色建筑施工的降噪處理和水循環利用

對于噪聲污染，一直以來都是困擾建筑工程行業的一大難題，因為在進行施工過程中，難免會用到一些大型的機械設備，所以機械設備的使用會帶來一定的噪聲污染，給周圍居民的生活和工作帶來一定的影響。就過去的施工技術而言，產生的分貝較大，而且持續的時間也較長，所以不能夠順應新時代下所提出的標準和要求。因此，必須要采取相關措施進行管控。從聲源上降低噪聲，是防止噪聲污染的根本措施。因此采用低噪聲設備和工藝，可以起到較好的降噪作用。首先，用水量必須嚴格的計算，通過對用水量的控制，防止水資源浪費問題的出現。其次，在建筑工程施工中對于水資源還可以進行回收再利用，不能隨意排放造成水體污染和資源浪費。最后，要注重用水的安全，用水安全是非常關鍵的，如果用水出現問題將會導致嚴重的生命危險。

4.5 合理選擇綠色建筑材料

在傳統的建筑工程中，設計和施工階段選擇的材料很多都含有甲醛、一氧化碳等有毒污染物，對環境和人身安全產生威脅。同時，傳統的工程材料應用性能與現今不斷研發的新型建材相比有較大差距。為了滿足工程規劃建設需求，設計師大都會通過增加建材數量的方法，導致大量建材的使用，產生了更多建筑垃圾，無論是使用填埋還是燃燒的方式處理，都會對環境造成嚴重污染。

因此，必須選擇新型綠色建筑材料，實現材料的良性循環應用。例如，新材料保溫板和防水材料等。這些新材料既可以滿足建筑質量的要求，減少能源消耗，控制環境污染，還能使設計師充分利用項目周邊資源，提高資源利用率，減少材料消耗和浪費，保證項目的經濟效益。

4.6 綠色建筑運營維護期面臨的問題

綠色建筑在運營維護期面臨的主要問題如下：第一，綠色建筑在運營維護期存在一些安全隱患，這些安全隱患一般是綠色建筑在設計階段的技術選用不合理導致的。例如，綠色建筑中經常采用的雨水花園技術，在淺表喀斯特地貌中，雨水花園滲透的雨水會進入地下，沖刷表土進入地下溶洞，造成地陷，破壞地表建筑。第二，綠色建筑物所采用的系統投入產出比較低，經濟效益不明顯。目前，綠色建筑所采用的系統缺乏整合與優化，系統中的設備運營成本較高，這導致綠色建筑在后期的運營中，設備閑置，沒有達到應有的效果。第三，綠色建筑的設備運營維護技術難度大。當前，綠色建筑所采用的設備，其施工和運營維護的技術含量較高，專業性較強，而我國目前缺乏此類高新技術人才，導致綠色建筑的運營與維護沒有達到理想的要求。為了解決綠色建筑在后期運營維護中面臨的問題，一方面可以通過優化綠色建筑的運維管理模式，另一方面，可以通過提升綠色建筑的功能，從根本上解決綠色建筑的后期運維問題。住房和城鄉建設部在2015 年提出在BIM 技術下建立運營維護管理模式。利用BIM 技術，可以提供大量的建筑信息以及可視化的模型，更有利于管理人員了解和熟悉建筑的內部構造，方便人員進行維護與管理。例如，在一些大型商業寫字樓的運營管理過程中，利用建筑的可視化模型，可以為管理人員進行消防演練提供幫助。其次，利用BIM 技術可以精確定位建筑設備的位置信息，展示該設備與其他設備的相對位置和相互關聯情況，可以為設備的維護和檢修提供助力。最后，利用性能分析軟件，結合BIM 模型的信息，模擬計算出能源消耗、光照、得熱系數及溫度分布等信息，通過物聯網對建筑的遠程監控，選擇出最適合的節能使用方案[6]。

5 綠色建筑節能功能體現

綠色建筑在節能方面，促進了能源的合理使用。主要因素是在建筑過程中建筑材料使用綠色高效的節能材料，從而提高建筑的節能情況，還有采光和隔熱情況。另一方面主要是因為采用了能源回收技術，能夠對建筑能源進行循環利用，從而促進節能的良好施行，并且表現良好。想要達到此項優化目的，就需要綜合考慮建筑空間、建筑技術和資源投入的共同協調。綠色建筑的系統化就是要提高建筑物的自我調節能力，通過改變建筑物的外部體形以及建筑的內部空間組織，改善建筑物的體形系數和朝向等，通過建筑物自身特點調整室內和室外環境條件，達到環境系統的統一和平衡，最終來增強建筑物的協調性和整體利用率，同時減少外部設備的協助。綠色建筑的健康化就是要創造健康、舒適、低污染的空間。健康化并不是簡單對人體的安全、衛生、無害，同時也是為人類的精神創造一種舒適的狀態，此外，更應該是與周邊自然環境相適應。建筑物的因地制宜化使建筑的建筑形式、建筑功能、建筑材料和技術等都應該與當地的自然氣候、地理環境、人文素養以及當地能源等相協調，尊重建筑物所在地的特點，達到與其互相融合、降低能耗的效果。

6 結語

綜上所述，綠色建筑的誕生，體現了建筑與自然、環境、生態和諧發展的理念，具有無限的潛力。通過BIM 技術的應用，有效地提高了項目的實施效率，順利地實現了可持續發展的目標。