时间:2018-07-29 00:58 来源: 作者: 点击: 次
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摘要：针对我国当前“低碳建筑”的发展和建筑碳排放度量指标的研究现状, 提出应从方案阶段开始, 将建筑信息模型技术与建筑能量、碳排放分析相结合进行低碳建筑设计这一新方法。在方案设计阶段,利用虚拟建筑模型所包含的建筑信息, 实现自动识别、实时分析, 得到建筑能耗及碳排放的直观结果, 让建筑师专注于设计本身, 找到更有效减少建筑碳排放量的设计策略, 实现“低碳建筑”的目标。 关健词：低碳建筑 设计初期 建筑信息模型 建筑业是资源、能源最大的终端用户。人类从自然界获取资源的系用于建筑物, 产生的固体废弃物的也来自建筑物。全国工商联房地产商会公布的相关数据表明, 全球建筑业的能耗占到终端总能耗的左右, 同时排放相近比例的, 而这个比例远远高于运输和工业领域。在我国, 每建成耐的建筑, 约释放出。碳每年建成的近。亿新建筑, 以上是高能耗建筑,由建筑所带来的碳排放对环境造成的影响越来越大。年的哥本哈根气候大会, 将减少碳排放提上世界议事日程, 人们更加清楚地认识到的排放对全球气候带来的巨大影响。“低碳”已经是大势所趋, “低碳”理念受到越来越多的重视并已渗透到社会生活的方方面面。由于建筑行业在社会能耗和碳排放量方面所占比重很大, 减少建筑碳排放、建造“低碳建筑”的呼声越来越高。而“低碳建筑”不仅是当前绿色建筑发展的未来, 更是建设“低碳城市”, 发展“低碳经济”的重点。 一、低碳建筑发展的现状 关于低碳建筑, 比较普遍接受的定义是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内, 减少化石能源的使用, 提高能效, 最终降低排放量。从建筑节能到绿色建筑, 再到低碳建筑, 表明建筑“可持续性”的研究不断深入和拓展。低碳建筑和节能建筑在一定程度上有相同之处, 二者都提倡利用清洁能源,减少不可再生能源的使用, 重视建筑体自身在能量利用方面的积极作用, 而低碳建筑更加强调的是提高能效, 减少建筑对气候的消极影响。 对“低碳建筑”的认识, 我国目前还存在一些误区。有人认为采用建筑的节能减排技术会造成高成本, 增加资金的一次性投入, 而投资回收的时间长, 必然会造成房价上涨。从国内外的建筑实践可以看到, 以“被动式设计”为代表的节能减排技术, 通过建筑自身更加合理、更加有利于提高能效的设计, 能实现节能减排的目标, 达到“低碳建筑”的要求。另一方面, 业内的相关测算表明, 如果采用节能标准化流程, 增加的投入为总成本的一, 就能取得以上的节能减排效果, 即使从经济角度讲, 增加的投入一般在一年就可以收回。 就建筑节能评估体系来说, 由于建筑涉及的专业众多, 迄今为止对建筑碳排放的基准线日, 即建筑生命周期内的碳排放量,还很难系统化确定。这不利于在建筑设计阶段选择能耗低、碳排放量更小的设计方案, 也不利于在建筑使用寿命周期内的能耗监控和低碳运行。世界各国都在建立碳排放度量标准方面展开了积极的探索。德国年推出的可持续建筑评估体系, 首次对建筑碳排放量提出了完整、明确的计算方法, 该方法代表了世界上第二代可持续建筑评估技术体系, 在此基础上提出的碳排放度量指标一计算方法已得到包括联合国环境规划署闪尸在内的多个国际机构的认可。体系的计算原则是分别计算建筑材料在生产、建造、使用、拆除及重新利用过程中每个步骤的碳排放量并相加, 形成建筑全寿命周期的碳排放总量。计算单位是每年每平米建筑排放二氧化碳当量的公斤数, 。简要地说, 该体系是以建筑材料作为建筑碳排放的衡量切入点, 通过分项累计, 计算出建筑全寿命周期的碳排放总量。 在我国, 以年,月全国工商联房地产商会和精瑞中国不动产研究院正式发布了中英文全球版的《绿色低碳住区评估体系》, 其全称为《中国绿色低碳住区减碳技术评估框架体系》。该体系被认为是目前国内首个“低碳住区标准”, 得到业内权威专家的认可。该文件的贡献在于提出了一系列低碳住区的碳排放计算标准, 包括建筑节能及相应的减排量、住区节水及相应减排量, 以及住区绿化系统对的固定量。 二、设计初期对建筑碳排的判断缺失 与能量相关的设计决策发生在设计早期阶段, 如果在这时没有能量顾问的介入, 对于碳排放量的评估就无从谈起。当一栋建筑进行到施工阶段之后, 对建筑节能减排的意义只是在于能否完美体现设计师的诉求, 进一步的节能减排效果已难以实现。所以设计初期的建筑碳排放量控制对建筑真正实现节能减排, 做到“低碳建筑” 意义重大。 占统治地位的时代, 建筑的能量计算需要专业人士运用专业软件, 并结合手工录入大量专业数据才能进行。这个过程复杂且耗时较长, 涉及众多非建筑行业知识, 建筑师几乎无法完成。所以建筑能效的计算通常是在设计的最终阶段, 但此时的能量计算结果对建筑设计的方案已经意义不大了。传统单凭经验或者手工对建筑能量的计算评估已被实践证明存在相当多的弊端, 而借助先进的计算机技术, 利用相关能耗模拟软件对建筑进行能量分析已越来越受到重视。 随着业内对于建筑能量分析与模拟重要性的认识不断深入和计算机技术的不断进步, 利用计算机技术进行建筑能效模拟分析的软件层出不穷。国外这方面的研究始于世纪年代, 特别是世纪年代世界石油危机后, 各个国家都在建筑能耗分析与模拟方面取得了大量的成果,基于各自的节能标准开发了相当多的能量分析软件。如美国的任、任, 加拿大的, 英国的一「, 日本的日, 我国的等等。建筑能量分析及模拟软件, 简化了时代能量计算工作, 提高了效率和准确度还积极探讨模拟对建筑设计本身的作用, 发展其介入方案设计阶段的应用。 进入“低碳时代” , 建筑的碳足迹直观地反映了建筑对环境的影响。与建筑节能不同的是,节能除了以“被动式设计”为代表的建筑自身的积极作用外, 还可以通过性能更好的材料和设备来实现而低碳建筑对于建筑自身在能量方面的表现依赖更大, 从设计初期就要为建筑的“低碳”做好充分的准备。 要使能量分析真正地对建筑设计, 特别是在方案设计阶段起作用, 我们期望的解决之道是①在设计的任意阶段都能快速地进行能量分析,这尤其对设计初期的方案推敲很重要②模拟分析的结果直观, 能帮助设计决策③进行模拟的软件操作简单, 让所有设计师都易于使用。 解决问题的关键在于从设计一开始, 建筑师拥有的就是一个包含了建筑全部信息的数字化模型, 再加上便捷的、能有效识别这些信息的能量分析工具。 三、基于技术的低碳建筑设计研究 即“建筑信息模型”, 是基于对象的建模技术匕一匕一。这个概念是由美国乔治亚技术学院丁建筑与计算机专业的查克·伊斯曼博士于世纪年代提出的, 是信息技术在建筑业运用的集中体现。基于日技术所建立的虚拟建筑模型, 包含了大量的建筑材料和构件的特征信息, 是一个综合的数据库。其作用不仅可以用于建筑设计, 还能用于结构设计、设备管理、工程量统计、成本计算、物业管理等管理建筑生命周期的全部信息。 随着信息化、智能化技术的发展, 以技术为核心的软件, 其优势不仅仅在于摆脱了时代将大部分时间用于绘制图面以及图纸和建筑空间分离的状况, 更重要的是基于该技术建立的模型所包含的大量的建筑信息, 经过导入相关的能量分析软件, 能很容易地得到相应的能量分析结果。这个结果包括了常规的建筑热性能指标、月或年的能耗量、自然采光水平等。模型所包含的大量建筑信息也能完成建筑碳排放量的模拟评估, 实现低碳建筑设计。随着软件越来越多地被认识和使用, 为建筑设计的低能耗、减排增效提供了更智能化的基础和平台。 四、设计初期技术与低碳建筑设计相结合 低碳建筑的实现, 和建筑节能、绿色建筑一样是从设计的方案阶段开始的。日技术从设计初期就能为建筑师提供从能量和碳排放出发的、更加明智的设计决策。软件所建立的虚拟建筑模型, 包含了大量的从建筑材料到建筑构件特征等的信息, 并与能量分析工具结合, 使建筑师在方案阶段轻松、快速地完成建筑相关的能量分析,实现碳足迹、能耗、能量平衡等的评估。其优点在于以往需要专业人士花费大量时间完成的分析过程, 利用先进的计算机技术可以自动完成能量分析的过程操作简单, 更适合于建筑师使用原来未涉及的建筑碳足迹也能得到直观的结果, 让建筑师在方案阶段就能实现“低碳建筑”诉求。这个建筑能量分析的过程也符合建筑师在方案阶段通过计算机软件实现能量及碳足迹评估的期望。 能量模拟的结果对建筑方案的反馈作用非常重要, 这是运用日技术进行建筑设计的真正目的, 而这种及时的反馈作用是传统时代的能量分析不可能实现的。在建筑设计的任意阶段, 利用建筑模型所进行的能量分析都是实时快速的,分析的结果以直观的图表显示出来, 反映建筑能源消耗、相对应的碳排放量、能量平衡潜力等,不仅便于建筑师对建筑整体能量状况的掌握,也有利于与委托方和其他专业的交流。目前,公司为软件专门打造的建筑能量评估工具就是一个为建筑师开发的综合的、且容易使用的能量评估工具。和心的合作, 满足了低碳建筑设计中建筑师的需求, 让他们在设计的早期阶段就可以得到建筑碳排放的相关信息,并基于此做出明智的能量决策。在建筑设计过程中, 建筑师只需要输入建筑所在的地理位置和建筑类型, 就能自动识别模型所包含的建筑信息, 然后将每年能量消耗、碳足迹、每月建筑能量平衡的数据以直观的图表形式展现出来图。 方案设计过程中, 建筑师一旦修改建筑的空间形态、构造形式、材料等, 就同时改变了建筑模型中对应的建筑信息, 得到的实时建筑能量及碳足迹的分析结果也会发生相应的改变图。 通过分析结果的比较, 建筑师能找出碳排放更低, 对环境影响更小的建筑设计策略。这种能量模拟的结果能对建筑方案设计真正产生作用, 达到“低碳建筑”的设计目的。这个过程还可以用于比较不同的建筑方案, 以便找到更有效减少建筑碳排放量, 对环境更加有益的设计。模拟分析的结果是以匕可拓展标识语言的格式生成的, 可进一步供其他能量分析软件使用, 进行更具体、详细的对建筑能量的分析。 “低碳建筑”作为绿色建筑发展的未来, 作为建设“低碳城市”打造“低碳经济”的重要组成部分, 已经开始成为建筑发展的趋势。从技术向基于曰技术的的转变, 也是计算机辅助设计的发展方向。基于所进行的建筑设计, 由于建筑模型包含了建筑的全部信息,使建筑师可以在设计的任意阶段, 借助能量分析的软件, 得到能量分析的结果, 及时地调整建筑方案, 优化性能, 控制建筑碳足迹, 达到节能减排, 从而实现“低碳建筑,, 的目的。 对可持续建筑设计的研究, 目前已进入第二代可持续建筑评估体系的建立阶段, 建筑碳足迹、碳排放量已成为建筑能量评价和环境作用的重要评价标准。技术对低碳建筑的设计, 尤其是在方案阶段实现建筑的“低碳”, 具有很大的潜力但在建筑碳排放评价项目和指标方面还有待完善。未来的技术和建筑碳排放分析, 将越来越实用, 对“低碳建筑”设计的贡献也会更大。 |
