面向全壽命周期的節能建筑設計方法研究

劉春娜

【摘 要】面向全壽命周期的節能建筑設計方法是具有規范化的設計步驟、定量化地優選方案的一種節能建筑系統設計手段與工作程序。本文根據全壽命周期的設計理念，提出了面向全壽命周期的節能建筑設計的基本準則，具體制定了面向全壽命周期的節能建筑設計的工作程序。

【關鍵詞】節能建筑；可持續發展；設計方法；壽命周期評價；模糊決策

0.前言

壽命周期是指從事物的產生至消亡的過程所經歷的時間。對建筑而言，從能源和環境的角度，其生命周期是指從材料與構件生產（含原材料的開采）、規劃與設計、建造與運輸、運行與維護直到拆除與處理（廢棄、再循環和再利用等）的全循環過程，即建筑的全壽命周期。從使用功能的角度，是指從交付使用后到其功能再也不能修復使用為止的階段性過程，即建筑的使用（功能、自然）壽命周期。另外，從結構或經濟的角度，還有結構壽命周期和經濟壽命周期。本文以“節能建筑”為對象，用全壽命周期理論作指導，對其“設計準則與方法”進行研究。

1.面向全壽命周期的節能建筑設計準則

面向全壽命周期的節能建筑設計也就是以“節能”為核心，符合可持續發展戰略與生態原則的綠色設計。因此，應從綠色建筑的高度上、結合節能建筑的具體要求來制定其準則。必須同時考慮功能、技術、經濟等傳統設計因素和節能、生態、環保、健康等可持續設計因素。建筑全壽命周期的節能設計準則如下：

1.1功能適用性準則

功能適用性是面向全壽命周期的節能建筑設計的前提。建筑功能包括基本使用功能、建筑物理性能、視覺藝術效果及室外環境性能，應方實用、靈活可變、高效率、無冗余。

1.2技術先進性準則

技術先進性是面向全壽命周期的節能建筑設計的條件。全壽命周期的節能建筑強調在其全壽命周期中的每一環節采用先進的技術，從技術上保證建筑安全、可靠與高效地實現其各項功能和性能，保證建筑壽命周期全過程具有很好的節能特性。

1.3環境協調性準則

環境協調性是全壽命周期的節能建筑設計中的關鍵因素，它主要包括節能、生態、環保、健康等內容，設計時應遵守下列原則：

⑴能源消耗最少原則：有限度地使用常規能源，盡可能使用太陽能等可再生的綠色能源。在建筑全壽命周期的各個階段中全方位地采用有效的節能技術，減少能源的使用量，提高能源效率，使其在全壽命周期中的耗能量最少。

⑵資源最佳利用原則。建筑全壽命周期中，盡可能減少不可替代資源的耗費，控制可替代和可維持資源的利用強度，保護資源再生所需的環境條件。尤其要注重節地、節水，充分使用可循環、可重復和可再生材料。

⑶環境負荷最小原則：減輕對自然環境的破壞，減少對環境的污染。建筑全壽命周期中，產生的建筑垃圾、固體與氣體污染物、污水等廢棄物最少，帶來的環境負荷最小。

⑷“零損害”原則：建筑全壽命周期中對生產者、直接和間接使用者的損害趨于“零”。生產條件應安全、衛生，使用環境應健康、舒適。尤其要選用無害化、無污染的綠色環保型建材，保證室內環境品質。

1.4經濟合理性準則

經濟合理性是全壽命周期的節能建筑設計中必須考慮的因素之一，即以最低的壽命周期成本實現必要的功能，獲得豐厚的壽命周期經濟效益。所謂壽命周期成本是指整個壽命周期過程中所發生的全部費用，包括建設費用、使用維修費用、殘值及清理費用等。以上四條準則相互聯系、相互制約。只有在設計過程中將功能適用性、技術先進性、環境協調性和經濟合理性融合為一個整體，才能創作出面向全壽命周期的節能建筑系統優化設計方案。

2.面向全壽命周期的節能建筑設計程序

面向全壽命周期的節能建筑設計包括：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。

2.1備選方案設計

遵循節能設計準則、應用相應的技術措施，將這些初步方案具體化，確定實現初步方案的主要材料、結構選型、構造方案以及初步的施工方案、設備系統等，形成多個備選建筑方案。

2.2壽命周期評價

方案設計的過程是一種系統分析和綜合的過程，也是對設計系統實現優化的過程。因此應對設計方案進行全面、綜合評估。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，具體步驟如下：第一步，詳細列出建筑全壽命周期各階段的各種輸出輸入信息（包括環境性、功能性、技術性和經濟性等多方面），根據設計的目標和準則確定評價因子。其中主要的評價因子之一為使用耗能。應盡量精簡對評價結果影響小的次要評價因子，以減少評價工作量。根據壽命周期評價原則和多層次模糊綜合評判模型的要求制定評價指標體系。它是由最高層的目標層、中間層的準則層及指標層和最低層的方案層構成。設計時應根據不同的建筑對象制定具體的評價指標。第二步，采集評價指標的有關數據和特征，并對其進行定性和定量分析。進一步轉換為模糊評價向量，建立評判模糊矩陣“R”。第三步，選用德爾斐法、專家調查法或判斷矩陣分析法確定評價指標的權重，并從整體上調整，形成權重模糊子集“A”。第四步，運用評價模型對建筑的全壽命周期的能源和資源消耗以及污染物排放等對環境的影響（環境性，本方法側重能源消耗方面）和其綜合性能（將環境性、功能性、技術性和經濟性綜合考慮）進行評判，從而得出相應的評判結果。

3.結語

面向全壽命周期的節能建筑設計方法可使建筑師運用嚴密推理和定量化評判的現代思維方法制定、修正與改進設計方案。這克服了傳統設計方法的片面性、不確定性，使其趨向于科學化、系統化。由此形成的節能建筑方案具有較大的客觀性和可靠性。從而可指導節能建筑系統優化設計，提升節能設計的整體水平，實現“全系統”、“全壽命”的節能，以達到“可持續的環境、可持續的建筑”的綠色生態要求。文中所討論的重點是不同類型的建筑共同遵循的設計準則和設計程序方法的框架模式，在具體建筑的實際應用中要不斷地深化、完善，增強其針對性、實用性和可操作性。 [科]

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