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科普丨绿色建筑、低碳建筑有啥区别?

科普丨绿色建筑、低碳建筑有啥区别?

发布日期:2019-08-22 浏览次数:146

中国绿色建筑相关理念发展浅析

过去的60年间,工业化和城镇化的迅速发展引发了能源消耗巨大、环境污染、气候变暖等全球性问题。为了应对这些问题,世界各国政府、机构、建筑学者相继提出了“生态建筑”、“绿色建筑”、“可持续建筑”、“低碳建筑”、“低能耗建筑”等诸多建筑理念。这些建筑理念各自有其提出背景和发展目的,建立的相应体系往往围绕各自相关重点展开,但提出的技术策略和手段存在一定的重叠,这导致不少建设者和设计者在实施时对不同理念及目标产生混淆。

为此,本文对这些建筑理念的提出背景、发展脉络和内涵进行简要整理,以利于实施者厘清它们的关系,有的放矢地开展建设。



图1  主要绿色建筑理念分析框架


绿色建筑:由关注环境保护而提出


绿色建筑理念:在全寿命期内,节约资源、保护环境、减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。

——《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019




图2   绿色建筑及其相关理念的发展历程

备注:黑框标记为该建筑理念首次提出的人物或机构


上世纪60年代,当时化学杀虫剂对生物界产生了巨大的破坏,人们开始认识到工业发展对生态系统的破坏,引发全球生态运动兴起。

美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞把生态学和建筑学合并,首次提出了“生态建筑”的理念,以人的热舒适为需求,优先被动式设计手法,最大限度地利用可再生能源,从而降低建筑能耗。

为了应对70年代世界遭遇的能源危机以及社会发展对环境造成的持续破坏,1987年2月在日本东京召开的第八次世界环境与发展委员会发布了《我们共同的未来》报告,首次提出“可持续发展”的概念、这一概念改变了人们过去“单纯的考虑环境保护”的理念,并引导到“把环境保护与人类发展结合起来”,实现了人类对于环境与发展思想的重要飞跃。

在此背景下,布兰达·威尔和罗伯特·威尔于1991年首次提出了“绿色建筑”的定义[1]。相较于保罗·索勒瑞提出的“生态建筑”,布兰达·威尔和罗伯特·威尔提出的“绿色建筑”不再以人的热舒适需求为单一出发点,而是将气候、环境、能源等多个元素整体考虑建筑设计。

之后很多国家以LEED、BREEM、DGNB、CASBEE等评价标准为推手,从用地、能源、水资源、材料、室内外环境等方面细化了绿色建筑评价的关键内容(图3)。


图3   全球主要绿色评价标准分布


图4  《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019


历经50余年的发展,由于绿色建筑需要解决的问题已经从当代人的资源和环境发展到了后代人的经济、社会、环境的方方面面,所以其内涵从人体舒适度和建筑能耗两方面发展到了人民生活相关的安全、服务、健康、环境、资源、管理多方面。


相近理念辨析

生态建筑:“生态建筑”是绿色建筑相关理念的起源,比“绿色建筑”的提出要早20余年。它最重要的意义是首次将建筑学与生态学合并,并提出了人体舒适度与建筑能耗等绿色建筑理念发展中最为基础的内涵。

著名的生态建筑设计师杨经文先生提出,一个真正生态持续性方案必须建立于生态环境学的基础之上[2](图5)。这与我国绿色建筑评价标准的思路略有不同,着重从生态环境入手进行设计,更偏向于绿色建筑设计的设计思路。

目前,“绿色建筑”已经成为我国建筑层面上节约资源、以人为本这一类建筑的官方代名词,而“生态建筑”逐渐被淡化。但是,生态理念已经从建筑层面上升到了“生态文明建设”这一层面,成为我国特色社会主义事业的重要内容。


可持续建筑:1993年国际建筑师协会第十八次世界建筑师大会发表的《芝加哥宣言》号召全世界建筑师把环境和社会的可持续性列入建筑师职业及其责任的核心。由此,查尔斯·凯博特博士提出了“可持续建筑”。

2009年,世界经济合作与发展组织从地方性、技术、建筑材料、能源策略、资源和环境六个方面细化了可持续建筑的原则。

2010年,我国学者南学平与韩云娜提出的可持续建筑理念强调了建筑与其他领域之间的协同,在使用功能与能源两个方面满足当代人与后代人的利益和经济关系。

可持续建筑与之前提到的“绿色建筑”相比较,核心差异在于理念的侧重点不同。可持续建筑理念在形成之初的侧重点是在环境、社会、经济三个方面,不仅要满足当代人的使用需求,也要考虑后代人的利益需求,使得建筑尽可能的被长久使用。


主动式建筑:虽然主动式建筑与被动式建筑的目标都包括降低建筑能耗,但是前者更注重建筑的健康性和舒适性,使得技术体系不尽相同,所以两者分属不同的理念范畴。

为了实现能耗效率与最佳室内气候之间的平衡,同时保证建筑以动态方式适应周围环境,Active House国际联盟在2002年提出了主动式建筑理念。

2017年,该组织提出主动式建筑追求的是要实现人的幸福,而将能源、环境作为实现目标的前置条件,这一点与我国最新的绿色建筑发展核心要求是一致的(图6)。



图5  主动式建筑设计理念


其他相关理念辨析:近年来,我国生态文明建设快速发展,健康建筑、智能建筑、装配式建筑等高新理念与技术不断涌现,我国绿色建筑发展将会迎来新的机遇与挑战。

国家颁布的《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)(GB/T50314-2006)(GB50314-2015)、《健康建筑评价标准》T/ASC 02-2016、《装配式建筑评价标准》GB/T51129-2017等国家级设计、评价标准,推动了相关领域的发展。


相关理念

低碳建筑——由关注气候变暖而提出

低碳建筑理念:在建筑生命周期内,从规划、设计、施工、运营、拆除、回收利用等各个阶段,通过减少碳源和增加碳汇实现建筑生命周期碳排放性能优化的建筑。


——《低碳建筑评价标准》 DBJ50/T-139-2012


大量研究表明,全球气候变化主要是由于人类活动,特别是工业化过程向大气过量排放温室气体(主要是CO2)造成的,而建筑建造的碳排放是增长速度最快的一个领域。

为了减少建筑领域的碳排放,缓解全球气候变暖问题,实现人类社会的可持续发展,英国社区及地方政府部门于2003年首次提出了“低碳建筑”,五年后进一步提高了建筑节碳的目标,提出“零碳建筑”(图7)。




图6 /  低碳建筑及其相关理念发展历程

备注:黑框标记为该建筑理念首次提出的人物或机构


可以看出,低碳建筑是零碳建筑的基础,而零碳建筑是低碳建筑的目标(图8)。

为响应国家“节能减排”的号召,我国重庆市于2012年发布了第一本低碳建筑相关标准,即《低碳建筑评价标准》DBJ50/T-139-2012。该标准扩展了碳排放计算的周期,强调全生命周期,但是没有提出低碳建筑碳排放的定量对比指标,仅通过满足一般项的条文数量评价低碳建筑的等级。

我国低碳建筑虽然起步较晚,但是近年来已经发布了计算建筑碳排放的标准规范,为建筑碳排放的量化提供了基础。

另一方面,目前我国碳排放的重点聚焦在了城市层面,通过实施碳交易等多项政策推动了城市低碳发展。


图7    香港零碳建筑ACB



近零能耗建筑——由关注能源消耗而提出

近零能耗建筑理念:

适应气候特征和场地条件,通过被动式建筑设计最大幅度降低建筑供暖、空调、照明需求,通过主动技术措施最大幅度提高能源设备与系统效率,充分利用可再生能源,以最少的能源消耗提供舒适室内环境,且其室内环境参数和能效指标符合本标准规定的建筑,其建筑能耗水平应较国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015和行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2016、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2012降低60%~75%以上。



——《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019


能源消耗巨大一直是建筑发展遇到的重点问题之一,自上世界70年代起,世界各国便开始了建筑节能方面的研究,相继衍生出了低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑、产能型建筑等理念[6](图9)。



图8  / 近零能耗建筑及其相近理念的发展历程

备注:黑框标记为该建筑理念首次提出的人物或机构



近零能耗建筑理念以建筑能耗作为最重要的评价指标,评价目标明确。

各个国家根据不同的气候环境,因地制宜的提出了不同的室内环境参数和能耗指标。但相同的是,大部分国家都优先选用被动房技术体系来降低建筑的供暖供冷需求。


相近理念辨析

低能耗建筑

上世纪90年代,德国首次对“低能耗建筑”理念明确了建筑能耗指标,要求以独立式住宅为例(图10),相对于1995年节能规范要求的节能标准再节能30%[8]。

我国建设部科技发展促进中心于2007年正式提出了低能耗建筑,各地普遍要求能耗比现行建筑节能标准能耗降低25%-30%。

但是,近两年我国各地陆续出台了严寒寒冷地区城镇新建居住建筑节能标准等标准,建筑节能水平已达到75%标准。因此,我国新建建筑将会逐步满足原有低能耗建筑的要求,并向更高一级的节能水平迈进。



图9  /  第一栋被动房建筑

德国Darmstadt-Kranichstein连排住宅




超低能耗建筑

随着我国陆续出台建筑节能75%的标准,“低能耗建筑”将成为过去式,“超低能耗建筑”将成为我国建筑节能的新目标。

《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019提出“超低能耗建筑”是近零能耗建筑的初级表现形式,能效指标略低于近零能耗建筑,其建筑能耗水平较国家公共建筑节能设计标准或各类地区居住建筑节能设计标准降低50%以上。

目前各地区政府将超低能耗建筑作为“十三五”期间建筑节能的工作重点之一,并相继出台了资金鼓励政策。



图10  /  北京市马家堡7号超低能耗建筑示范项目

北京市建筑设计研究院有限公司绿色建筑研究所设计



零能耗建筑

零能耗建筑是美国能源部于2007年提出的理念,即能源消耗为零的建筑。最初考虑到建筑自身的能耗与可再生能源发电发热系统的效率(网下零能耗建筑),仅要求低层居住建筑实现零能耗(图12)。

之后在美国能源部和我国住建部发布的《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-2019中,零能耗建筑理念均引入了“充分利用建筑本体和周边的可再生能源资源”内涵(上网零能耗建筑)。虽然受限于市政电网或能源站条件,但仍然降低了零能耗建筑实现的难度。




图11    零能耗建筑实验室HouseZero



产能型建筑

产能型建筑是建筑节能发展的最终目标(图13),在最大化的提高建筑围护结构的热工性能,合理设置太阳能热水和热回收等系统的同时,尽可能的多应用太阳能光伏,将多余的发电上网或自行利用[9]。

目前产能型建筑还是在实验阶段,对当地气候与并网发电的要求较高。




图13  /  产能型建筑的雏形

德国弗莱堡(Freiburg)的Herliotrop




总结与展望

综上所述,能源资源消耗和环境污染是绿色建筑相关理念产生与衍生的根本所在,而可持续发展是建立绿色建筑、可持续建筑和低碳建筑(以及相关建筑理念)的理念基础。

经过多年的理念拓展,一方面绿色建筑涵盖内涵最广而且仍在不断扩展,另一方面低碳建筑与低能耗建筑(以及相关建筑理念)由于具有明确的且单一的目标指向,所以仍然在不断提高目标评判值并细化评判方式。


未来绿色建筑可能会有以下三个主要发展趋势:


一是新技术与新材料将会让未来建筑能耗与碳排将会不断减少,绿色建筑将会涵盖零能耗建筑或是零碳建筑的要求,并逐渐向产能建筑发展;

二是5G、人工智能与物联网会促使智慧建筑的飞速发展,势必扩充绿色建筑在智慧方面的内涵;

三是社会生产力将不断提升,人民生活水平也会随之提高,但社会贫富差距可能仍然较为严重,所以绿色建筑需要更多的体现社会公平性。

因此,未来绿色建筑将会集成低碳、低能耗、智慧等内容,并坚持可持续发展理念为基础,促进社会公平。







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