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低碳建筑模式的国际经验

作者:刘笑萍 任思新 谢家平     2015-05-20 17:56     关键词:绿色建筑,循环经济,低碳建筑,生态建筑 人气

    1  引言

    低碳建筑是实现尽可能少的温室气体排放的建筑,在建筑的全生命周期内,以低能耗、低污染、低排放为基础,最大限度地减少温室气体排放,为人们提供具有合理舒适度的使用空间的建筑模式。在二氧化碳排放总量中,建筑几乎占到了50%,这一比例远远高于运输和工业领域。统计数据显示,中国每建成1m2的房屋,约释放出0.8t碳。另外,在房地产的开发过程中,建筑采暖、空调、通风、照明等方面的能耗都参与其中,碳排放量很大。因此,尽快地建设绿色低碳住宅项目,实现节能技术创新,建立建筑低碳排放体系,注重建设过程的每一个环节,以有效控制和降低建筑的碳排放,并形成可循环利用的持续发展模式,最终使建筑物有效的节能减排。目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势,在中国房地产业迅速发展的背景下,如何探寻建筑业的可持续发展模式和低碳模式成为迫切的要求。本文基于循环经济的视角,对国外绿色建筑碳减排模式的理论和实践进行深入的分析和比较,从而为推进我国低碳建筑提供宝贵经验。

    2  绿色建筑评估体系国际经验借鉴

    低碳建筑作为绿色建筑的一种具体建筑模式,是绿色建筑理念的前沿体现。绿色建筑是在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。

    目前,国内外的绿色建筑评价体系虽然包含了部分循环经济的思想,但系统提出“建筑循环经济”概念的却没有。而“建筑循环经济”理念的实践贯穿建筑的全生命周期,它不仅要求设计师掌握并运用节能、环保的技术手段和设计方法,也需要决策者、施工者、管理者和使用者都具备循环经济的意识,从而在建造、运营和使用过程中充分体现绿色低碳建筑的循环经济特征。这一过程的复杂性决定其需要一套适用而健全的技术导则和指标体系。因此,总结国际绿色建筑评估体系对于以循环经济为基础的绿色低碳建筑指标体系的探索有重要的借鉴意义。根据可持续性建筑、绿色建筑、生态建筑的评估体系进行指标频度统计,本文选取英国、美国、加拿大、澳大利亚、挪威、法国、中国香港、中国大陆等出现的相关对建筑的评估指标体系进行统计归纳。

    根据表1,发现各个国家和地区的指标体系普遍采用了定性和定量相结合的分类列表法,把几大类问题分解为若干的层次,并通过对各层次指标的评估分析导出对整体的评价,从而构架出整个建筑指标体系的模型。在内容上看,评估涉及的对象比较广泛,不光是商业建筑,还有更多的住宅。可见,绿色建筑评估更加关注评估对象的整体性;评估内容相对具有全面性和针对性,特别是对于环境的评估较为重视,这对于我国如何推动我国绿色建筑的发展有很强的实际指导作用。此外,在涉及碳减排方面,每种评估体系都有相关的评估内容,但是并没有明确指出碳减排模式下绿色建筑的评价内容,这是未来需要进一步研究的方面。

表1  世界主要国家和地区绿色建筑评估体系概况

    3  以立法手段推动绿色建筑的发展

    无论是可持续发展的理念,还是循环经济的理念,对于建筑而言,就是为了改变曾经工业文明时代所确立的以功能经济、技术为基础的现代建筑观,确立以低碳经济、环境、生态为基础的绿色建筑观。许多国家已经认识到立法对于推动绿色建筑起到了基础性的保障作用。其中美国、欧盟地区的国家以及日本等相继制定了法律法规,以此来促进建筑的可持续发展。

从表2中可以看出,世界主要发达国家和地区都十分重视绿色建筑或者说是建筑低碳发展,并在立法的同时,不断地将其落到实处,这为我国推动绿色/低碳建筑提供了很好的借鉴。尤其是在现今能源紧张、环境污染加剧的背景下,制定明确具有导向性的法律法规,在对建筑材料、技术等方面给予法律的规定,从而有效地为房地产开发商、普通居民提供正确的指导。

表2  世界主要国家和地区对绿色建筑的相关立法

    4  以经济手段促进绿色建筑的开发

    将绿色建筑的理念付诸于实践,不仅需要解决技术上的难题,更需要市场发挥其应有的作用。通过建立切实可行的经济激励机制,设计有效的政策激励机制,比如通过税收调节、财政补贴等经济手段,降低绿色建筑投资者的投资成本。尤其在推动房地产循环利用和低碳方面,市场机制发挥着主导作用,而绿色房地产开发是未来建筑发展的主体,若采取有效的经济激励措施和扶持政策,建筑的可持续发展才有可能取得实质性的进展和成效。国外主要发达国家,都逐渐开始运用经济手段对绿色建筑的开发进行鼓励和扶持。

    从表3可以看出,这些国家在推动所在地区绿色建筑的发展上,对其相关的经济措施的激励是多样性的,并且涉及的对象较为广泛,但都围绕着使用新能源,降低能耗等项目实施的。说明了发达国家在推动建筑的可持续发展上目标是较为明确,针对性较强的,这也启示我国政府对于推动建筑业尤其是房地产业的可持续发展上,需要切实具有针对性的使用经济手段。诸如在税收减免、财政补贴等方面明确给予绿色建筑发展的政策支持,而不是一味追求当期经济效益,追求短期政府政绩,忽略了生态的理念。对于目前中国绿色建筑发展而言,经济手段的使用应该更多地关注建筑的“源头”,对采用能耗较低的材料的相关企业给予财政上或者税收上的优惠,并扶持新能源技术的开发,从而为绿色建筑在国内的发展打下扎实的基础。

表3  世界主要国家或地区推动绿色建筑发展的相关经济手段

    5  国外绿色建筑实践案例的启示

    低碳建筑设计的宗旨是通过建筑设计达到尽量低的二氧化碳排放量,这是可持续建筑设计最好的动力,通过它可以引进其他有关可持续发展的因素如材料、能源的应用、健康生态的室内环境等。“低能耗建筑设计”基于减少对于能源的需求。“低碳”甚至“零碳”建筑设计不仅建立在降低能源需求的基础上,更值得一提的是要充分利用场地可得到的可再生资源。减少能源需求,加大对可替代能源和可再生能源的开发和利用,以整体设计的视角,将低碳建筑设计理念从设计之初就一以贯之,并使得一种手段能够达到多种功效等多个因素都是未来低碳建筑需要考虑的,而世界各国(特别是一些发达国家),已经逐渐将绿色建筑的设计理念转化成为现实。以下就几个较早进入绿色建筑、低碳甚至零碳建筑的项目作为案例进行归纳总结。

    5.1  英国贝丁顿能耗发展项目

    英国最具创新性的住宅项目贝丁顿零能耗发展项目(简称BedZED)位于伦敦附近的萨顿市(Sutton),由英国著名的生态建筑师比尔•邓斯特(Bill Dunster)设计。其理念是给居民提供环保的生活,同时又不牺牲现代生活的舒适性。整个项目运用了可持续发展设计理念和环保技术的综合应用,同时也展现了低碳经济时代的建筑理念。整个项目占地1.65km2,包括82套公寓和2500m2办公和商住面积,于2002年项目完成。理念体现如下。

    首先,在小区的设计中,设计者为了减少建筑能耗,探索了一种零采暖(zero-heating)的住宅模式。设计者根据英国当地的气候特征,通过各种措施减少建筑热损失及充分利用太阳热能,以实现不用传统取暖系统的目标。建筑师选用紧凑的建筑形体,从而减少建筑的总散热面积。在选择材料上,都是极大限度地利用自然的能源,特别是对于太阳能源的利用。此外,还充分利用建筑内部灯具等各种设施、人体及其活动和生活用热水产生的热量,就可以完全满足建筑内部采暖所需。

    其次,在BedZED中,还采用了自然通风系统来最小化通风耗能,其中的“风帽”(wind cowl)起到了关键的作用,根据实验,最多有70%的通风热损失可以通过“风帽”的热交换过程挽回。

    再次,对于必须的能源需求,小区采用了两种清洁能源方案,第一种是通过利用包括周边地区的木材废料和邻近的速生林,为整个小区的生活用电和热水提供来源。而计划中的稳定来源为其邻接的生态公园的良好管理的速生林。整个小区需要一片3年生的70km2速生林,每年砍伐其中的1/3,并补种上新的树苗,以此循环。树木在成长过程中吸收CO2,在燃烧过程中等量释放出来,这就形成了一种零温室气体排放的循环经济能源利用模式。第二种是利用太阳能电力来满足小区居民的交通工具的能源需求。

    最后,基于循环经济理念的材料使用。BedZED为了减少对环境的破坏,在建造材料的获取上,制定了“当地获取”的政策,减少交通运输,并选用环保建筑材料,甚至使用了大量回收或是再生的建筑材料。

    相比于传统建筑项目而言,BedZED在经济上的成功也是令人鼓舞的,这一项目不仅为房地产开发商带来了经济上的收益,同时也为住户带来了生态居住的新模式。有学者为此计算其年经济效益和生态效益:车位的减少和规划上的高密度提高了土地的利用率,增加收入20.88万英镑;市场反应强烈,平均房价高于普通住宅15.75%,增加收入48万英镑;开发商可获得大约66.8万英镑的回报,而对住户而言,每年单是账单就可以减少3847英镑。而环境方面的收益更多,单是CO2排放就每年减少147.1t,每年节约水1025t。根据入住第一年的监测数据,居民节约了采暖能耗的88%,热水能耗的57%,电力需求的25%,用水的50%和普通汽车行驶里程的65%。

    BedZED作为绿色建筑的典型代表,其将循环经济、低碳经济等理念贯彻到实际的运行中,创造了新颖的人类建筑(居住)模式,值得国内建筑学习。

    5.2  欧洲低碳建筑项目

    威尔士建筑学院为威尔士格瓦列住宅委员会专门设计了低碳模式的“概念住宅”,其中作为可持续性建筑设计的出发点,主要考虑了以下三个主要因素:达到近乎于“零碳”的排放量;对建造方式和材料的使用进行改革;使用可替代和可再生的能源。对于建筑材料的使用,设计者秉承“再利用(reuse)”或可以“再生使用(recycle)”的循环经济理念,建造尽量减少现场施工,更多地采用了工厂预制的建造方法。在减少二氧化碳排放上,设计者太阳能光电板和太阳能集热器,充分利用自然的能量,而且英国采暖期比较长,冬季采暖往往要消耗大量能源,而夏季气候较凉爽无需考虑空调系统,所以关键问题是解决好被动供热,这样一来就能有效地节约传统能源,从而实现碳减排的目的。

    位于威尔士巴格兰的巴格兰生态工厂,也是充分利用了低碳建筑设计理念,采用被动式设计,充分利用了自然采光、自然通风和太阳能控制合理,从而有效地解决能源和资源问题以及视觉感受和室内热环境舒适度等问题。同样,在这一建筑中,太阳能设备起到了重要的节能作用,此建筑赢得了2002年的RIBA地域建筑设计奖,成为低碳建筑设计的典范。

    此外,在欧洲地区,像普拉兹摩老人疗养院等都是欧洲地区近10年来低碳建筑方面的代表作。从欧洲低碳建筑的发展可以看出,低碳建筑并不是简单地将其作为现代建筑设计的补充。实质上,低碳建筑理念贯穿于整个设计中,建筑设计师从一开始就将每一个项目作为一个低碳建筑的整体考虑,无论是从建筑的位置的选择、建筑材料的使用、室内设施的选择以及后期的一系列工序,都体现着低碳的设计理念。从建筑的全寿命周期出发,考虑的不仅是建筑的过程,更关键地的是,低碳建筑如何成为日常人们生活中的一部分,融入人们的生活,这一点,欧洲的建筑案例值得我们深入思考。

    5.3  亚洲区的建筑实践

    (1)韩国绿色建筑认证体系。

    最初的绿色建筑认证体系于2002年开始投入使用,其中韩国土地、交通以及海事部门与环境部门联合参与此项计划的实施。随着2005年11月8日建筑条例修改的启动,该认证体系也纳入到了法律体系之中。此建筑条例授权于这些部门,为的是实现可持续发展,推动节能型,近自然型建筑的发展。

    在绿色建筑认证体系下认证的建筑类型包括多户房屋单位、办公建筑、混合使用的住宅楼、学校、零售市场以及其他住宿设施。以下是认证制度的演变(表4)。

表4  认证制度的演变

    绿色建筑认证体系在韩国愈来愈发挥了作用,对于促进绿色建筑的发展起到了很大的作用,就目前而言,认证标准已经在多个领域中开始实施,其中的指标主要分为以下四个方面:(1)土地利用和交通;(2)能源资源和环境需求;(3)生态环境;(4)室内环境。又将这四个方面分为九小类,分别是:①土地利用;②交通;③能源;④材料和原料;⑤水供给;⑥空气污染;⑦维护;⑧生态环境;⑨室内环境,且每个项目都是独立的。

    (2)日本生态建筑案例。

    面对能源消耗的持续增长,日本建筑师在生态建筑技术上不断努力,以减低建筑能源的消耗,从而促进建筑的可持续发展,达到与环境的和谐共存。其中1993年竣工的“21世纪实验住宅”和2004年竣工的“地球之卵”,都是日本生态建筑的典范之作,从中我们可以看出建筑师对追求生态建筑的不懈努力,以及与自然环境共生的先进理念。

    “21世纪实验住宅”是集住宅、环境、能源等为一体而建设的多功能实验集合住宅,尤其是在能源是利用中,采用了大阪瓦斯开发的氢氧燃料电池,并利用氢、氧合成水的化学反应过程释放的热能转换成日常生活所需的能源,如供暖等;同时化学反应过程所产生的纯水也可以直接作为饮用水使用。更为特殊的是,在房屋的环境设计中,构成了底层生态花园、顶层屋顶花园和各层平台绿化的一个立体空间绿化系统,住户入住6年后,经研究发现有22种鸟类飞来栖息,并新生了21种植物,整个住宅已成为一个小型的生态系统。而目前正在进行的实验主要包括住宅绿化、厨房垃圾以及排水的可再生利用等。

    “地球之卵”位于日本名古屋滨松湖畔郊区,是一栋全新意义上的生态建筑。首先,其所在的区位曾是水产养殖基地,由于水质的恶化,基地遭到荒废。到1980年名古屋滨松湖畔的湖水基本失去了自我净化功能,周围的植物群落也遭到了严重的破坏。所以说,“地球之卵”的设计目的不仅是开发新建筑,更为重要的是通过对已有生态环境的修复,到达建筑的可持续发展理念。其次,在关键技术的应用上,“地球之卵”无不体现着绿色、生态的理念,其采用了滨松湖畔植物群落再生、水质净化、风力发电和沼气厕所等综合性的生态措施,使其成为名副其实的能源自给自足建筑。此外,这栋建筑也充分体现了低碳的理念,其主要采用当地木材来建造房子,使用木质结构的室内环境设计。“地球之卵”建筑的各个角落都能看到太阳能技术的应用,在太阳能技术的使用上,不仅全,而且从光、热及其不同的用途进行了细分,这样的技术方式,将太阳能源集成利用,循环利用,充分体现了生态建筑的设计理念。

    无论是“21世纪实验住宅”,还是“地球之卵”,日本的生态建筑不仅仅是技术的堆砌,它已经成为日本建筑设计的灵魂所在。更为重要的是,在现代环境日益遭到破坏,人类居住环境日益恶化的现实状况下,日本生态建筑设计给予我们非常宝贵的启示:将建筑看成一个有机体,融入于基地的环境之中,成为修复生存环境的一个主要元素,不仅提供给人类一个健康生态的家园,还成为人们与环境和谐相处的媒介。

    总之,从国外绿色建筑的实践案例看,绿色建筑不仅仅是聚焦于建筑物本身,从理念到实践的过程中,如何将周围的环境与建筑本身融为一体是国外绿色建筑实践的一个重要的特点。给予国内绿色建筑发展的启示不仅仅是利用高科技,创造新能源或新材料,更为重要的是要将绿色建筑与人们日常生活工作相结合,使“绿色”的理念贯穿于人类社会中。在具体的实践中,要将自然环境因素作为重要因素加以考虑,并使之成为人们未来生活中的重要一部分,达到建筑与自然的完美结合才是我国绿色建筑所要追求的目标。

    6  结论

    在环境危机和经济危机双重冲击的今日,世界将会促使人类反思我们曾经走过的工业文明时代的道路,尤其是近100多年经济发展的道路,寻求一条新的人与自然共生共存、和谐相处的新道路。而低碳经济时代的到来,预示着人类将进入新的文明,对于建筑的未来而言,无论是绿色建筑、可持续建筑、生态建筑还是低碳建筑,最终的目的都是为了人类美好的未来。世界各国和地区都必须为探索人类全新的居住模式而努力。特别是对于中国而言,未来的房地产业还将继续繁荣,居民的住房需求还远未得到满足,如何在资源和环境日趋紧张和恶化的背景下,推动低碳建筑的发展,将成为重要的课题。借鉴发达国家和地区的实践经验,将有助于推动中国建筑业特别是房地产业的可持续发展。

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