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21世纪人类共同的主题是可持续发展,城镇建筑应由传统高消耗型发展模式转向高效生态型发展模式,生态建筑正是实施这一转变的必由之路,是当今世界建筑发展的必然趋势。
生态建筑遵循可持续发展原则,以高新技术为主导,针对建筑全寿命的各个环节,通过科学的整体设计,创造高效、低耗、无废无污染、健康舒适、生态平衡的建筑环境,提高建筑功能、效率与舒适性水平,保护生态环境,有效利用自然资源,充分展示建筑与人文、环境及科技的和谐统 一。

一、生态建筑将成为国内外建筑发展的主流
1、生态建筑已成为国际上建筑技术发展的主流
20世纪60年代,美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞Paola Soled把生态学Ecology和建筑学Architecture两词合并为“Arolog”,提出了著名的“生态建筑”的新理念。
20世纪70年代,石油危机的爆发使得节能建筑成为建筑发展的先导。到了80年代,节能建筑体系逐渐完善,并在英、法、德、加拿大等发达国家广为应用。同时,由于建筑物密闭性提高后,室内环境问题逐渐突现,不少办公楼存在严重的建筑病综合症SBS,影响楼内工作人员的身心健康和工作效率。以健康为中心的建筑环境研究成为发达国家建筑研究的热点。生态建筑技术应运而生,并渐成体系。
生态建筑技术体系是反映生态建筑发展的综合性指标,许多欧美发达国家已在单项生态关键技术取得大量成果的基础上,发展了较完整的适合当地特点的生态建筑技术体系。同时开发了相应的生态建筑评价体系,如美国的LEED,加拿大的GBTOOL,英国的BREEAM,法国的ESCALE等,还有对建筑材料全寿命周期评价的BEES体系。近年来,不少发达国家根据各自的特点,在生态建筑发展过程中建造了大量的生态建筑示范项目。建筑形式包括办公、住宅、学校、商场等,比较典型的有:英国建筑研究总署简称BRE的环境楼Environmental Building和Integer生态住宅样板房;英国诺丁汉国内税务中心;德国爱森RWE办公楼;丹麦KAB咨询所设计的斯科特帕肯低能耗建筑;法国巴黎的联合国教科文组织UNESCO办公楼;美国匹兹堡的CCI中心;德国柏林的新议会大厦等。这些示范建筑通过精妙的总体设计,结合自然通风、自然采光、太阳能利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术,充分展示了生态建筑的魅力和广阔的发展前景。
2、我国的生态建筑发展现状和发展前景
90年代后,生态建筑和可持续发展建筑的概念引入我国。1994年我国发表了“中国21世纪议程”,同时开始启动“国家重大科技产业工程-2000年小康型城乡住宅科技产业工程”。1996年又发表了“中华人民共和国人类住区发展报告”,对进一步改善和提高居住环境质量提出了更高的要求和保证措施。
2001年5月,建设部住宅产业化促进中心制订了《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则、国家康居示范工程建设技术要点试行稿,同时中国生态住宅技术评估手册、商品住宅性能评定方法和指标体系和上海市生态住宅小区技术实施细则也陆续推出。
结合生态建筑的理论研究,我国也开展了结合自身特点的实践示范。清华大学设计中心楼伍维权楼是我国第一座实用的生态建筑示范楼,北京的北潞春绿色生态小区是我国首座绿色生态住宅小区,广州的汇景新城是我国首座“亚太村”国际生态住宅品牌体系。
未来十年,全国人均建筑面积将从10M2提高到35M2,户均面积将达到90-120M2,建筑发展空间和市场前景十分广阔。建筑高速发展在改善人民生活质量、拉动社会经济发展的同时,建筑业高能耗、高污染的传统发展模式并未改变,对资源供给、能源耗用、废弃物处置和大气环境等带来十分严峻的生态压力。据统计,建筑材料消耗的矿产资源达50亿吨/年,生产能耗达1.6亿吨标煤/年,占全国能源生产的13%;建筑能耗占全国能耗的27.6%;建筑活动造成的污染占全部污染的34%。
北京申奥成功和上海申博成功,为建筑业的持续发展提供了难得的历史机遇和宽广舞台,北京提出“科技奥运、绿色奥运、人文奥运”的奥运宗旨,以及上海世博会提出的“城市,让生活更美好”的主题,对建筑的功能提出了新的要求,对传统的建筑模式提出了挑战,而生态建筑因其省资节能、健康舒适的理念是最能体现奥运宗旨和世博主题的建筑形式,因此也具有广阔的发展前景。

二、生态建筑的特点及其技术体系
1、生态建筑的特点 有学者对生态建筑的定义是:生态建筑运用生态学原理,遵循生态平衡及可持续发展的原则即综合系统效率最优原则,设计、组织建筑内外空间中的各种物质因素,使物质、能源在建筑系统内有秩序地循环转换,以实现健康舒适环境、资源有效利用、和与自然环境相融共生的和谐统一。
从生态建筑的概念以及中外生态建筑的实践上看,生态建筑有别于普通建筑的最为显著的特点包括:
A、节约能源 建筑用能约占我国能源消耗的1/3,且随着国民经济的持续发展、城乡建设的加快和人民生活水平的不断提高,对室内温湿度、居住舒适性的要求不断提高,故在今后相当长的全面建设小康社会期间,我国能源需求总量将稳步上升。我国1999年建筑用商品能源消耗共计3.77亿吨标准煤,当年全国商品能源消费总量为13.6亿吨标准煤,建筑能耗所占能源总消费量的比例为27.72%。目前我国建筑能耗所占能源总消费量的比例已从1978年的10%上升到28%,这一比值接近发达国家水平。发达国家由于建筑业水平高,居住生活追求高舒适,但同时也比较注意环保节能,因此建筑用能稳当占当年全社会终端能源消耗的30%左右。中国已经成为仅次于美国的第二大能源消费大国。以上海为例,由于目前已建的建筑围护结构热工性能水平很低,能量散失严重,空调系统能效不高,建筑综合能耗是发达国家的3-4倍。建筑耗能水平高,不仅浪费能源,而且造成季节性、时间性供电紧张,供电峰谷落差日趋增大。今夏的持续高温,上海地区日最高空调能耗达到500万千瓦,以至于电力部门不得不拉闸限电,在一定程度上影响了工业生产,电力供应不足给人民群众的生活和生产造成严重影响,也从另一个侧面反映了建筑能耗水平过高,已给社会的稳定带来不利的影响。
生态建筑采取各种节能措施,可以有效地减少能源的消耗。并尽可能采用如太阳能、地热、风能、生物能等自然能源。节能措施包括:复合墙体的节能技术、节能门窗的设计与应用、遮阳技术的应用以及新型空调的应用等。自然能源的应用主要包括太阳能、地热等可再生能源的利用与建筑的一体化研究。
英国BRE的环境楼Environmental Building是国际上节能建筑的典范,它的每年能耗和CO2排放性能指标为:燃气47Kwh/M2;用电36Kwh/M2;CO2排放量34Kg/M2
B、节省资源 我国从1986年到1996年每年减少耕地750万亩,其中多数转化为建设用地,每年因烧砖毁田达10万亩。50年来人均耕地面积从3.88亩减少到1.58亩。土地资源递减形势十分严峻。在不可再生矿物资源方面,我国为满足大规模建筑需要,每年因生产建筑材料而消耗的各种矿物资源达50亿吨,大量的矿石采掘、砂石采集,造成河床、植被、土壤的破坏和水土流失,在采掘过程中,产生的大量废弃物又造成大气和水体的污染。我国670个大中城市中目前60%缺水,80%地面水受到污染,水资源的短缺已经成为我国众多城市发展的瓶颈问题之一。由于对资源再生利用技术重视不够,资源综合利用效率不高。如每年排人河道的雨水量达5.59亿立方米,水资源的再利用潜力巨大;建筑垃圾中的大量再生骨料资源基本未加利用;节能建材、绿色建材的推广应用不成规模。
生态建筑要实现资源的高效循环使用,降低资源消耗,并尽量使用再生资源。如:对3R材料节约资源-Reduce、可再生利用-Reuse、可循环-Recycle的开发应用;雨水与中水的利用等。
英国BRE的环境楼在节省资源方面比较突出,使用了8万块再生砖;老建筑的96%材料均加以再生产或再循环利用;使用了再生红木拼花地板;90%的现浇混凝土使用再循环利用骨料;水泥拌合料中使用磨细粒状高炉矿渣;取自可持续发展资源的木材;使用了低水量冲洗的便器;采用了对环境无害的涂料和清漆。
C、保护环境 根据1997年统计,我国因建筑采暖和炊事燃煤排放的CO2为494万吨,占总排放量的21%;烟尘排放为308万吨,占总量的45.5%。2000年全国城市产生的垃圾总量达1.9亿吨,北京、上海每日垃圾产量在1万吨以上。建筑垃圾的增长速度与建筑业的发展成正比,建筑垃圾中除部分金属、砖瓦等被回收利用外,大部分成为城市垃圾,我国有2/3的城市被垃圾包围。根据专家分析,因建筑活动造成的污染约占全部污染的34%。
现代都市人口的70%以上的时间都生活在建筑空间内,建筑环境的健康与舒适对于改善人民生活质量、提高工作效率、减少疾病都有重要意义。然而目前随着大量新型装修材料的使用、房屋密闭性的加强及不适当的空调方式的采用,导致大部分新建建筑出现室内空气质量问题。发达国家在九十年代初曾调查统计发现50%以上的新建建筑为“病态建筑”,长期居住者产生“病态建筑综合症SBS”,此种现象在我国也开始出现。
生态建筑要尽量减少废水、废气、固体废物的排放,并采用各种生态技术实现废水、废物的无害化和资源化,使其得到再生使用。同时,生态建筑要控制室内空气中各种化学污染物质的含量,使室内有良好的日照、自然通风,和一定标准的舒适度,保证健康、舒适的室内环境质量。
美国PNC Firstside Center是美国最大的LEED认证多功能建筑,使用能耗模型选择绝热、窗玻璃和遮阳;天然气暖通空调系统;引入日光,90%以上使用者享有室外风景视觉;大部分工作区空气可调;100%室外新鲜空气可空调流通等。
D、可持续发展 生态建筑对于建筑理念、发展模式和消费方式是一次深刻的革命。生态建筑技术从建筑物生命周期全过程出发,全面考虑资源、能源、环境和健康舒适要求,是最能体现可持续发展能力的建筑模式,它的推广应用将会产生巨大的社会、环境和经济效益,是我国社会经济可持续发展战略的重要组成。以上海为例,采用生态建筑技术,每年可节约废弃物处置费1亿元以上;减少水泥用量300万吨,降低材料成本6亿元;建筑节能潜力可达74.78万吨标煤/年,相当于减少C02排放199万吨,S02排放0.46万吨,NOx排放0.67万吨,烟尘0.19万吨;采用绿色工程材料,可节煤42万吨,减少CO2排放135万吨。
生态建筑采用全生命周期分析的方法,对采用的建筑材料从生成过程中的能源消费、对资源的利用情况、可再生性和可重复使用性能多方面进行考查,以便优选建筑材料。
2、生态建筑的关健技术与产品 要实现生态建筑的节约能源,节省资源和保护环境的基本功能和促进建筑可持续发展的根本目标,必须通过对各种生态技术的深入研究和应用,同时在生态建筑中的科学和系统集成,才能实现。目前,我国生态建筑要突破的关键技术包括:自然通风气流组织模拟技术、超低能耗建筑节能技术体系、自然采光模拟评价技术、太阳能热利用建筑一体化技术、地源热泵建筑一体化应用技术、生态建筑室内环境综合智能调控技术、生态建筑空调节能智能监控技术、生态建筑室内外绿化配置技术、雨水回收利用及垃圾处理建筑一体化技术、室内环境污染控制及改善技术等。与生态建筑相配套的工程和装饰装修产品包括:绿色工程建材、环保装饰装修材料、节能技术产品、高效环保新型空调系统、智能控制产品、室内环境污染净化装置、太阳能产品、节水器具等。
上述每一项技术和产品的开发应用都需要经过大量的计算和试验,需要在设计时的周详考虑,系统集成是关键。因此,生态建筑可以说是一个庞大的系统工程。

三、生态建筑的发展为装饰装修产业带来的新机遇
综上所述,生态建筑技术体系的发展对传统的建筑产业结构调整,提高企业核心竞争能力,拉动相关产业,促进城市可持续发展具有重要意义。生态建筑新技术的推广应用,会最终促进建筑业及其相关产业的大发展。生态建筑的标准和评估体系的建立、实施和推广,将会带动一个全国性建筑评估机构和行业的兴起,同时,将建筑及其相关行业逐步引向更加规范和高效率的道路发展。装饰装修行业作为建筑业的一个重要组成部分,也必将在产品更新、管理创新和行业规范方面迎来更大的发展机遇。具体表现在以下几个方面:
1、生态建筑的发展与功能要求将拓展装饰装修材料的功能,引领装饰装修材料的发展方向,促进装饰装修行业新产品的开发。未来的装饰装修材料将不仅满足对建筑的装饰功能,还要满足建筑物的节能、舒适等特殊要求。装饰装修材料将更强调低污染环保型、环境功能型净化、优化空气,吸声、吸波,调节温湿,抗菌防霉等、可再生、可循环、就地取材研发。因此,装饰装修材料的大家庭中还将增加一些新面孔。
第一类是节能材料。节能材料在建筑中的需求已日益迫切,政府部门将出台一系列的措施,促进建筑节能产品的应用。在目前的技术下,比较典型的建筑节能产品主要有以下几种:
A、遮阳产品:分为内遮阳、外遮阳。新型的屋顶遮阳系统用铝合金条型百叶,配合光感应系统,根据阳光的折射角度和强度自动开合、调节角度。通过计算机模拟计算,仅采取夏季西立面选择外遮阳,便可节约能耗20%。智能化的内、外遮阳装置,既能遮挡夏天太阳直射辐射,减少空调负荷;同时又能保证室内的良好采光。
B、太阳能产品:包括太阳能光电太阳能电池板和太阳能光热太阳能热水器、制冷器等产品。目前,多晶、双晶太阳电池已逐步向单晶硅太阳电池、镀膜金属板电池发展,其光电转换效率可达17%,多用于太阳能草坪灯、太阳能路灯、太阳能航标灯、太阳能电话亭等;太阳能热水器更为工厂、家庭用引入清洁能源,节省下可观的电费、燃料开支。利用太阳能制冷又为其综合利用开辟新的途径。
C、LOW-E玻璃、阳光控制膜玻璃、热反射玻璃等和中空玻璃、真空玻璃:LOW-E玻璃、阳光控制膜玻璃、热反射玻璃等是在浮法玻璃或本体着色玻璃的表面镀上若干层金属膜,它能反射或吸收热源产生的远红外线,从而有效控制热能从窗户散失和外界热源从窗户进入。在不同地区高寒或酷热的建筑物上,采用LOW-E玻璃、阳光控制膜玻璃或热反射玻璃组成的中空玻璃做窗,任何季节都能保持室沮、节省空调或暖气费用,是具有节能和环保功效的产品。真空玻璃是两片玻璃间抽成真空,充人分子筛固定微量粒子,隔热效果绝佳,一般隔热系数在2以下。
D、导光产品。如光导纤维等,可将自然光引入建筑物内走道、甚至地下室,节省照明的能耗等。
E、建筑外保温系统。建筑外墙外保温材料主要包括采用新型发泡技术、可减少红外线透过的EPS和XPS板;玻璃纤维网格布;聚合物防水抗裂保温砂浆等。可最大限度地减少热能通过墙体的损耗。目前,德国、英国的建筑节能标准要求墙体材料的K值≤0.3W/M2·K,这就要求整个墙体系统的各部分材料之间及其施工技术的配合,到达墙体厚度和K值的协调统一。
第二类是环保健康材料。随着人们环保意识的不断提高,对装饰装修材料的要求已从过去对产品的单一功能向多功能过渡。针对目前室内装潢材料中甲醛和挥发性有机物普遍超标的情况下,采用可降解上述污染物的光触媒材料,能有效降低室内污染物的浓度水平。同时可开发一些有效的无醛粘结剂产品,从源头彻底根治室内污染问题,另外包括防霉防蛀的涂料等。例如:利用动态静电吸附式消毒,在有人场合连续消毒除菌、除尘除臭,保持室内空气清新,异味消除的室内空气净化产品,使室内空气的细菌达到800cfu/M3以下,可吸入颗粒物达到0.15mg/M3。不仅提高室内工作人员的工作效率,并保护室内的其它仪器设备。此外,对目前大量生产使用的PVC-U塑料给排水管、塑料门窗中,发达国家严格限制或禁止使用铅盐添加剂,这就要求有关企业必须加强科技投入,尽快生产出满足生态建筑要求的相关产品。
第三类材料则是考虑了材料的环境效应,可称之为环境友好材料。该种材料不仅注重材料本身的性能,同时力求在材料的整个寿命周期内对环境友好。例如,“3R”材料,该种材料可回收、可循环、可再生利用,在材料的整个寿命周期内都不会对周围环境带来负作用。例如采用聚烯烃塑料管道PE、PPR、PB等;节水的卫浴设备、无水男用小便器等产品。
第四类材料则适应人们舒适性的要求而产生的,这类材料包括隔声降噪材料,可调节自然采光面积的产品等。例如:通过对废旧的塑料、轮胎再利用,作为浮筑楼板的弹性层可有效的提高楼板的撞击声隔声性能。可气喷覆施工的吸声材料具有环保无二次污染以及和隔热保温相结合的特点。低噪声的建筑排水管道、抽水马桶等产品也将逐渐受到市场的重视。
随着生态建筑的发展,对这些新产品的大量需求,将成为装饰装修材料的新的发展方向和新的经济增长点,并成为装饰装修企业进行新产品开发的巨大动力。
2、生态建筑的发展将促进现有装饰装修产品的升级换代。生态建筑对于建筑室内外环境的健康、舒适性要求,最终将迫使目前还在大量使用的室内装修用、含有有害挥发物的产品被淘汰出局。室内装饰装修材料有害物质限量10项标准已于2002年1月1日颁布实施,并于2002年7月1日起强制执行,市场上停止销售不符合该标准的装饰装修材料。但生态建筑对于装饰装修材料的要求远不止这10项标准,还要求产品在生产过程中节约能源和资源。因此,装饰装修材料生产企业必须顺应这一发展趋势,因势利导,调整产品结构,对自身现有产品升级换代,按新标准、新要求选好原材料,调整配方和生产工艺,推动行业向高性能、多功能、环保型方向发展。

升级换代的方向包括:

①降低产品的污染物释放。如开发低VOC甚至零VOC的内墙涂料、水性家具涂料、无醛的建筑粘结剂、装饰板材、家具等装饰材料和产品。

②选择可再生的原材料。3R材料的使用和开发也将是企业产品升级换代的一个良好选择,在产品原材料的选择时,可以尽量使用再生的材料。如:使用再生骨料的混凝土;使用可持续发展的木地板;使用排烟脱硫石膏和石膏矿粉的胶凝材料等。

③与建筑物的功能的配套产品。如:配合建筑物节能屋顶和墙面结构而开发的保温隔热涂料,雨水收集管路系统等。

④节能材料。如太阳能收集转化系统、保温墙体系统、遮阳系统、室内空气调节系统等。在满足人们生活舒适度不断提高的情况下,最大限度地降低能耗,促进入与环境的协调发展。
3、生态建筑筑的发展将推动装饰装修产品生产企业的技术和管理全面创新。由于生态建筑理论是从建筑全生命周期的概念出发,要求各种建筑构造体系所使用的各种建筑材料的生产、运输、加工过程所消耗的资源、能源和排放的CO2和其它污染物达到最低,对环境的破坏最小。这对于装饰装修材料的生产企业也提出了严峻的挑战。企业在其生产活动中除考虑企业的经济效益和社会效益外,还要充分考虑环境效益。企业必须加大对产品的环保投入和科技创新的力度。由于真正意义上的绿色环保材料是指从制造、使用、废弃整个过程,都与生态环境相协调,那么绿色环保材料的设计就不能局限于“末端治理”型的狭义的环境保护,检验产品是否绿色环保也不仅仅只是控制其VOC或甲醛那么简单,而是在产品的整个生命周期中都贯彻环保思想,实现生命周期成本总和最小化。因此,生产绿色环保装饰装修材料应该是采用清洁生产工艺、使用可回收利用的包装、以及绿色营销等手段等等。这就迫使企业必须在管理和技术上全面创新。
尽管,生产绿色环保材料要企业在技术和设备上的投入,对任何一个企业来说都是一笔不小的费用。但随着生态建筑理念的推广和示范作用的深人人心,将提高人们对于生态和绿色产品的认同程度,主要是对其功能和价格的认同,进而提高这些产品的市场销量。事实上,生产绿色环保产品已为许多企业带来了丰厚的利润,特别是一些拥有先进的生产技术、资金雄厚的大企业,已在这方面占得先机。从某种意义上来说,激烈的市场竞争已有意无意地利用了生态和环保技术来淘汰一部分落后原始的小企业和正待建设的小企业,这是市场经济的法则,是企业的可持续发展的必然规律。
4、生态建筑技术体系的发展将有助于强化装饰装修的设计与施工环节,确保装饰装修工程的质量。人们常说装修永远是遗憾的工程,即使买了质量好的材料也达不到理想的装饰效果,其主要原因是设计与施工环节的质量得不到保证。生态建筑技术体系中包含了材料的集成技术、设计策略和施工工艺等,同时,其评价体系中也包含了对装修施工质量和过程的制约。因此,生态建筑技术体系的发展对加强设计与施工的组织管理,降低对环境的污染和破坏,确保装修工程的质量和安全起到积极的作用。以建筑塑料管材为例,生活给排水管路系统的运行质量的好坏涉及到材料、连接工艺、系统布置、应用技术、安装机具等各方面。必须以系统工程的理念,全面综合的处理才能真正提高系统运行的质量,做到给排水管路系统的不泄漏、无污染、节能、环保,而生态建筑在设计和系统集成时对此就有了充分的考虑。
5、生态建筑的发展所带来的巨大的生态效益,有剩于促进政府制订相应的政策,扶植相关产品和企业的发展。由于生态建筑技术的实施和产品的应用,先期需要有大量的资金投人和广泛的宣传教育。这在客观上对生态建筑的推广造成一定的困难。但生态建筑对推动相关产业的技术进步的促进作用以及其所产生的巨大的生态效益是显而易见的,因此,政府作为促进社会发展的主体力量,要对生态建筑以及相关产品的发展提供相应保障机制与激励政策。例如,政府可以制订政策,征收环境税,限制污染环境的产品,对开发环保产品的企业减免环境税,以弥补生产低劣装饰装修产品所造成的外部效应。还可以通过建立评估检测机构等第三方中介组织来对行业进行技术管理和规范,促进装饰装修行业的良性发展。
总之,生态建筑是一个发展契机,它的发展将形成一个新的产业链,使得在这个产业链中每一个环节的产品、技术和企业都能得到有效的发展和推动,进而提高我国的建筑业发展水平和建筑装饰装修产业的发展水平。

 

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