绿色建筑的理论与实践

低碳、零碳、生态、绿色，为种种眩目的词汇包围着的绿色建筑，已经成为建筑行业最热门的词汇。然而，绿色建筑不是“采菊东篱下，悠然见南山”的浪漫诗歌，不是高科技未来世界的眩感空间，不是昂贵浮华的技术堆砌，不是掩耳盗铃地抵挡“可持续发展”之名的挡箭牌，那么绿色建筑的核心又是什么呢？
虽然老套，但还是先奉上绿色建筑的定义。绿色建筑是在建筑物的全生命周期中,最少程度地占有和消耗地球资源，用量最小且效率最高地使用能源，最少产生废弃物并最少排放有害环境物质，成为与自然和谐共生，有利于生态系统与人居系统共同安全、健康且满足人类功能需求、生理需求及舒适需求的宜居的可持续建筑。
从定义中可以看出绿色建筑的核心内涵：一是涵盖建筑的全生命周期——包括材料开采、运输、加工、建造、使用、维修、改造、拆除；二是核心价值为“最少资源、高效能源、最少排放”；三是生态与宜居相协调的目标。
一．绿色建筑/ 生态建筑/ 低碳建筑/ 低能耗建筑/ 零能耗建筑
以上令人眼花缭乱的概念都是随当代环境问题而诞生的，是在建筑与自然关系框架内的相似概念，侧重有所不同。
绿色建筑（GREEN BUILDIGN）概念最全面，核心是“四节一环保”，并提供舒适、高效、健康的人居环境。
生态建筑（ECO-BUILDING）与绿色建筑相近，但更注重建筑对地球整体生态环境的影响。
低碳建筑主要侧重于减少化石能源的使用，从而减少CO2的排放。低碳建筑仅仅是绿色建筑的一个方面，其核心是低能耗与节能减排。
零能耗建筑指的是零化石能源消耗，是在建筑使用阶段没有二氧化碳净排放的建筑。零能耗建筑仅指建筑的使用阶段，因为建筑全生命周期的零能耗是不可能的。另外还有低能耗建筑、碳中和社区等等也是相似的概念。
建筑的低碳策略包括两方面：一是减少CO2排放；二是通过植物光合作用固碳。减少碳排放一方面是开源——利用可再生能源，尤其是被动式太阳能利用；另一方面是节流——节能并提高能源利用效率，从而减少化石能源使用。
二．绿色建筑的技术系统
既然绿色建筑的核心是“四节一环保”，那么技术系统也就指向节地、节能、节水、节材的各个方面。
1．能源系统——能源系统是绿色建筑的核心。
绿色能源系统原则：
（1）不仅要减少能源，而且要尽量采用低品质能源。
（2）利用低品质能源进行建筑整体性调
温，高品质能源进行局部精细性调温。
（3）利用可再生能源，减少温室气体排放。
（4）绿色建筑设备的系统节能。
能源系统采用的方法包括自然采光、智能遮阳、围护结构保温、自然通风、热压通风、热量收集、可再生能源等等。
2．植物系统
绿色建筑植物系统设计要充分注重生态与景观的双重作用，注重植物生态系统与绿色建筑系统的统一，遵循适地适树的原则，创造生物多样性的绿色住区。具体的方法包括复层绿化、屋面绿化、垂直绿化、生态绿网等等，尽可能增大绿地面积，减少热岛效应。
3．水系统
绿色建筑水系统的原则可以归纳为减(reduce)，回用(reuse)，循环（recycle），生态（ecology）。方法包括雨水收集，污水处理，再生水回用。
4．风，光，声环境系统
风：风环境的被动式设计——利用风环境的计算机模拟分析对规划布局和建筑形态研究，创造有利的自然风环境，以自然通风取代空调。
光：光环境的被动式设计，提倡自然采光和绿色照明。同时减少建筑如眩光、镜面玻璃等“光污染”。
声：一方面通过声学分析软件对环境噪声分布进行研究并通过规划布局和建筑设计进行控制，另一方面通过建筑材料对室内环境进行吸声降噪。
5. 节地与选址
绿色建筑的节地策略包括提高建筑密度，混合功能、紧凑开发；合理利用地下空间；合理确定建设规模等等。
选址策略则包含选择生态安全区域进行建设；保留和利用地形、植被和自然水系；保持场地的生态完整性和生物多样性；选择修复后的棕地（Brown filed）进行建设。
6．绿色建材系统
新型绿色建筑材料近年来发展迅速，新材料数不胜数，主要为以下几类：
（1）功能具有多样性和综合性的材料——兼具绿色、健康、节能、舒适等多种功能于一身。
（2）全生命周期经济性——自重轻、高性能、本地产乡土材料。
（3）可循环再生与再利用的材料。
如果按照建筑部位划分，绿色建筑的技术措施由以下部分组成。
（1）表皮系统——解决围护结构节能、通风、采光。
包括双层幕墙,节能门窗，复合外墙，种植屋面，植物墙，蓄热系统，遮阳系统等。
（2）可再生能源——解决能源问题和可持续发展问题
包括太阳能光伏发电系统（多晶硅、薄膜），太阳能光热系统，被动式太阳能房，太阳能加热冷却，小型风力发电装置，生物质热电联产装置等
（3）风、光系统——解决自然通风、机械通风、自然采光、室内环境、节能问题包括热回收通风装置，加热通风/空调系统，空气处理机，风塔风帽，反射顶棚，光导管等。
（4）节能设备——解决设备系统的节能
包括节能灯、LED照明、光电感应器、节水龙头、无水小便斗、小流量淋浴器、节能洗衣设备、变频水泵、节能电梯、真空管集热器、CO2感应器、恒温器等。
（5）自控设备——智能化控制
高能效建筑体系、窗控制体系、照明智能控制等。
三．绿色建筑的设计程序
绿色建筑的技术是一套集成系统，如何将
各种系统整合到建筑中从而达到最佳的效果是绿色设计的核心。适宜、适地、节约、高效、舒适、经济，是对绿色技术选择的要求，美国绿色建筑协会推荐的设计程序即是从气候分析方法出发，寻找和选择适宜、适地的绿色技术。（图1）

当前绿色建筑设计常常出现一种误区，认为采用越多的绿色技术（尤其是高技术）建筑就越绿色。甚至会出现一种绿色的悖论：先设计成不必要的大面积玻璃幕墙，再通过高技术手段（高造价）节能，如双层呼吸幕墙、电动遮阳、LOW-E玻璃等，实际是本末倒置。
绿色建筑设计包含主动式设计与被动式设计两种设计方法：主动式设计通过各种高效集成的技术手段，实现绿色建筑的功能。被动式设计则是适应和利用自然环境的同时对其潜能通过设计予以应用（根据符合地域气候的建筑物本身设计，来控制能量、光、空气的流动），减少地球环境
负荷的同时，获得舒适的室内环境。同时用技术手段补充不足部分。相比而言，主动式设计侧重于技术手段，被动式设计侧重于设计方法。
合理经济的绿色建筑设计应适度适用地选择恰当的技术手段，在优先采取设计结合气候的被动式方法的前提下，对主动式和被动式技术进行整合。从而达到最佳的技术集成，避免“木桶原理”的短板在出现在绿色建筑的设计中。

四．中新生态城的绿色建筑实践
在中新生态城世茂新城的绿色建筑实践中，我们从天津本地的气候分析出发，综合采用被动式设计和主动式技术，在设计中探索出一套居住建筑的绿色技术体系。（图2 )