面向全寿命周期的节能建筑设计方法研究

李静

摘 要：近年来，对面向全寿命周期的研究得到了快速的发展和广泛关注，研究其理念下的节能建筑设计方法有着重要意义。本文首先对全寿命周期理论做了概述，分析了面向全寿命周期的节能建筑设计的原则，并结合相关实践经验，研究了其设计方法，阐述了个人看法。

关键词：全寿命周期；节能建筑；设计方法；研究

1 前言

随着全寿命周期理论应用程度的不断加深，对节能建筑设计方法提出了新的要求。该项课题的研究，将会更好地提升对全寿命周期的应用实践水平，从而有效优化节能建筑设计的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

2 全寿命周期理论概述

隨着时代的进步，节能建筑的运用也更加广泛，节能建筑的设计需要注入全寿命周期理论，这样才能够更加科学的进行节能建筑的设计，提高建筑设计的科学性，提高建筑使用的节能效果。

全寿命周期指"产品从自然界获取资源、能源，经开采冶炼、加工制造等生产过程，又经储存、销售、使用消费直至报废处置各阶段的全过程，即产品从摇篮到坟墓，进行物质转化的整个生命周期"。

全寿命周期分析是一种用于评价产品在其整个生命周期中，对环境产生影响的技术和方法。从全寿命周期视角出发，建筑全寿命周期主要是指从原材料开采、建材加工、构配件制造、规划设计、建筑施工、运行使用、维护保养、拆除报废到回收利用的生产建筑产品的全过程。

面向全寿命周期的设计思想是最近才提出的新的设计理念，它来源于价值工程，该设计理念是借助设计对象全寿命周期中与其相关的各类信息，利用寿命周期评价、价值分析和系统优化等手段进行设计，使所完成的设计作品具有绿色节能等特性。面向全寿命周期的设计应符合可持续发展的规律，最起码应能够满足全寿命的基本使用要求。

3 面向全寿命周期的节能建筑设计的原则

面向全寿命周期的节能建筑设计方法在设计过程中必须要坚持一定的原则。坚持科学的原则是保证建筑节能设计方法不出现错误的关键。在建筑设计过程中必须要坚持以下四个原则：一是功能适用原则；二是环境协调原则；三是经济合理原则；四是技术先进原则。

3.1 功能适用原则

功能适用原则主要指的是在节能建筑设计过程中要满足建筑物的各项功能。建筑物功能的完善和优化是建筑物的基本要求，因而功能实用性原则就是面向全生命周期节能建筑设计方法的首要原则。要想满足这个基本要求，设计人员在设计过程中必须要根据建筑物的物理性能以及视觉艺术效果等重要指标来进行高效率、高水平的设计。

3.2 环境协调原则

环境协调性原则是节能建筑设计中最为重要的原则。这是时代发展的必然要求。现代节能建筑必然是环保的、生态的、健康的。要想实现这个目标，笔者认为必须要做到以下几点：一是要做到能耗最少。在建筑物全生命周期范围内积极使用各种节能技术以保证能耗最少；二是环境负荷要保持最小。建筑物在全寿命周期内必然会对周边环境造成一定影响。尽量减少这种影响就是未来建筑发展的必然要求。在设计过程中要尽量减少建筑垃圾、污水以及固体污染等多种污染对自然环境的影响，要把环境负荷降低到最低。三是要合理利用各项资源。在建筑全全寿命周期内必然要用到各种各样的资源，合理利用资源是现代建筑的基本要求。对于不可再生资源要尽量减少使用，提高使用效率。对于可再生资源则要注重再生环境的保护。

3.3 经济合理原则

面向全寿命周期的设计是在既定额度的前提下进行设计的，此时就需要合理配置各种资源，要把建筑寿命周期内的各种成本降到最低。寿命周期费用包括清理费用、维修费用等典型费用。

3.4 技术先进原则

技术先进原则是面向全寿命周期节能建筑设计的典型原则。现代建筑节能的实现主要是通过先进的技术来保证的。

4 面向全寿命周期的节能建筑设计方法

根据建筑生态模型，建筑在时间维度上需要考虑物质与能量的流动与转换。作为一个开放系统，建筑一旦建成投入运营，将与其环境不断地相互作用，直到整个物质生命过程结束。就生态化设计而言，不能把建成环境当作静态不变的系统，认为它与周围的生态环境不会产生相互作用。设计者应当从能源和环境的角度认识到建筑，其生命周期是指从材料与构件生产、规划与设计、建造与运输、运行与维护直到拆除与处理废弃、再循环和再利用等的全循环过程，即建筑的全生命周期。

面向全寿命周期的节能建筑设计包活确定设计目标、初步方案构思、备选方案设计、寿命周期评价、分析改进与确定最佳方案等，这几个阶段构成一个反馈系统，并不断地互相交换信息。

4.1 确定设计目标设计目标指明了设计的目的和方向

总体目标应该是在满足建筑使用舒适性的基础上，尽量减少寿命周期中的能源资源消耗成本和环境影响。设计时应根据不同类型的建筑制定相应的目标，体现其特性和要求，确定合理的系统边界。设计目标同时还是评价指标制定的依据，决定着设计成果所要达到的性能标准。

4.2 初步方案设计

在明确了设计目标之后，应根据设计任务所规定的条件对建筑进行系统全面的分析。分析是设计的开始，是指导设计的基础。对建筑进行较为全面的系统分析是一项较为复杂的任务，需要建筑师、规划师、环境工程师等不同专业人员的协作。分析的内容包括：建筑的选址、容积率、朝向、外形、能耗等。

把建筑作为整体的系统来对待，就意味着综合的结果比个体的特征更重要，系统方案之间整体的比较比个体的比较更具有意义；融入各项指标的整体函数的模型评价比逐个的评价更具说服力。

在对建筑进行系统分析的基础上，应用相应的技术措施，形成初步方案，确定实现初步方案的主要材料、结构选型、构造方案以及初步的施工方案、设备系统等，形成多个备选建筑方案。

绿色建筑是由相互协作且环境友好的产品、体系及设计元素构成的高效联合系统。简单的叠加或重复系统不会产生最佳的运行效果或费用的节约。相反，建筑设计者可以通过设计多种多样的建筑体系和元件作为整个结构中相互依存的部分，而获得最有效的结果。这种概念需形成于初步方案设计阶段，并在整个设计和建造过程中得以贯彻，直至建筑完成并投入使用。

4.3 寿命周期评价方案设计的过程是一种系统分析和综合的过程，也是对设计系统实现优化的过程。

因此，应对各个备选方案进行全面、综合的比较与评估，寿命周期评价是解决这一问题的最有力的手段。

在进行建筑方案设计时，建筑师总是在不同的方案间，在可供选择的选项上进行取舍。这些选项我们称之为变量，建筑设计中的变量包括：材料的选择；建筑的朝向；开窗大小；屋顶形式等等，每一个设计变量代表了一个设计问题及其设计对象的描述参数。参数的具体数值随着设计过程的不断深入，逐渐地由粗向精、由模糊向清晰转化，直到最优解，达到整个设计目标。对每个变量进行分析，选择和优化组合是进行评价和设计的最终目的，这些变量在不同的程度上影响着建筑的环境性能表现并决定着建筑设计的内容。

4.4 确定方案

分析评判结果，并据此对原方案进行反馈改进，使方案进一步优化，选择出最佳方案。

5 结束语

综上所述，加强面向全寿命周期的节能建筑设计方法的研究，对于节能建筑的实践有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对全寿命周期理念的重视程度，注重其实际应用效果，以保障节能建筑设计的整体效果。

参考文献：

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[2]林学浩.刍议建筑节能设计体系的优化与创新[J].建筑节能.2011（01）：102-103.

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