工程项目可持续设计的实施与管理

在为国民经济做出贡献的同时,建筑业所面临的不可再生资源消耗和环境污染问题日趋严重。如何实现工程项目的可持续建设(Sustainable Construction or GreenBuilding),已成为建筑业亟待解决的问题。在可持续发展已经被世界大多数发达国家作为一项基本国策的大背景下,国际建筑师协会(UIA)和美国建筑师协会(AIA)在1993年召开的世界建筑师大会的宣言中指出,建筑和建筑环境在人类对自然环境的影响中扮演着极其重要的角色,将可持续发展的思想与工程项目建设相结合,实现建筑业的可持续发展,已经成为我们必须关注的重要课题。近年来,世界各国都针对工程项目的可持续建设问题展开了研究,并提供了SBTool、LEED和BREEAM等一系列可持续建设的评价工具[1-2]。我国也于2006年制定了《绿色建筑评价标准》[3]。其提出的四节一环保指标体系对于推进我国工程项目的可持续建设发挥了积极作用。工程项目的可持续设计(Sustainable Design or GreenDesign)是指在可持续发展思想的指导下,通过科学合理的设计,最大限度地减少不可再生资源的消耗和避免环境污染,最大程度地利用清洁能源并提高建筑物的能源利用效率,同时保证使用者的健康和舒适。但是目前对于如何实施工程项目的可持续设计,尚缺乏一套系统有效的管理模式和工具。1 工程项目可持续设计概述1.1 工程项目可持续设计的内涵可持续设计的内涵包括5个方面的问题:一是基于建筑节能思想的设计,其内容涉及空调系统节能设计、供热系统节能设计等。而根据设计技术的不同,空调系统节能设计又可分为空调用制冷系统的节能设计、变风量空调节能设计、蓄冷空调设计、热量回收设计等。供热系统节能设计又可以分为地辐射系统供热设计、锅炉供热系统节能设计等;二是基于可再生能源综合利用的设计。其内容涉及太阳能的综合利用、地热资源的综合利用以及风能的综合利用设计等。太阳能的综合利用设计又包括太阳能供热系统设计、太阳能暖房设计、太阳能空调系统设计等;三是基于建筑生态环境绿化思想的设计,其内容涉及外围护结构绿化设计、室内绿化设计和室外绿化设计等。外围护结构按照绿化位置的不同又可以分为屋面绿化设计、外墙绿化设计、散水绿化设计、窗台及阳台的绿化设计等;四是基于资源集约化利用思想的设计。其内容涉及在工程项目的设计中,最大程度地节约土地资源,实现土地资源的集约化利用;通过有效的节水设备和节水系统的设计最大程度地节约水资源,并实现水资源的合理循环应用;在设计中尽量选用可再生的建筑材料等;五是基于环保与健康思想的设计。环保设计有两个方面的意思:一方面是要在工程项目设计中,采用环保技术减少工程项目建设和运营中对环境的污染和危害。例如,在污染性大的工厂设计中做好废气、废水等处理系统的设计;另一方面是在工程项目的设计中融入环保设计的思想,选用环保型的建筑材料,采用环保型的建筑结构,最大限度地减少不可再生资源的消耗,将工程在建设和使用阶段对环境的影响降到最低程度。同时,降低室内有害物质的含量,控制各种污染源,保证工程能够为使用者提供健康舒适的使用环境等。1.2 工程项目可持续设计的分类工程项目的可持续设计具有跨专业协作的特点。按照专业属性的不同可分为可持续的城市及居住区规划设计、建筑设计、结构设计、机械和设备系统设计等。涉及到的专业人士包括规划师、建筑师、结构工程师、机械和设备系统工程师等。由于专业性质的不同,设计人员在进行可持续设计时的侧重点也不一样。城市规划和设计人员更多的是考虑土地资源的有效利用等城市可持续发展问题;建筑设计师则是从自然采光、通风、建筑环境、建筑物理的角度进行可持续设计;结构工程师通常是从结构体系优化、结构材料选用等方面进行可持续设计;机械和设备系统工程师则是从节能、节水、清洁能源利用等方面进行可持续设计。可以看出,不同专业的设计从业人员在工程项目的可持续设计中扮演着不同的角色。只有各专业的设计从业人员将可持续设计的理念融入各自的设计方案,并通过充分有效的沟通和协调进行设计技术的集成,才能真正实现工程项目的可持续设计。按照功能属性的不同,工程项目的可持续设计又可以分为5类:一是定位于能源有效利用的设计,例如综合利用太阳能或其他清洁能源的设计、空调和供暖系统节能设计、改善围护结构保温隔热性能的设计等;二是定位于资源节约和有效利用的设计,例如土地资源有效利用的设计、节水系统设计、可再生材料的选择和综合利用的设计等;三是定位于避免环境污染的设计,例如减少有害气体排放量的设计、生态绿化设计等;四是定位于提高使用者舒适度、保证使用者健康和安全的设计,例如提高室内热、声、光环境质量的设计、避免有害物质对人体造成危害的设计等;五是定位于提高建筑物适用性、可控性和长效性的设计。这些设计都是提高建筑物可持续性能的设计,也是最终衡量工程项目是否达到可持续性标准要求的设计。按照范围属性的不同,工程项目的可持续设计可以分为局部性能优化的设计和工程项目综合可持续性能优化的设计。局部性能优化设计一般是针对某一个局部功能进行优化设计,例如空调节能系统优化设计、建筑节水系统优化设计、建筑绿化系统优化设计等;建筑物综合性能优化设计则需要综合考虑建筑物在节能、环保、资源有效利用、使用者舒适度等各方面的性能进行整体性能的优化设计。实现工程项目综合性能的优化设计是最为复杂的,需要各专业的紧密配合,还需要采用多目标优化方法对设计方案进行综合分析,才能获得理想的结果。由于工程项目可持续设计的影响因素多,涉及范围广,因此,对于业主方而言,采用合理的组织管理形式加强工程项目可持续设计的监控和管理,并采用系统规范的程序和方法来推进工程项目可持续设计工作的顺利实施是十分必要的。2 工程项目可持续设计的分析和控制2.1 可持续设计的组织与实施模式分析在传统的工程项目设计管理实施模式中,通常由业主单位委托设计总包方完成工程项目的设计任务,必要时会专门委托专业化的设计分包方完成特殊功能的设计任务。在设计过程中,由于缺乏有效的监管机制,设计单位在进行可持续设计时往往存在一定的惰性。为了更好地实施工程项目的可持续设计,其设计管理的组织和实施模式应如图1所示,工程项目可持续设计工作的实施有3个关键问题:第一,业主单位应委托专门的可持续设计咨询机构对设计方的设计工作进行检查和控制;第二,在实施工程项目的可持续设计过程中,需要广泛征询施工方的意见和建议,从而使可持续设计方案能够在施工过程中得到有效实施;第三,由于运营和使用方对工程项目的可持续设计同样具有重要的发言权,因此在条件允许的情况下,应最大限度地征求工程项目运营方和使用方的意见和建议,使可持续设计方案更好地满足运营和使用的要求。 图1 工程项目可持续设计管理的组织与实施模式Fig.1 Organization and implementation mode for the management of sustainable design of construction projects基于这一组织管理模式,具体开展工作的方式是由业主委托可持续设计咨询单位提出可持续设计方案评价和检查的内容,同时编制工程项目可持续设计检查表。在工程项目的设计过程中,由工程项目参与各方依据工程项目可持续设计内容和检查表对可持续设计的内容进行逐一分析和确认,发现问题及时改进,保证工程项目可持续设计的顺利实施。2.2 可持续设计检查内容的系统分析在编制可持续建设检查表之前,本研究利用基于问题—处理要求—措施的软系统分析方法,将可持续设计中经常出现的问题进行分类、归纳和分析,得出可持续设计检查的内容。基本方法如图2所示: 图2 可持续设计检查内容的系统分析Fig.2 Systematic analysis of the inspection contents for sustainable design首先进行问题调研,提出相应的处理要求,并明确相应的处理措施,然后对比原来的问题,检查是否有忽略、遗漏或者不符合情况的出现,直到形成最终的检查内容。工程项目可持续设计系统可分为6个子系统,如图3所示,分别包括:可持续的建设场地选择与规划设计、能源及资源的有效利用设计、降低环境载荷的设计、提高室内环境品质的设计、建筑系统可控性设计及长效性设计等。