生態建筑所實現的環境保護包括宏觀與微觀兩個層次。宏觀層面的環境保護指的是通過有效的節能、節水、節地、節材策略,實現能源。資源消耗以及有害廢棄物排放的減量:微觀層面的環境保護則指的是健康的室內環境(包括建筑的光、熱聲環境與室內空氣質量等)。生態建筑在微觀層面的環境保護策略主要包括:設計最佳朝向以爭取自然采光、保持良好的建筑視野;有效抵御和削減來自外部環境、建筑設備等的噪聲干擾。綜合兼顧建筑的熱防護性能與自然通風,保證健康的室內空氣質量與適宜的熱舒適性等。
一、生態建筑全生命周期技術策略選擇的經濟學原理
全生命周期評價(LCA)研究起源于 20 世紀 60 年代的能源危機。在 20 世紀 70 年代初期該研究主要集中在包裝廢棄物問題上,如美國中西部研究所(MidwestResearch Institute.MRI)對可口可樂公司的飲料包裝瓶進行的從原材料采掘到廢棄物最終處置的全程跟蹤與定量研究。20 世 12,70 年代中期,安全生命周期評價的研究焦點是能源問題和固體廢棄物問題。1990年 8 月,國際環境毒理學和化學學會(SETAO)在有關全生命周期評價的國際研討會上.首次提出了”全生命周期評價“的概念.并成立了 LCA 顧問組,負責 LCA 方法論和應用方面的研究。與此同時,歐洲一些國家先后制定了一系列促進 LCA的政策和法規。如《生態標志計劃》,《生態管理與審計法規》、《包裝及包裝廢物管理準則》等。LCA開始在全球教育、交流.公共政策、科學研究和方法學研究等各方面獲得大量應用。國際標準化組織(1So)1993 年 6 月成立了負責環境管理的技術委員會(ISO/TL207),負責制訂全生命周期評價標準。繼 1997 年發布了第一個全生命周期評價國際標準《環境管理全生命周期評價原則與框架》ISo14040 后,委員會先后發布了《環境管理全生命周期評價目的與規范的確定和清單分析》ISO14041,《環境管理全生命周期影響評價》ISO14042,《全生命周期評價中的全生命周期解釋》1So 14043、《ISO 14042 應用示例》ISO/TR14047 平1《ISO 14041 應用示例》ISO/TR 14049 等文件。
從生態建筑全壽命周期來看,可以大致分為投資決策階段:規劃設計階段,施工建設階段,使用階段。從建筑系統的性能與費用分析來看,可以將建筑全生命周期統一分為建造階段和使用階段。按照英國 T·A·馬庫斯 E·N·莫里斯在《建筑物氣候能量》一書中所述,在建造階段耗費了大量資源與能源,則建成的可能是一棟裝修質量高而極牢固耐久的建筑物,使用過程中的能耗很少,即建筑系統的性能很高;反之,前者的資源與能源消耗小。使用中的能耗就多,維護費用也會增加,即建筑系統的性能較低。例如,在建筑物的使用過程中,熱,光及動力所需的能源明顯地取決于對建筑物外圍護結構及環境輔助系統的初始能源投入。因此,可以認為.用于使用階段的資源與能源消耗只是對于建造階段資源與能源消耗的一種延期分配方式。
拆除建筑所需的能源與建筑物的構造方式有密切聯系。通常,建造時能源消耗量大,拆除時能源需求量也大。此外,總費用與建筑系統的性能之間存在一個最小的比率,此時的費用與性能即經濟學中的費效比最小,最經濟。費效比主要受到當地技術,經濟和材料的可得性的影響,使得各個地區的費效比不一樣,必須因地制宜地選擇經濟合理的路線。
從各個地區自身來說,存在適合自身的適宜技術。對發達國家來說的適宜技術放到發展中國家則成了高技術,所謂的高技術、低技術都是相對而言的。因此,采用適宜技術是生態建筑的另一個核心原則。在我國經濟整體發展水平還較低,東西部地區發展極不平衡的情況下,更應該根據自身的情況。經濟、適用地建造建筑,一些經濟較發達的地區,也不能盲目追求西方的建筑流派。
二、生態建筑全生命周期中不同階段的價值特征
(1)投資決策階段
根據工程造價控制理論,決策階段對該項目工程造價有重大影響。特別是建設標準水平的確定,直接關系到工程造價的高低。例如,五星級酒店的造價要高出三星級酒店 30%~50%,高級公寓的造價是普通低標準住宅造價的倍以上。據有關資料統計,在項目建設各階段中,投資決策階段影響工程造價的程度最高,達到 80%~90%。因此,決策階段項目決策的內容是決定工程造價的基礎,直接影響著決策階段之后的各個建設階段工程造價的確定與控制是否科學,合理的問題。
(2)規劃設計階段
有關研究表明,在規劃設計階段,影響項目投資的可能性為85%。在技術設計階段,影響項目投資的可能性為35%一75%;在施工圖設計階段,影響項目投資的可能性為 5%~35%。在實現同樣功能要求的前提下,技術經濟合理的設計可以降低工程造價的 5%~10%,有時甚至可以達到 20%??梢?,雖然設計的費用只相當于建設工程全生命周期成本的 1%,對投資的影響卻高達 75%以上,是生態建筑實現環境與經濟共贏的關鍵階段。
(3)施工建設階段
這一階段可能產生浪費的主要環節在于施工方案與工程變更。施工方案所確定的施工方法、機具選擇,施工順序會影響設備的使用效率與人員的工作效率,而由于設計.自然或社會原因引起的工程變更常常會帶來工程的返工,對工期與造價帶來影響。粗獷型建造、工廠化水平低等建造階段的問題是目前我國生態建筑發展過程中面臨的一個棘手問題。
(4)使用階段
從整個建筑生命周期的成本效益來看,生態建筑的經濟性要優于常規建筑。而且隨著以產業化為標志的技術不斷成熟。對于許多新建項目,如果一開始就以生態建筑的標準和要求進行設計。完全有可能減少近 20%~30%的成本。加上節省能源等使用階段附加價值,生態建筑在經濟上具有相當的推動價值。常規建筑的經濟特征與此正好相反,往往前期投入相對較低,但在其整個生命周期中卻要付出更高的維護和廢棄處理費用。如果再進一步考慮建筑對使用者健康、舒適、以及對空氣污染、水污染、廢棄物吸納等環境破壞的環境代價。那么傳統的建筑物的經濟代價更是高得驚人。
三、生態建筑全生命周期的成本控制
生態建筑的全生命周期成本控制包含兩個層次的基本內涵:一是滿足功能需求基礎上實現投入最小化.二是在相同投入條件下實現功能效益最大化。前者著重于減少資源、能源的消耗量,后者則強調提高系統的資源利用效率和供給質量。建筑的一次造價和使用期間操作運行費用,維修費用、更換及改造費用等構成經濟學家所稱的“全生命周期費用“概念。它在很大程度上取決于設計方案的優劣。雖然建筑產品的后期投入與一次造價的比例隨不同時期、不同國家不同項目而異,但后期投入始終是非??捎^的. 建筑師應充分考慮到全生命周期中各階段的投入及其在全生命費用中的比重,運用加權平均法綜合平衡一次投資與后期投入的關系,從整體上降低全生命周期成本。據分析,在建筑全生命周期中,建筑自身“含能”僅占建筑總能耗的 35%,其余的 65%都發生在建筑的使用期間,因此從全生命周期成本的角度出發,應充分考慮各階段的投入及其在全生命周期成本中的比重,綜合平衡初投資與使用期投入的關系,達到既提高建筑環境表現又從整體降低建筑成本的雙贏目標。生態建筑的全生命周期成本類型包括連續和非連續兩種,非連續成本包括當前或未來某時刻的一次性總支出,連續成本則是在建筑的整個生命周期內持續付出的成本。使用和維護成本屬于后者。效益可以認為是一種成本的折減。要評價不同方案的優劣,實現投資成本與維護成本間的可比性,就需要進行價值換算:總成本 = 初投資 + 使用能耗 + 維護費用 + 更新費用一補貼或重新出售。
生態建筑全生命周期評價的一般程序是:首先進行清單分析,詳細列出全生命周期不同階段的環境、功能、技術、經濟信息。根據設計目標確定評價因子(如耗能、節水等);然后對采集到的信息進行定性和定量分析,建立評判模糊矩陣:再后是運用德爾斐法.AHP 法或專家調查法確定評價指標的權重:最后應用評價模型對不同方案中建筑在全生命周期里的環境影響(能耗、污染等)。綜合性能(環境.經濟.功能.技術等)進行綜合評價.最終得出供決策者參考的意見或結論。
根據研究,建筑在使用期中的投入包括維護、更換,能耗.保安等方面的投入,往往會相當于甚至超過它的建造成本.因此評估建筑物的未來使用成本與評估它的建造成本一樣重要,這也是全生命周期成本評價方法的意義所在。LCA 可以在包括接受或拒絕某項提議、設計和規模確定 區位選擇、更換,出租或購買的選擇、系統的內在相關性,預算規模、方法優選在內的廣泛的決策行為中得到應用。它不僅可以用于評估建筑的直接成本,如能源和水資源的消耗、建筑更新與改造的費用、操作與維護成本等,還可以用于評估建筑的間接成本,如員工薪酬、員工的創造力、建造延誤的時間價值、防患價值等的成本,由于間接成本更難以預期,因而也是決策活動關注的重要內容。
實踐表明:通過建筑形式的恰當選擇和良好圍護結構熱工性能的結合,可以在增加成本 10%的情況下,實現使用期能耗降低 45%~50%的目標,這樣在 10 年內通過節能帶來的效益就可以將初投資的增額全部回收,從而降低了建筑全生命周期的成本消耗。
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