绿色建筑

绿色建筑(也称为绿色建构或可持续建筑)是指在整个建筑的生命周期中对环境负责和资源有效的过程的结构和应用:从规划到设计,建造,运营,维护,翻新,和拆迁。 这需要承包商,建筑师,工程师和客户在所有项目阶段的密切合作。 绿色建筑实践扩展并补充了经济,实用,耐用和舒适的经典建筑设计问题。

能源与环境设计领导力(LEED)是由美国绿色建筑委员会开发的一套用于绿色建筑设计,建造,运营和维护的评级系统。 其他证实建筑物可持续性的证书系统是英国BREEAM(建筑研究机构环境评估方法),用于建筑和大型开发。 目前,世界绿色建筑委员会正在研究绿色建筑对其用户健康和生产力的影响,并正在与世界银行合作,通过EDGE(卓越设计,提高效率)市场转型计划促进新兴市场的绿色建筑。认证。 还有其他工具,如澳大利亚的Green Star和主要在马来西亚使用的绿色建筑指数(GBI)。

虽然不断开发新技术以补充当前创建更环保结构的做法,但绿色建筑的共同目标是通过以下方式降低建筑环境对人类健康和自然环境的总体影响:

有效利用能源,水和其他资源
保护乘员健康,提高员工生产力
减少浪费,污染和环境恶化

类似的概念是自然建筑,其通常规模较小,并且倾向于关注使用当地可用的天然材料。 其他相关主题包括可持续设计和绿色建筑。 可持续性可定义为满足当代人的需要,同时不损害后代满足其需求的能力。 虽然一些绿色建筑项目没有解决改造现有房屋的问题,但其他项目确实如此,特别是通过公共节能翻新计划。 绿色建筑原则可以很容易地应用于改造工作和新建筑。

生物建设原则
生物建设的原则是环境保护主义的一般原则:它们始于让人们意识到地球是我们家园的愿望,我们有责任照顾和保护它,与我们自己和后代,对他和他们在最佳条件下居住的人。 并且认为生物的任何活动都会对他人产生影响,并在更大或更小的距离内引发环境中的反应,有形与无,短期或长期,因此人类活动会影响地球上其他生物。他们对自己有很大的影响力。

建筑对环境造成很大影响。 bioconstrucción打算尽量减少它,帮助可持续发展,不会耗尽资源。 它也试图获得一个健康的栖息地。 bioconstrucción必须被理解为与所有生物建立尊重的方式。

为此,应考虑以下因素:

土壤管理
水管理
空气管理
能源管理
消费和地方发展

因此,生态建筑是一种为人类创造充足栖息地,以最佳方式尊重其生产环境和照顾自然元素的方式。 它还考虑了诸如接近度和使用易于使用的材料等因素,能耗最低。 目标是减少建筑对环境的环境影响,同时通过意识,不仅是那些对自然感到尊重和关心健康的人,而且是与所有人相关的人,同时努力将其植根于社会。他们的工作建设或仅仅建造房屋的兴趣,不知道建筑物的低环境影响的技术和材料。

减少对环境的影响
在全球范围内,建筑物负责能源,电力,水和材料的大量消耗。 建筑行业最有可能以很少或没有成本大幅减少排放。 建筑物占全球排放量的18%,相当于每年90亿吨的二氧化碳排放量。 根据联合国环境规划署的数据,如果在这个快速增长的时期内不采用新建筑技术,到2050年排放量可能翻一番。 绿色建筑实践旨在减少建筑对环境的影响。 由于施工几乎总是使建筑工地退化,因此在减少环境影响方面,完全不建筑比绿色建筑更可取。 第二条规则是每栋建筑都应尽可能小。 即使在设计和施工中使用最节能,最环保的方法,第三条规则也不会导致蔓延。

建筑物占了大量土地。 根据国家资源清单,美国大约有1.07亿英亩(430,000平方公里)的土地被开发出来。 国际能源署发布了一份出版物,该出版物估计现有建筑物占世界一次能源消耗总量的40%以上,占全球二氧化碳排放量的24%。

绿色建筑的目标
可持续发展的概念可以追溯到20世纪60年代和70年代的能源(特别是化石油)危机和环境污染问题。 雷切尔卡森的书“寂静的春天”于1962年出版,被认为是描述可持续发展与绿色建筑相关的最初努力之一。 美国的绿色建筑运动源于对更节能和环保建筑实践的需求和渴望。 建设绿色有许多动机,包括环境,经济和社会效益。 然而,现代可持续发展倡议要求对新建筑和现有结构的改造进行综合和协同设计。 这种方法也称为可持续设计,它将建筑生命周期与每种绿色实践相结合,并将其与设计目的结合起来,以便在所使用的实践中产生协同作用。

绿色建筑汇集了大量的实践,技术和技能,以减少并最终消除建筑物对环境和人类健康的影响。 它经常强调利用可再生资源,例如通过被动太阳能,有源太阳能和光伏设备使用阳光,以及通过绿色屋顶,雨水花园和减少雨水径流使用植物和树木。 使用许多其他技术,例如使用低冲击力的建筑材料或使用填充的砾石或渗透性混凝土代替传统的混凝土或沥青来增强地下水的补给。

虽然绿色建筑中使用的实践或技术不断发展,并且可能因地区而异,但仍然存在这样的基本原则:选址和结构设计效率,能效,水效率,材料效率,室内环境质量提高,运营和维护优化以及减少废物和有毒物质。 绿色建筑的本质是对这些原则中的一个或多个的优化。 此外,通过适当的协同设计,各个绿色建筑技术可以协同工作以产生更大的累积效应。

在绿色建筑或可持续设计的美学方面,设计与建筑周围的自然特征和资源相协调的建筑的理念。 设计可持续建筑有几个关键步骤:从当地来源指定“绿色”建筑材料,减少负荷,优化系统,并产生现场可再生能源。

生命周期评估
生命周期评估(LCA)可以通过评估与过程的所有从摇篮到坟墓阶段相关的全方位影响来避免对环境,社会和经济问题的狭隘观点:从原材料的提取到材料加工,制造,分配,使用,维修和保养,以及处置或回收。 考虑的影响包括(包括)具体能源,全球变暖潜力,资源利用,空气污染,水污染和废物。

在绿色建筑方面,过去几年已经从规定性方法转变,假设某些规定的做法对环境更有利,通过LCA对实际绩效进行科学评估。

尽管LCA被广泛认为是评估建筑物环境影响的最佳方式(ISO 14040提供了公认的LCA方法),但它仍然不是绿色建筑评级系统和规范的一致要求,尽管体现了能量和其他生命周期影响对环境建筑的设计至关重要。

在北美,LCA在GreenGlobes®评级系统中获得一定程度的奖励,并且是基于Green Globes,ANSI / GBI 01-2010:商业建筑绿色建筑协议的新美国国家标准的一部分。 LCA也被列为LEED系统的试点信用,但尚未决定是否将其完全纳入下一个主要修订版。 加利福尼亚州还在其2010年绿色建筑标准法草案中将LCA列为自愿措施。

虽然设计专业人员经常认为LCA过于复杂和耗时,但英国的BRE和北美的Athena可持续材料研究所等研究机构正在努力使其更容易获取。

在英国,BRE绿色规范指南提供了基于LCA的1,500种建筑材料的等级。

在北美,ATHENA®EcoCalculatorfor Assemblies根据其更复杂的母软件ATHENA®FloorEstimator for Buildings生成的数据,为数百种常见建筑装配提供LCA结果。 (EcoCalculator可在www.athenasmi.org免费获得。)Athena软件工具在设计过程的早期特别有用,因为材料选择对整体环境影响具有深远影响。 它们允许设计师尝试不同的材料混合物,以实现最有效的组合。

选址和结构设计效率
任何建筑项目的基础都源于概念和设计阶段。 事实上,概念阶段是项目生命周期中的主要步骤之一,因为它对成本和性能影响最大。 在设计环境最佳建筑物时,目标是最小化与建筑项目的所有生命周期阶段相关的总体环境影响。

然而,作为一个过程的建设并不像工业过程那样简化,并且从一个建筑物到另一个建筑物各不相同,从不相同地重复。 此外,建筑物是更复杂的产品,由多种材料和组件组成,每种材料和组件构成各种设计变量,在设计阶段决定。 每个设计变量的变化都可能影响建筑物所有相关生命周期阶段的环境。

能源效率
绿色建筑通常包括减少能源消耗的措施 – 提取,加工,运输和安装建筑材料所需的具体能源和运行能源,以提供设备的供暖和供电等服务。

由于高性能建筑使用较少的运行能量,体现能量具有更大的重要性 – 并且可能占整个生命周期能耗的30%。 诸如美国LCI数据库项目之类的研究显示,主要用木材建造的建筑物的体现能量低于主要用砖,混凝土或钢材建造的建筑物。

为了减少操作能源的使用,设计师使用的细节可以减少建筑围护结构(有条件和无条件空间之间的屏障)的空气泄漏。 他们还指定了高性能窗户和墙壁,天花板和地板的额外隔热材料。 另一种策略是被动式太阳能建筑设计,通常在低能耗住宅中实施。 设计师定位窗户和墙壁,并在夏季遮阳篷,门廊和树木遮挡窗户和屋顶,同时在冬季最大化太阳能。 此外,有效的窗口放置(采光)可以提供更自然的光线,并减少白天对电灯的需求。 太阳能热水进一步降低了能源成本。

通过太阳能,风能,水力发电或生物质现场发电可再生能源可以显着减少建筑物对环境的影响。 发电通常是添加到建筑物中最昂贵的功能。

用水效率
减少用水量和保护水质是可持续建筑的关键目标。 水消耗的一个关键问题是,在许多地区,对供水含水层的需求超过其补充自身的能力。 在可行的最大范围内,设施应增加对现场收集,使用,净化和再利用的水的依赖。 在建筑物的整个生命周期中保护和保护水可以通过设计双管道来实现,该双管道在马桶冲洗中循环水或者使用水来洗涤汽车。 通过使用节水装置,例如超低冲洗马桶和低流量淋浴喷头,可以最大限度地减少废水。 坐浴盆有助于消除卫生纸的使用,减少下水道交通,增加现场重新使用水的可能性。 使用点水处理和加热可以改善水质和能源效率,同时减少循环中的水量。 使用非污水和灰水进行现场灌溉等现场灌溉将最大限度地减少对当地含水层的需求。

具有水和能源效率的大型商业建筑可以获得LEED认证。 费城康卡斯特中心是费城最高的建筑。 它也是美国最高建筑之一,获得LEED认证。 他们的环境工程包括一个混合中央冷冻水系统,用蒸汽代替水逐层冷却。 Burn’s Mechanical设置整个翻新的58层,140万平方英尺的刮板。

材料效率
通常被认为是“绿色”的建筑材料包括经过第三方森林标准认证的森林木材,竹子和稻草等快速可再生植物材料,尺寸石材,再生石材,再生金属(参见:铜可持续性和可回收性)和其他无毒,可重复使用,可再生和/或可回收的产品。 对于混凝土,可提供高性能或罗马自愈合混凝土。 EPA(环境保护局)还建议在建筑项目中使用再生工业产品,如煤燃烧产品,铸造用砂和拆除碎片。 通过能源回扣计划在美国推广节能建筑材料和电器。

室内环境质量提升
LEED标准中的室内环境质量(IEQ)类别是五个环境类别之一,旨在为乘客提供舒适,幸福和生产力。 LEED IEQ类别特别涉及设计和施工指南:室内空气质量(IAQ),热质量和照明质量。

室内空气质量旨在减少挥发性有机化合物或挥发性有机化合物以及其他空气杂质,如微生物污染物。 建筑物依靠适当设计的通风系统(被动/自然或机械动力),以提供来自室外的清洁空气或再循环过滤空气以及来自其他占用的隔离操作(厨房,干洗店等)的充分通风。 在设计和施工过程中,选择具有零VOC或低VOC排放的建筑材料和内部装饰产品将改善IAQ。 大多数建筑材料和清洁/维护产品会排放气体,其中一些是有毒的,例如许多挥发性有机化合物,包括甲醛。 这些气体会对居住者的健康,舒适和生产力产生不利影响。 避免这些产品将增加建筑物的IEQ。 LEED,HQE和Green Star包含使用低排放内饰的规范。 LEED 2012草案即将扩大相关产品的范围。 BREEAM限制甲醛排放,没有其他VOCs。 MAS Certified Green是一种注册商标,用于描述市场上低VOC排放的产品。 MAS认证绿色计划确保从制成品中释放的任何潜在危险化学品经过全面测试,并符合独立毒理学家制定的严格标准,以解决公认的长期健康问题。 这些IAQ标准已被以下计划采用并纳入其中:(1)美国绿色建筑委员会(USGBC)的LEED评级体系(2)加州公共卫生部(CDPH)的01350部分标准(3) )高绩效学校协作(CHPS)的最佳实践手册和(4)商业和机构家具制造商协会(BIFMA)的水平®可持续性标准。

对室内空气质量也很重要的是控制水分积聚(潮湿),导致霉菌生长,细菌和病毒的存在以及尘螨和其他生物以及微生物问题。 通过建筑物外壳的水侵入或冷凝在建筑物内部冷表面上的水可以增强和维持微生物的生长。 良好隔热和密封的外壳可以减少水分问题,但也需要足够的通风来消除室内水源,包括人体新陈代谢过程,烹饪,洗澡,清洁和其他活动。

HVAC系统的个人温度和气流控制以及设计合理的建筑围护结构也有助于提高建筑物的热质量。 通过日光和电光源的精心整合来创造高性能发光环境将改善结构的照明质量和能量性能。

实木产品,特别是地板,通常在已知居住者对灰尘或其他颗粒过敏的环境中指定。 木材本身被认为是低过敏性的,其光滑的表面可以防止像地毯这样的柔软饰面中常见的颗粒堆积。 美国哮喘和过敏基金会建议使用硬木,乙烯基,油毡瓦或板岩地板代替地毯。 木材产品的使用还可以通过吸收或释放空气中的水分以适度湿度来改善空气质量。

所有室内部件和乘员之间的相互作用共同形成了确定室内空气质量的过程。 对这些过程的广泛调查是室内空气科学研究的主题,并在“室内空气”杂志中有详细记载。

运营和维护优化
无论建筑物的设计和建造多么可持续,只有在负责任地运营并妥善维护的情况下才能保持这种可持续性。 确保运营和维护(O&M)人员是项目规划和开发过程的一部分,将有助于保留项目开始时设计的绿色标准。 绿色建筑的每个方面都融入了建筑生命的O&M阶段。 O&M员工也增加了新的绿色技术。 虽然减少废物的目标可能适用于建筑物生命周期的设计,建造和拆除阶段,但在运行和维护阶段,绿色实践,如回收和空气质量改善仍在进行。 O&M员工应致力于建立能效,资源保护,生态敏感产品和其他可持续实践的最佳实践。 建筑操作员和居住者的教育是有效实施O&M服务可持续战略的关键。

减少浪费
绿色建筑还寻求减少建筑过程中使用的能源,水和材料的浪费。 例如,在加利福尼亚,该州近60%的废物来自商业建筑。在施工阶段,一个目标应该是减少进入垃圾填埋场的材料量。 精心设计的建筑物也有助于减少居住者产生的废物量,提供现场解决方案,如堆肥箱,以减少垃圾填埋场的物质。

当建筑物达到其使用寿命时,它们通常被拆除并运往垃圾填埋场。 解构是一种收获通常被认为是“废物”并将其回收成有用建筑材料的方法。 延长结构的使用寿命还可以减少浪费 – 建筑材料如木材,重量轻,易于使用,使装修更容易。

为减少对井或水处理厂的影响,存在几种选择。 “灰水”,来自洗碗机或洗衣机等来源的废水,可用于地下灌溉,或者如果经过处理,用于非饮用目的,例如冲洗马桶和洗车。 雨水收集器用于类似目的。

集中式废水处理系统成本高昂并且耗费大量能源。 该过程的替代方案是将废物和废水转化为肥料,这避免了这些成本并显示出其他益处。 通过从源头收集人类废物并将其运送到与其他生物废物一起的半集中式沼气厂,可以生产液体肥料。 20世纪90年代后期德国吕贝克的一项解决方案证明了这一概念。 像这样的做法为土壤提供有机养分,并产生碳汇,从大气中去除二氧化碳,抵消温室气体排放。 与这一过程相比,生产人造肥料的能源成本也更高。

减少对电网的影响
电力网络是根据峰值需求建立的(另一个名称是峰值负荷)。 峰值需求以瓦特(W)为单位测量。 它显示了消耗电能的速度。 住宅用电通常按电能(千瓦时,千瓦时)收费。 绿色建筑或可持续建筑通常能够节省电能,但不一定能够降低峰值需求。

当可持续建筑特征被有效地设计,建造和运营时,可以降低峰值需求,从而减少对电网扩展的需求,并且对碳排放和气候变化的影响较小。 这些可持续的功能可以是良好的定向,足够的室内热质量,良好的绝缘,光伏板,热能或电能储存系统,智能建筑(家庭)能源管理系统。

成本和回报
关于建造环保建筑最受批评的问题是价格。 光伏,新设备和现代技术往往会花费更多的钱。 大多数绿色建筑的成本高于2%,但在建筑物的整个生命周期内的成本是其10倍。 关于绿色建筑的经济效益,“20多年来,财务回报通常超过绿化的额外成本4-6倍。 更广泛的利益,如减少温室气体(GHG)和其他污染物,对周围社区和地球产生了巨大的积极影响。“这种耻辱感在于前期成本与生命周期成本的相关性。 节省资金来自更有效地使用公用事业,从而减少能源费用。 预计不同部门可以节省1300亿美元的能源费用。 此外,可以将更高的工人或学生生产率纳入节省和成本扣除中。

大量研究表明,绿色建筑计划对工人生产率具有可衡量的益处。 总的来说,已经发现,“生产力提高与喜欢在工作空间中的员工之间存在直接关联。”具体而言,工人生产力可能会受到绿色建筑设计某些方面的显着影响,如改善照明,减少污染物,先进的通风系统和无毒建筑材料的使用。在“绿色建筑的商业案例”中,美国绿色建筑委员会提供了另一个具体的例子,说明商业能源改造如何提高工人的健康水平,从而提高生产力。美国花费大约90%的时间在室内.EPA研究表明,室内污染物水平可能比室外水平高10倍。经LEED认证的建筑物旨在拥有更健康,更清洁的室内环境质量,这对居住者来说意味着健康益处。 “

研究表明,在20年的生命周期中,一些绿色建筑的投资回报率为每平方英尺53至71美元。 确认绿色建筑投资的可租赁性,对商业房地产市场的进一步研究发现,LEED和能源之星认证的建筑物实现了显着更高的租金,销售价格和入住率以及较低的资本化率,可能反映了较低的投资风险。