[哈尔滨工业大学建筑学院， 黑龙江 哈尔滨 150006]
摘要：通过对建筑设计中全寿命周期经济效益、社会效益和环境效益评价的分析，指出全寿命周期评价为建筑创作提供了一个独特视角，可持续发展建筑设计应突破风格、构图等传统艺术范畴的狭窄天地，并提出了相应的设计策略。
关键词： 可持续发展；建筑；全寿命周期评价；全寿命费用
[中图分类号]Tu20l．1 [文献标识码] A [文章编号] 1001—6864(2003)05—0096—02
作为耗能和污染大户，建筑业可持续发展势在必行，其中建筑设计理念首当其冲，决定着建筑与环境关系的基调。传统建筑学忽略了建筑系统作为一个次级系统依存于特定自然环境中，是生态系统中连续的能量和物质流动的一个环节和阶段。如果说这种传统建筑模式在以前尚能勉强维持的话，在当今地球资源日益枯竭之时已寸步难行。
所谓“可持续发展建筑”即能减少资源消耗从而延长自然资源的可获得性，同时保护环境少受污染的建筑设计和建设方法。建筑师应贯彻全寿命周期评价思想，对设计方案进行整体优化和综合比较，切实作到“综合用地；多能转换，立体用地；自然空调；立体绿化；生态平衡；美感、卫生、安全”。所谓“全寿命周期评价”，据1997年国际标准化组织(ISO)制定的原则与框架，指将某一产品在其寿命周期内的输入输出和潜在环境影响的汇编和评价。对建筑而言，即将材料构件生产，规划与设计，建造与运输，运行与维护，拆除与处理全循环过程中物质能量流动所产生对环境影响的经济效益、社会效益和环境效益综合评价，即ISO界定的资源利用、人类健康及生态后果三方面。
1 全寿命周期经济效益评价
可持续发展建筑全寿命周期经济效益评价包含两个层次的内涵：①实现一定功能需求的投入最小化；②相同投入条件下功能效益最大化。其中①是从静态的抑制需求角度被动减少资源消耗，与提高生活水平相矛盾，属于低层次标准；而②则从动态的提高系统资源利用率和供给质量角度主动可持续发展，属于高层次标准。建筑的一次造价和使用期间操作运行费用、维修费用、更换及改造费用等构成经济学家所称的“全寿命费用”，它很大程度上取决于设计方案的优劣。建筑产品的后期投入与一次造价的比例随不同时期不同国家不同项目而异，但后期投入始终是非常可观的。建筑师应充分考虑到全寿命周期中各阶段的投入及其在全寿命费用中的比重，运用加权平均法综合平衡一次投资与后期投入的关系，从整体上降低全寿命周期成本。
1．1 建筑材料选择阶段
“蕴能量”(Embodied Energy)的概念对全寿命费用有重大影响。它最早由Rachard Stein和Diane Serber于1979年提出——所谓物质材料的蕴能量包括物质材料从原材料提炼到生产过程完成所消耗的能量，转化为建筑元素所消耗的能量和进行装配所消耗的能量的总和。它表征建筑系统由外到内的能量和物质材料交换量的多少。因目前建筑材料加工过程中主要能源输人为化石燃料，利用蕴能量可估计出建筑系统的输入，从而衡量出材料的经济性能。总体上，蕴能量高低由砖和石等初级材料到铝材和钢铁等精细材料成倍增长。当然与高蕴能量相对的是较少的维护要求、高回收率和高循环利用率，环保型使用模式相对节省了能耗和物质材料。总之建筑设计选择材料时应针对具体工程实际，全面综合比较做到整体上性而优则用，以实现建筑的可持续。
1． 2 建筑构造设计、设备选择阶段
根据系统论的等价原理，开放系统可通过不同的输入和不同的系统结构达到同样的目标。T．A.马克斯认为用于维护的能源配额只是对于建造能源的一种延期分配形式。建筑寿命周期中其自身蕴能量只占总能源使用的35％，高达65％的能耗与其运营方式有关。因此直接决定建筑运营方式的节能策略是全寿命周期评价的关键，我们既不能盲目控制一次造价而不顾后期投人大量增加，也不能一味追求所谓生态高技术，造成建设投资大幅超标。如果节能措施增加初期投资5％-10％，而其可在预见的期限内收回，就不失为我们所接受的提高经济效益的良策。对于增加的成本，应把长期效益按可比价格折算成直观经济指标以利于比较分析。国内首座节能示范建筑——科技部综合节能楼设计时应用DOE—2程序，量化推出北京节能办公楼设计应从夏季制冷和照明角度入手，然后对适应地形的各种形状的制冷效果进行模拟，得出十字形综合节能效果最佳，在相同楼层、相同空间、相同窗户面积情况下十字形楼能耗可比方形楼降低4．7％。通过整体和细部措施的有机组合，该建筑预计可节省能源开支45％-50％。其增加成本不超过传统建筑费用的10％，且会在10年内通过节约能源收回来，因此全寿命费用大大降低。从实践来看，建筑师应对节能策略的全寿命周期经济效益理性分析并综合取优，因其直接影响建筑存在方式，它必将成为科学化建筑设计的必要程序而非形式主义过场。
1．2 建筑后期处理阶段
建筑功能的废弃、技术的过时和物质性衰退造成的设备更换及改造费用也是全寿命成本重要组成部分。一座易于改造的建筑才会拥有更长的使用寿命和更高的使用效益。
建筑师在设计中应充分预见到建筑改造和设备更换的可能性，采取适应性改变、灵活性设计、长寿多适等策略，预留开放端口，以提高整体资源利用率，动态适应变化的社会生活。笔者参与的白城师专体育馆设计结合高校体育馆的特点，在比赛厅中创造性的全部用活动座席取代固定座席，彻底解放了座席空间，为师生提供最大限度的灵活使用可能性；在紧凑的布局中设计了健美、艺术体操、器械体操、武术、60m跑道等大空间功能用房，为其社会化转型提供适应性。该馆投入使用后受到普遍好评。从社会学和生态学角度讲，一项具有良好灵活性的设计延展了社会生活的可持续性。
正如英国建筑经济学家P．A.Stone所言，经济建筑并不一定是最廉价的建筑，而是一种美观的，而且在建造费用运营管理费用、人工费用上都便宜合算的建筑。
2 寿命周期社会效益评价
建筑的社会效益指建成环境在与人类互动中对其产生的生理心理健康影响。所谓“不健康”应广义理解为一种不协调不适应的存在状态。建筑师应以创造健康环境为目标。
2．1 使用者健康问题
现代建筑对使用者生理健康影响表现在：①建造伊始埋下的建材挥发辐射的祸害。许多建材散发的有毒物质如氧气、甲醛、重金属微粒及挥发性有机物都是使用者健康的杀手，可持续发展建筑应选用绿色建材，减少挥发放射性物质的危害。②建筑运行过程中的病态环境。全空调环境并不健康，它隔绝了内外环境的联系，使人体抵抗力下降，产生病态建筑综合症等“容器”负效应。因此，Crowther.R提醒人类应该保留一定程度的自我调节和适应能力，而不是完全密封在人工环境中，应该适当考虑人类的生物舒适性，而不是利用各种技术手段达到人工舒适的极至。人们在“如同一个濒于死亡的重病人似的”现代建筑中，看到的是沉闷的人工照明环境，呼吸着不新鲜的空气，听着电脑、打印机等噪音……这样的人工环境强烈刺激使用者的心理健康。最近的研究表明：具有良好环境品质的建筑包括有效的通风，天然的或适当水平的照明，良好的室内空气品质及声学环境可提高劳动生产率6％—16％。这意味着创造有益于使用者健康的室内环境将使人力资源的潜力发挥到较高水平。
2． 2 旁观者健康问题
旁观者健康问题是现代建筑长期所忽略的软肋，也是全寿命周期社会效益评价的重要组成部分，主要表现在建成环境对行人心理的刺激。由于这方面的投入没有直接的经济效益，以往建筑设计很少关注。随着人们生活品位的提高，独善其身的建筑设计不再适用，绿色化、景观化的环境设计理念逐渐深入人心。精良的环境品质积极塑造行人心理并带来广泛社会效益，如宜人的空间环境有助于提高空间凝聚力而降低犯罪率，绿树成萌的环境是对行人活动真心的关切支持和对城市空间的积极贡献等。建筑师有责任把旁观者的健康问题纳入视野，以实现城市空间积极健康的生长。
3 全寿命周期环境效益评价
建筑全寿命周期环境效益指建筑系统全循环过程中输入输出对宏观和微观环境造成的生态后果。
3．1 宏观环境效益
从宏观环境效益来看，现代建筑对地球环境破坏有余，建设不足，舒马赫认为作为传统建筑学基础的凯恩斯经济学没考虑自然资源的价值，而空气、水、土壤乃至整个现存的自然环境不能用通常意义的价格概念来表示，因为现代经济学不了解它们之间质的差异。自然环境对于每个物种来说都是独一无二的，可持续建筑有责任将其环境负荷降至最小。在设计阶段预测并减少建筑系统的输入输出是必要的，因为从理论上分析，建筑系统只有在外部生态系统的吸收能力与输出量相匹配时才能维持自身的稳定性。前文的“蕴能量”概念一方面表示建筑系统的输入量，还表示建筑系统通过输入过程影响周围生态系统的程度，所以建材就已经对环境造成负荷。而建筑运行中超负荷的温室气体、酸雨气体、烟尘、CEC、废水、固体废物等输出需要自然吸收，随着人们改造自然能力的指数式增长，人工环境已大有置换自然环境之势，从而减少了生态系统的自我调节和同化吸收能力。对此建筑师应从设计上统筹安排，综合节能，并尽可能使用耐用的建筑材料、设备产品以延长建筑使用寿命，以减少全寿命周期建筑环境负荷，实现建筑可持续发展。
3．2 微观环境效益
从微观环境效益角度而言，现代建筑似乎很重视，殊不知传统建筑师对环境概念简化为系统所在的空间区域，而不会将环境视为一个活跃的、具有一定功能的生态系统，生态系统的组成部分应遵循自然过程中相互作用。追求片面经济效益使现代建筑无视局部环境特殊性，给微观环境景观和生态系统带来巨大压力。可持续建筑设计应因地制宜，兼顾景观及生态敏感性，选择对局部环境破坏最小施工方式。
4 结语
4．1 认识论层面：关注本体，呼唤理性
如果把建筑模式看作一个整体结构，那传统设计只能算脆弱的静定结构，当建筑系统面临赖以存在的负嫡流匮乏的挑战时，它就岌岌可危了——时代呼唤超静定的理性建筑设计程序。全寿命周期评价为可持续建筑设计提供了一个有力的支点，建筑设计应突破风格、构图等传统艺术范畴的狭窄天地，在全寿命周期效益评价的基础上，对建筑的输入输出进行有效调控，以求彻底实现可持续发展。
4．2 方法论层面：“90％解决原则”
可持续建筑全寿命周期的经济、社会、环境效益及单项与整体效益之间往往会发生矛盾，如传统建材价格优势，节能构造设备的技术经济壁垒使建筑师和业主经常进退维谷。当然建筑师没必要也没能力满足全方面的要求，而应借用阿兰．兰德尔提出的“90％解决原则”，因建筑制宜，突出重点，综合权衡，通过全寿命周期评价来判别设计方案的优劣，并探索改进设计的途径以实现建筑的可持续发展。
参考文献
[1] 张钦荫、建筑设计方法学[M]．西安：陕西科学技术出版社，1995
[2] TA马克斯．建筑物·气候·能量[M]．北京：中国建工出版社，1990
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新闻来源:TopEnergy绿色建筑论坛:BBS.TopENergy.org 阅读次数:1753 
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