信息时代的绿色建筑再发展

文／北京交通大学建筑与艺术学院夏海山

伴随信息技术推动下的新思维与新技术的发展，我国绿色建筑也面临着新的发展，需要从根本的思维、方法、技术层面上探索全新的、可操作的理论与实施方法，以解决建筑在物质、能量与信息流动过程中的脱节，解决新的绿色建筑思维与传统方法手段的脱节，实现绿色建筑的再发展。本文通过对绿色建筑再发展面临的问题与挑战的分析，从建筑信息化与工业化、绿色建筑碳排放系统计量、绿色建筑评价体系等方面分析绿色建筑再发展的必然与可能，并探讨再发展的趋势与途径。

信息时代给社会带来了全方位、前所未有的变化，建筑领域更是如此，新的数据思维与新的信息技术促使建筑面临一场新的革命，我们所倡导的绿色建筑也将成为走向信息时代的新绿色建筑，绿色建筑也面临着再发展的问题。

那么绿色建筑再发展的核心驱动点在哪里？再发展面临哪些问题与障碍？又会出现哪些本质变化和发展趋势？笔者针对这些问题做了一些思考。

1面临的问题与挑战

大数据、非线性、数字化等对传统逻辑思维提出了挑战，同时建筑能量维度与碳排放概念使得以往建筑要素间的因果联系发生了改变，由此引发的绿色建筑内涵也发生了根本改变，我们需要重新审视不同媒介在建筑全生命周期整体设计与建造思维中的作用，重新评估并重组现有建筑设计过程、生产施工过程、运行管理过程，重新建构建筑企业、部门、组织以及人员间多方协同、协作关系等，以提升信息时代绿色建筑的品质与效率。

可以肯定，在信息技术的推动下，建筑业以往的粗放生产方式将会出现质的变化，精准的建筑模型和数据技术使得绿色建筑定量评价成为可能，新的发展促使绿色建筑评价体系的性质与结构发生转变。

1.1 绿色建筑的信息化与工业化

信息技术成为绿色建筑再发展的主要驱动力。早在1999年英国就在报告中指出，5年内通过运用信息技术，英国建筑业可以节省约30%的项目成本。根据各国的相关调查结果显示，信息化的介入可以将施工工期缩短15%;将建筑市场带入互联网，可以节约30%～35%的项目成本。基于上述原因，世界各国都在建筑信息化与绿色化方面进行了深人的研发与实践。

我国建筑业经过多年的高污染、高耗能、低质量、低效率发展，原有的粗放型建筑建造方式远不能适应新时期建设的需要，超过全球总量50%的建筑工程量需要寻求全新的设计建造模式，实现建设的快速高效和绿色环保，以缓解国家经济和环境的巨大压力。

信息技水与建筑工业化的结合，将成为绿色建筑再发展的个重要途径，为我国建筑行业整体实现跨越式发展提供新的契机。然而，由于我国建筑标准化工作）带后，相应建筑部件的通用化程度低，并未充分发挥新部件、新材料以及设计建造新模式的优越性。面对快速袭来的信息革命，我们是否在思想和技水上都做好了充分的准备，值得思考。

1.2 BIM与建筑碳排放计量

虽然国内外做了大量研究探索，建筑碳排放定量评价至今仍然是一个难题。然而，随着绿色建筑进一步发展，建筑碳排放计量又是必要的，BIM技术为建筑碳排放科学计量提供了新的平台。

BIM既具有整合建筑全生命周期整体设计模型信息的特点，又是一种建筑模型的物理和功能特性的数字化表达，是个共享的知识资源，可共享建筑模型全生命周期的相关信息资源，并可为绿色建筑从建材生产到拆除及处理的全生命周期中的所有信息提供准确可靠的数据。由此可见，BIM技术在绿色建筑性能的量化计量上具有全面性和精准性的优势，能够应对情况复杂、时间跨越大的建筑碳排放的计量与评价问题。

1.3绿色建筑标准与评价的再发展

目前国内外现有关于绿色建筑的评价体系基本可以分为两类：市场导向型及技术导向型。市场导向型评价方法简单、易操作，但较为粗放，定量标准少，技术导向型则正好相反。在绿色建筑认识发展的初期阶段，市场导向为主的评价体系发挥了重要作用，新思想和新技术对绿色建筑的推动和再发展，也必须有更为客观、可衡量的技术导向型的标准作为引导和评价。从目前发展形式来看，我国现行的绿色建筑标准也面临体系更新的挑战。

2建筑工业4.0

德国率先提出将工业4.0作为国家发展战略，使得以信息技术为特征的新型工业化成为未来国家竞争力的焦点。该战略旨在通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem)相结合的手段，将制造业向智能化转型。可以肯定，实施“以信息化带动工业化”战略是改造和提升传统建筑产业的突破口，因此，深入研究如何以信息化带动的新型建筑工业化是我国建筑发展的当务之急。

2.1 信息日寸代德国的发展思路

德国提出的“工业4.0”概念，包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立 个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域与合作形式。建筑产业更为显著，创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。这一趋势将使产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成，将形成 个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。

可见，随着时代发展，建筑工业4.0的发展目标不再仅仅是追求大量、快速的建造，而是通过全生命周期的整体设计，实现设计生产全产业链的资源智能化配置，达到高质高效、节约环保，真正实现绿色建筑个性的设计与精致的建造。2.2新型工业化的挑战与我国现状

发达国家利用先进的工业化设计建造手段，具有质量可控、成本可控、进度可控等优势，建筑综合效率大幅提高，施工周期仅为传统方式的1/3，同时，用工量也大大减少，施工现场无粉尘、噪声、污水等污染。建筑工业化作为一项成熟的技术和标准，在发达国家和地区得到了广泛的实践和应用，瑞士80%的住宅以通用部件为基础，英国达到75%以上，日本达到70%，美国住宅构件的标准化、商品化程度甚至达到90%以上。

与此相比，我国建筑业建造方式极其粗放，我国建筑量约为世界总量的50%，但工业化率仅为7%。据统计，我国建筑能耗占全社会能耗近一半，为46.7%，建筑业牛勿质资源消耗占钢材的55%、木材的40%、水泥的70%、玻璃的76%、塑料的25%、运输量的28%。这些材料的生产需要冶炼、熔融、烧结大量的金属和非金属矿物原料、化工原料，因而建筑业也间接消耗了大量的矿产和土地资源。从我国目前的建筑业产业地位和行业特征来看，走绿色、低碳、循环发展之路的任务十分艰巨。据国家统计局2013年数据显示，建筑业完成总产值17.67万亿元，占GDP比例约7.03%，是国家经济支柱产业，解决了大量就业问题，同时建筑业关联上下游50多个相关产业，牵一发而动全身，这也导致了我国建筑业转型升级步伐沉重。

然而，建筑业企业从低端、高耗、产能过剩的发展模式向绿色、低碳的发展模式转型，推进我国建筑走新型工业化道路是必然选择，而这需要借助信息技术的推动。

2.3发展思路与途径 以BIM为核心的建筑信息化技术为建筑工业化发展提供了快捷、高效的发展通道。在当前我国建筑工业化与建筑信息模型相互隔离发展的状况下，应当以BIM技术为支撑，推进我国建筑实现跨越发展，由传统粗放产业迈向以信息技术为基础的绿色建筑工业化。同时，以建筑工业化为载体，应当尽早实现BIM在建筑及工程建设项目的设计、制造、施工、运维全过程的集成化应用。绿色建筑再发展必将走上建筑全产业链信息集成的技术路线。

这种建筑工业化是采用社会化大生产的方式开展建设项目的实施，每个项目涉及的产品、专业技术门类繁多，每个项目所承载的信息量巨大，没有合适的信息交换手段，势必无法发挥工业化的优势。结合BIM模型的信息承载能力，以可视化的BIM模型为信息交换方式，实现设计、采购、建造、施工、运维各环节协同作业，是BIM的最大价值所在。与先进制造业采用PDM/PLM进行产品数据管理和供应链协同类似，BIM还可以帮助建筑项目的所有参与方、供应商协同工作，真正实现工业化、全供应链协作的建造方式。

BIM技术在新型建筑工业化发展的“建筑设计标准化”“构件部品生产工厂化”“施工安装装配化”“生产经营信息化”“项目生产集成化”五个方面可以发挥巨大优势。作为一种新型的设计与建造思维方式，新型建筑工业化在设计精度、构件部品生产、施工、项目管理以及后期使用维护上都有着更高的要求，在建筑全生命周期节能上亦有巨大潜力。因此，可以说BIM是促进新型建筑工业化和建筑业信息化发展的重要手段，将基于BIM的绿色建筑设计方法应用于构建新型建筑工业化技术体系中以实现建筑全生命周期的高效生产，是我国绿色建筑未来再发展的必然。3绿色建筑的碳排放计量与导控

在信息技术快速发展的今天，大多数建筑师和工程师仍然是依靠先前的经验进行设计，用粗放的方法进行建造，并没有进行详细、科学的分析与计算，因而无法保证整个建筑过程的绿色化效率与品质。对于绿色建筑，碳排放作为 个重要的指标却很难精准地计量评判。

3.1 建筑碳排放的计量问题

我国还处于快速城镇化阶段，据世界银行估计，截至2015年我国新建筑将占世界总建筑的50%。我国已经制定了2020年单位GDP二氧化碳排放下降40%～45%的目标，建筑低碳化任务艰巨，绿色建筑量化评价碳排放势在必行。

然而，碳排放计量尤其是建筑的碳计量问题，在国际上一直是学术难题，相叉寸其他领域，确定建筑碳排放基准线比较困难，基准线问题很复杂，建筑类型多，各地区也不一样。但是建筑碳交易是未来碳交易的一个很重要的方向，随着建筑碳计量方法的完善和基准线的确立，建筑碳交易会成为国际碳交易市场的重要组成部分。

3.2基于BIM的建筑碳排放计量与评价

关于碳排放模型的研究集中在生命周期划分、碳源确定上，不同的核算边界计算结果完全不同，也没有可比性。目前国际上对建筑全生命周期已有较深入的认识，建筑全生命周期的量化统计和计算方法也有一定的发展。美国bSa (building SMART alliance)对目前美国AEC领域的BIM在建筑全生命周期中的规划、设计、施工、运营的应用现状做了比较详尽的归纳。在建筑全生命周期的阶段划分方法上，传统的线性周期评价不能满足要求，按照目前国际的认识，建筑全生命周期应该划分为如下五个阶段：建筑材料、设备及构架的开采及生产制造，建筑施工，建筑运行使用，建筑拆除及处置阶段。特别是建筑材料拆除后的处置回收阶段，往往被忽视。

德国DGNB第二代可持续建筑评估体系，首j欠在建筑全生命周期内引入碳排放量的科学计算方法，其计算原则是：分别计算建筑材料在生产、建造、使用、拆除及重新利用过程中每个步骤的碳排放量并相加，形成建筑全生命周期的碳排放总量。在这个过程中，建筑信息模型发挥了核心作用。

3.3建筑碳排放的标准与引导控制

当前，由于很难给出低碳建筑的基准值，建筑碳排放模型的分析大多停留在定性的理论分析上，在绿色建筑的碳排放评价上英国和德国的探索有很大贡献。英国于2006年12月发布了《可持续性住房规范》，该规范针对建筑设计和旧房改造，对建筑碳排放提出了具体的要求与目标，从建筑运行、建筑维护和能源利用等9个方面对建筑碳足迹进行了评价。2008年，德国DGNB对建筑碳排放量提出完整明确的计算方法，计算单位是每年每平方米建筑排放二氧化碳当量的公斤数。在此基础之上提出的碳排放度量指标(Common Carbon Metrics)计算方法已得到包括联合国环境规划署在内多方国际机构的认可。

中国工程建设行业协会2014年底出台了《建筑碳排放计量标准》，该标准根据我国建筑设计建造和运行管理的实际情况，提出了基于工程建设资料和基于建筑信息模型(BIM)进行建筑碳排放计量的两种方法；对计量建筑碳排放所涉及的活动水平数据以及碳排放因子的采集工作，从内容范围、采集方法、来源渠道以及质量要求等方面都做了相应规定；对建筑碳排放数据核算，给出了全生命周期各阶段的碳排放计算模型、相关计算参数及其选用条件；对计量结果的发布形式、发布内容等做出统一规定。该标准的出台，使我国绿色建筑碳排放计量评价工作迈出了重要一步。

绿色建筑再发展，需要建立建筑物碳排放计算相关数据库，用于在建筑物设计阶段对不同设计方案的全生命周期碳排放进行比较分析，也可对建筑牛勿运行、改造等过程中不同方案的碳排放进行比较。此外，具备节能减排效益的新的建筑设计、结构设计技术、建筑材料、建筑能源系统，其效益将可能因此量化。当前，信息技术使得建筑物碳排放计算方法或量化评价绿色建筑成为可能。

4我国绿色建筑评价标准的再发展

绿色建筑的评估已经有25年的历史，第一个绿色建筑评估法是1990年由英国建筑研究所提出的“建筑研究所环境评估法”（简称BREEAM）。之后，不同国家和地区的研究机构相继推出各种不同类型的建筑评估法，我国也于2006年发布了《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006．2014年颁布了新版本，但从本质上来说，定性打分指标过多，平行式结构较为简单，该评价体系还是市场引导型的。

4.1评价目标的转换

上世纪90年代初，英国率先研究制定了BREEAM，该标准简单易操作，具有明显的市场导向性，几通过评价的建筑都被认为是“对环境友好”的建筑而获得由英国研究委员会颁发的环境认定标识，进而得到政府的政策鼓励，得到开发商及用户的认可。相关的制度与建筑环境评价结合形成良性的市场效应，对生态型建筑的发展起到了有力的推动作用。

在信息技水的推动下，绿色建筑再发展需要评价体系目标做相应的改变，从以市场引导为主转型为技术引导为主，建筑信息技术为此搭建了实现的平台。

信息技术飞速发展的今天，依托建筑信息模型，能够大大提高评价的精准性并降低评价工作的成本，到目前为止，运用仿真模拟评价手法已经完全能够发展技术导向型的评价体系。仿真技术的科学性能够极大地提高评价工作的科学性、公正性，有效避免人为的臆断和片面性，为绿色建筑的再发展提供保障。

4.2评价结构的转型

绿色建筑的再发展，评价目标的转型，需要评价技术结构的进一步发展。效益概念成为核心，例如实现绿色建筑的时间效益、成本效益、环境效益甚至文化效益等，倾向于更加综合的评判。

有关绿色建筑的环境性能的评价目前已有不少方法，如生命周期分析、生态数据库、生态模型及其他信息系统评判方法等，但很多仅从某个角度进行评判，反映某一方面的问题，绿色建筑再发展需要更加综合客观的评价体系，包括相应的技术结构，德国可持续建筑DGNB第二代评价体系有一定的借鉴作用。针对第一代评估体系出现的问题，如缺乏技术整体性、忽视经济问题、综合使用要求及使用者的愿望等，进行了改进。第二代评价体系包含以下6方面内容：经济质量、生态质量、社会文化及建筑功能质量、过程质量、技术质量和场地质量。DGNB第二代评价体系的结构为网络结构，而非平行结构（见图1）。

从DGNB第二代评价体系可以看到以下变化。

1)涵盖了生态、经济、社会3大方面因素。

2)推出了建筑全生命周期成本(LCC)的科学计算方法，包含建造成本、运营成本、回收成本的动态计算，使’绿色建筑真正能够达到既定的建筑性能优化和环保节能目标，展示如何通过提高可持续性获得更大的经济回报。

3)评价标准以确保达到业主及使用者最关心的建筑性能为核心，如建筑能耗、室内舒适度、环境指标等，而不是以简单衡量有无措施为标准，这种方式为业主和设计师达到目标提供了广泛途径。

4) DGNB是建筑整体综合评价体系，最终效果需要看综合指标。这种科学体系有效地克服了第一代评估体系片面孤立评价技术的缺点。

5)推出了建筑材料和设备生产排放量以及建筑使用过程中的排放量这一建筑全生命周期环境评价(LCA)体系，致力于逐渐建立起一套以降低生命周期消耗为目标的材料、构件全生命检测与回收的制度。同时，DGNIB体系包含了评价建筑温室气体排放、臭氧层消耗量、减少酸雨等内容，以更有力的手段让投资者和建造者分担环境保护的社会责任。

6)德国DGNB最为关键且最为重要的一点在于其过程质量一项，这一项是将整个工程项目各个环节的监督纳入评定范畴。

4.3信息技术优势的发挥

我国绿色建筑进入了一个新的阶段，伴随信息技术的发展，对以往建筑模式提出革命性的挑战，需要从思维、方法、技术层面上探索全新的、可操作的理论与方法，以解决建筑在物质、能量与信息流动过程中的脱节，解决新的绿色建筑思维与传统方法手段的脱节，实现绿色建筑的再发展。

基于信息技术的BIM可以建立精确的建筑三维数字模型，提供完整的与实施情况相符的建筑工程信息库，不仅包括描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包括非构件对象的状态信息，可以支持建筑工程全生命周期的集成管理环境。基于BIM的工程算量真正地把成本管控与设计和施工环节结合起来，能够为整个建筑的各参与方提供一个工程信息交换和共享的协同平台。

5结语

1)随着时代发展，绿色建筑的内涵有了新的发展，信息技术使得绿色建筑的时空认知、能量认知及文化认知有了新的高度，并建立新的联系结构。

2)绿色建筑的信息判断与记载方式发生质的变化，信息技术使得建筑碳排放等更深层面的信息获取更精准、更完整，信息记录传递更便捷。

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3)绿色建筑的生产建造结构将从垂直的竖向结构转变为平行的网络结构，从粗放的手工+机械建造的方式，发展为信息+组装的新型工业化方式。

4)绿色建筑的评价体系将从市场导向型发展为技术导向型，绿色建筑标准及评价体系的结构发生质的改变。

当今的信息时代，技术在快速发展，认识在快速发展，绿色建筑也将不断发展。