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1、深圳市綠色建筑自然通風應用評價指標確立的 探討重慶大學 吳珍珍,付祥釗；深圳市建筑科學研究院 鄢濤摘要：由于建筑中應用自然通風技術可節省初投資與機械能，便于管理，降低室內污染物濃度，滿足人們更喜歡自然氣流的舒適性要求，符合“綠色建筑”對節能、環保以及經濟性的要求，而且深圳市具有良好的自然通風條件，自然通風在深圳市“綠色建筑”設計中將會被大量采用。因此，本文通過各相關標準對自然通風應用的要求，初步找出深圳市綠色建筑自然通風應用的評價指標，并從系統性、層次性和權重性出發，為進一步探討深圳市綠色建筑自然通風應用的評價體系做了基本研究。關鍵詞：綠色建筑、自然通風、評價指標、評價體系、權重“綠色建筑”是2、指符合“可持續發展”原則的建筑，它不僅要能提供舒適安全的室內環境，同時應當具有與自然環境相和諧的良好的建筑外部環境。綠色建筑設計僅僅是建設工作的第一步，從設計到竣工這是一個更復雜的過程，在這個過程中施工質量、材料性能等眾多因素會直接決定綠色建筑的使用效果。因此，綠色建筑中自然通風的應用若要真正實現節能和舒適度要求，還需要一個評價體系來評價綠色建筑自然通風的應用水平，對自然通風的應用進行檢驗，促使自然通風在綠色建筑設計、施工、運行、管理和維護過程中更多、更準確的應用，從而引導綠色建筑向節能、健康舒適、可持續的方向發展。1 引言自然通風是利用自然壓力（風壓、熱壓）的作用，將室外新風引入室內，將室內3、被污染的空氣排出室外，達到降低室內污染物濃度的效果。由于自然通風系統無須使用風機，因此節省了初投資與機械能，符合“綠色建筑”對節能、環保以及經濟性的要求。同時，它沒有復雜的空氣處理系統，便于管理，過渡季節有利于最大限度地利用室外空氣的冷熱量。另外，從舒適性的角度講，人們通常更喜歡自然的氣流形態。因此，自然通風值得在“綠色建筑”設計中加以研究并大量采用。深圳市所處緯度較低，屬南副熱帶季風氣候。年平均風速為2.7米/秒，其中第一季度平均風速最大，各月平均風速可達3.03.1米/秒，第四季度次之，為2.93.0米/秒，盛夏平均風速最小，但78月也有2.12.2米/秒。年主導風向為東南東風，次多風向為4、北北東風，即深圳具有良好的自然通風條件。而且深圳夏季較長，最熱月是7、8月份，平均氣溫分別為28.7、28.6，次熱月是5、6、9、10月，平均氣溫分別是25.8、27.9、27.4、25.0。因此在最熱月，可充分利用夜間自然通風的作用。在季節較長的次熱月中，無論是白天還是夜間，只要合理地布置建筑物以及房間的窗戶，獲得較好的室外風環境與室內氣流組織，保證足夠的開窗面積，自然通風都可發揮重要的作用。所以，自然通風在深圳市綠色建筑中的應用越來越受到重視。但是，對于自然通風在綠色建筑中的應用水平，還缺乏一個系統的評價體系對其進行檢驗和評價，由此，本文通過各相關標準對自然通風應用的要求，先初步確定了深5、圳市綠色建筑自然通風應用的評價指標，并從系統性、層次性和權重性三個方面出發，為進一步探討深圳市綠色建筑自然通風應用的評價體系做了基本研究。2 自然通風應用評價指標的探討2.1 評價指標確定的原則對于綠色建筑的自然通風應用而言，應該通過各種可能的措施提高風資源的利用效率，而又不產生污染，保證室內良好的熱舒適度要求。因此，綠色建筑自然通風應用的評價指標應該考慮到以下幾個方面：一是自然通風應用評價指標既要包括自然通風的設計指標，也要包括效果指標；二是由于城市地理位置的不同，自然通風應用評價指標的重點應該有所不同；三是建筑自然通風應用是一個復雜的系統，其指標也應該是系統的。綜上，選擇綠色建筑自然通風應6、用評價指標遵循以下三條原則：（1）完備性原則所選擇的指標應盡可能全面地反映構成綠色建筑自然通風應用水平，從建筑的設計和使用階段考察，提出每一階段的應用評價指標。選取指標的完備性是檢驗評價結果是否具有科學性的關鍵，但是選擇指標不能太繁瑣，同時也要容易獲取。否則，即使指標很完善，但是難以實施，也沒有實際意義。（2）系統性原則在評價指標體系中，每項指標應能夠獨立地反映不同空間尺度的某一個方面或者不同層面的綠色建筑的自然通風應用水平。各個指標在相互獨立的同時，又相互聯系，共同構成一個有機的整體，使得評價結果可以全面地反映應用效果以及綜合水平。（3）可操作性原則為了使深圳市綠色建筑自然通風應用評價體系，7、以后能直接服務于深圳市綠色建筑建設和運營，其選用指標必須具備在指標測度和指標控制方面體現可操作性。2.2 相關標準對自然通風應用的要求隨著自然通風在綠色建筑中的應用越來越受到重視，各相關設計標準、規范和評價標準都對自然通風設計和使用有了一定的要求，以下是截取部分標準和規范的相關內容，如：2.2.1 公共建筑設計標準GB50189-2005：1) 建筑中庭夏季應利用通風降溫，必要時設置機械排風裝置。2) 外窗的可開啟面積不應小于窗面積的30%；透明幕墻應具有可開啟部分或設有通風換氣裝置。2.2.2 夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準廣東省實施細則：1) 居住區的總體規劃和居住建筑的平面、立面設計應8、有利于自然通風。2) 當室外熱環境參數優于室內熱環境時，居住建筑通風宜采用自然通風使室內滿足熱舒適及空氣質量要求；當自然通風不能滿足要求時，可輔以機械通風；當機械通風不能滿足要求時，宜采用空調。2.2.3 深圳市居住建筑節能設計規范：自然通風設計1) 應強化整個居住小區的通風換氣，避免居住小區內出現滯留區。用地面積在15萬m2以上的居住小區應進行氣流模擬設計。2) 自然通風設計應以夏季為主，并綜合利用風壓、熱壓作用，重點考慮夜間自然通風。宜使小區各建筑的主立面迎向夏季主導風向，或將夏季主導風引向建筑的主立面。3) 在確定建筑物的相對位置時，應使建筑物處于周圍建筑物的氣流旋渦區之外。4) 建筑物9、的單體設計應有利于自然通風。2.2.4 綠色建筑評價標準：1) 住區風環境有利于冬季室外行走舒適及過渡季、夏季的自然通風。2) 居住空間能自然通風，通風開口面積在夏熱冬暖和夏熱冬冷地區不小于該房間地板面積的8%，在其他地區不小于5%。3) 在自然通風條件下，房間的屋頂和東、西外墻內表面的最高溫度滿足國家標準民用建筑熱工設計規范GB 50176的要求。4) 建筑物周圍人行區風速低于5m/s，不影響室外活動的舒適性和建筑通風。5) 建筑外窗可開啟面積不小于外窗總面積的30%，建筑幕墻具有可開啟部分或設有通風換氣裝置。6) 建筑設計和構造設計有促進自然通風的措施。2.3 評價指標的初步確定根據上文各10、標準和規范對綠色建筑和節能建筑中自然通風應用的要求，可初步從設計要求和自然通風應用所能達到的效果出發，即設計指標和效果指標，找出自然通風應用的各級評價指標。以下是初步組成的深圳市綠色建筑自然通風應用評價指標體系的框架，該框架分為三級。其中，基本指標分為7大要素，設計指標中含有4項，分別是區域環境、建筑布局、建筑單體和微環境，效果指標中含有3項分別是節能效果、室內環境質量和通風效果。這7個要素構成綠色建筑自然通風應用指標體系的7個一級指標，每個一級指標之下，選取了若干關鍵指標，構成二級指標，并進一步從二級指標的具體指標描述詳細評估自然通風的應用水平，詳見表2.3。表2.3綠色建筑自然通風應用評價11、指標分類一級指標二級指標具體指標描述設計指標區域環境室外空氣質量室外空氣質量滿足ANSI/ASHRAE STANDARD62.1-2004中所規定的要求。環境組織利用綠化、坡地、水景等導流和阻擋周圍風場。建筑布局樓距滿足人行及活動區域的風速放大系數不大于2。滿足建筑物周圍人行區距地1.5m高處，建筑物周圍人行區風速低于5m/s。架空層存在能改善后排建筑外部通風條件的架空層等構造。建筑單體朝向臥室、起居室、書房等主要房間朝向在南偏東15至南偏西15范圍內，不超出南偏東45至南偏西30范圍。建筑體形房間進深與層高的比值5。建筑平面布置易于形成氣流通道。易于誘導室外空氣進入室內。微環境外門窗洞口位置12、能與房門、通道等結合組織穿堂風。形成單側通風時，通風窗所在外墻與主導風向間的夾角為4065。窗戶形狀形成穿堂通風時，窗戶形狀設計能增大進、排風窗空氣動力系數的差值，滿足壓力差大于2Pa。形成單側通風時，窗戶形狀設計成面積相近的下部進風區和上部排風區，并結合增加窗口高度以增大進、排風區的空氣動力系數差值，滿足壓力差大于2Pa。通風開口面積通風開口面積不小于外窗所在房間地面面積的10%。建筑外窗可開啟面積不小于外窗總面積的30%。建筑幕墻具有可開啟部分或設有通風換氣裝置。效果指標節能效果空調節能率空調運行節能率不小于5%。室內環境質量降溫效果房間的屋頂和東、西外墻內表面的最高溫度滿足國家標準民用建13、筑熱工設計規范GB 50176的要求。熱舒適溫度滿足室內溫度28.0。風速主流區最大風速 在室內進出風口之間，大部分風基本上是沿著阻力最小的路線流動，并且逐漸呈擴散趨勢，這個氣流流速中心風速最大，并且在其周邊一定范圍風速減小的量不大，我們稱這個范圍為室內通風的主流區。窗戶所在外墻和與窗戶相對的內墻之間一半距離的一個斷面上，在人員坐高1.2 m的高度上，速度矢量的最大值稱為主流區最大風速。不小于0.3m/s。污染物濃度室內游離甲醛、苯、氨、氡和TVOC等空氣污染物濃度符合國家標準民用建筑室內環境污染控制規范GB 50325的規定。通風質量穿堂風氣流流通面積大于進排風窗面積。單側通風進風氣流能深入14、房間。換氣次數主要功能房間換氣次數不低于2次/h。2.4 對評價指標體系的進一步探討由于目前國內外還沒有相關綠色建筑中自然通風應用的評價，以上只是初步選取了自然通風應用的評價指標和基本的分級情況，還沒有構成一定的體系結構，在此希望從系統性、層次性和權重性3方面使上述評價指標構成系統的評價體系。系統性：所要構建的評價指標體系中，每項指標應該能夠獨立地反映不同空間尺度的某一個方面或者不同層面的綠色建筑自然通風的應用水平，并有一定的邏輯順序。各個指標在相互獨立的同時，又相互聯系，共同構成一個有機的整體，使得評價體系能在綠色建筑的全過程指導自然通風的設計和應用。層次性：所要構建的評價指標體系應能盡可能15、反映出實現指標的層次性，尤其是具體指標描述應根據不同使用情況和使用程度，體現出不同階段的層次，對于能夠有效提高自然通風利用效果的指標給予加大權重，對于具有城市地域特點的自然通風技術指標給予一定鼓勵，對于難以實現的設計評價指標可作為優選項給出。權重性：構造多指標綜合評價指標體系的核心是確定各級指標的權重，應根據各個指標在各級指標的重要程度確定指標權重，只有確定了權重才能體現評價指標體系的系統性和層次性。目前國內外關于多指標綜合評價的方法很多，根據權重確定方法的不同，這些方法大致可分為兩類：一類是主觀賦權法，如層次分析法、德爾菲法等，多是采用綜合咨詢評分的定性方法。這類方法因受到人為因素的影響，往16、往會夸大或降低某些指標的作用，致使排序的結果不能完全真實地反映事物間的現實關系；另一類是客觀賦權法，即根據各指標間的相互關系或各項指標值的變異程度來確定權數，避免了人為因素帶來的偏差，如主成分分析法、因子分析法等。主觀賦權法的優點是可以根據某個指標的重要性給予相應的權重，重要的指標賦予較大的權重，不重要的指標賦予較小的權重。但是缺點也十分明顯，即權重與專家的主觀認識有關。為了解決主觀賦權法的人為性，一些學者提出改進的方法：在得到專家的賦權后，再利用德爾菲法（Delphi-method）對專家的賦權進行處理來消除專家賦權的主觀性，盡可能降低專家的個別誤差。此外，美國運籌學家、匹茲堡大學教授TLS17、atty于20世紀70年代提出的層次分析法（Analytic Hierarchy process，AHP），也可以很好地處理專家賦權的主觀性。客觀賦權法的基本思路是利用指標的觀測值進行賦權，這種賦權的方法不用考慮人的因素，權重的確定完全由統計數據得出，主要由以下幾種：（1）變異系數法；（2）相關系數矩陣法；（3）多元統計分析法；（4）其他確定綜合評價指標權重的方法（如熵值法、模糊綜合評價法）。特別值得一提的是模糊綜合評價法確定權重，雖然有一些學者使用，但是這種方法確的排序用的綜合權重使區分度得不到保證。本研究希望構建的綠色建筑自然通風應用評價體系是一個多層次、多因素的系統。由于部分指標難以量化18、，并且需要主觀判斷才能進行評價，所以覺得應該采用層次分析法，以降低評價結果的主觀成分，增加客觀性。并希望在進一步的綠色建筑自然通風應用評價體系的探討中確定各指標的權重。3 結束語和展望自然通風的應用應當成為我國綠色建筑發展的一個重要技術措施，這是改變室內熱舒適度環境和減弱室外熱到強度的重要方式，也是解決我國能源管理和利用危機的重要舉措，更是人類社會對能源和環境危機挑戰和反省自身行為結果的重要修正和選擇。本文提出的綠色建筑自然通風應用的評價指標和評價體系的探討以及指標權重確定的方法，僅是一次嘗試，特別是評價體系，還有待進一步研究，希望提出能夠符合深圳實際情況的可行的綠色建筑自然通風應用評價體系。參考文獻【1】唐毅.住宅自然通風與窗戶的關系.華南理工大學建筑學院工程碩士論文【2】楊暉.綠色建筑中的自然通風.節能與環保,2003,5：3739【3】宋之杰,高曉紅.一種多指標綜合評價中確定指標權重的方法.燕山大學學報,2002，1(26)：2022【4】李蕾.居住建筑節能評價體系的探討.中國住宅設施，2006, 7：5052 【5】公共建筑節能設計標準GB50189-2005【6】綠色建筑評價標準GBT50378-2006【7】夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準廣東省實施細則DBJ15-50-2006【8】深圳市居住建筑節能設計規范SJG10-2003