欧洲绿色建筑钢结构发展潮流

  　  瑞士建筑领域政策及行动

  　  11月24日，考察团访问了瑞士联邦理工大学（ETH），大学可持续建筑中心主任HolgerWallbaum教授介绍了瑞士建筑领域的政策及行动、大学的研究状况及校园的可持续建设等，并带领参观了信息技术大楼，其中重点介绍了瑞士两千瓦社会的目标。

  　  “两千瓦社会”

　    “两千瓦社会”（2000WattSociety）是由瑞士联邦理工大学于1998年底提出的一个设想，即到2050年，发达国家在不降低生活质量的条件下，将人均化石动力燃料（即煤、石油、天然气）消耗降至2000瓦，即17500kWh/人.年，人均CO2排放量为2吨/每人。按照他们的计算，人均2000瓦是目前世界能源消耗的平均水平。当今世界**浪费能源的国家是美国、加拿大，人均能源使用率约为12000瓦，西欧国家大部分在6000瓦左右，中国约为1500瓦，印度约为1000瓦，而孟加拉国只有300瓦。“两千瓦社会”这一设想意味着发达国家的化石动力燃料消耗要在未来50年内减少一半。瑞士10位科学家综合建筑、交通、动力、垃圾处理等各方面的节能技术，论证了实现这一目标在技术上的可行性。2002年，瑞士联邦政府将“两千瓦社会”作为可持续战略的远景目标。

 　   随着城市化及都市化的发展，预计在2050年，超过75%%的人口会居住在城市里。对能源的需求和对自然资源的依赖会越来越大，造成能源和资源供应的紧张。因此控制能源消耗，实现两千瓦社会的目标必须要考虑两个问题：

 　   （1）需不需要建造很多的新建筑？

　    发达国家和发展中国家由于发展进程不一样面临的问题和答案不一样。发达国家可能并不需要建造很多的新建筑，一些地区，中心城市的人口在不断上升，但其他一些城市的人口在下降，因此在规划新建建筑量时不能一概而论，要考虑在哪里建更合适。但是不可能有一个固定的方法来解决所有问题，也不能简单地通过不再新建建筑来达到两千瓦社会的目标。要考虑新建建筑和既有建筑改造比例的合理组合。

　    （2）应该怎样建造新建筑？

　    瑞士目前有43.1%%的建筑为混凝土建筑，今后大部分建筑也将是混凝土建筑。在混凝土建筑70~80年的生命周期内，有3%~13%能源消耗在建造上，70%~80%的能源则消耗在建筑运行中。木材是公认的环保建材，但是用木结构建筑全部代替混凝土建筑也有很多问题。这些问题与其说是能源问题，不如说是资源问题，可供使用的自然资源正在变得越来越少。因此，**好的方式是充分利用已有的建筑，研究解决旧物利用的障碍，推动旧物的重新利用。

   　 ETH科学城—可持续校园的建设

　    瑞士联邦理工大学在可持续建筑领域已有25~35年的研究历史，对可持续建筑的研究不仅限于理论，还将研究成果应用于新校区—ETH科学城（ScienceCity）的建设中，把校园作为一个整体来考虑。在所有的学院建设中推广这一理念。不仅在建筑系中应用和教授可持续发展理念,还按照瑞士可持续建筑标准（Min鄄ergieStandard）将校园建设成清洁和可持续校园。ETH科学城的目标是成为可持续发展研究的开放式公共平台，为科学研究提供**的科学设施，让校园成为科学、经济和社会公众的结合点，通过公众集会活动让大众了解可持续发展的理念与实践。

　    科学城采用的能源技术包括楼宇间的热能循环系统，使用地下储能系统，从地下抽取热能/冷量供给各类建筑，地下200m深处低能存储系统刚建成一个，今后4～5年还将建成4～5个，这些地下系统联接全部建筑。同时，将机房等散热量大的建筑中散发的热量通过这些系统传输给需要供热的建筑，实现校园整体能源的协调利用。

　    考察团开会和参观的信息技术大楼是接近零能耗的新建筑，2005年动工，2006年竣工，2008年开始运营并获得评价标识。该建筑总投资6500万瑞士法郎，其中政府资助3000万，私人赞助2300万，其它设备和材料供应商通过设备折价赞助。该楼采用多项节能技术，如：保温、自然通风、削减照明强度、减少废弃物污染、利用其它建筑产生的余热等。充分利用人和设备产生的热量，例如，化学楼需要更多的制冷，因此可以利用化学楼制冷产生的热量来给学生公寓供热；就近取材，外立面使用罗马的天然石材板做遮阳，外窗采用三玻Low-E窗，阳台遮阳板宽度根据各方位阳光辐照角不同略有不同；采暖进风口在门入口内侧地下，实现门开采暖即停，平均20%%换气量。灯光可通过大楼控制系统控制，空气的热回收率达到85%；楼内开放空间采用统一安装的感应装置控制照明；墙体采用内保温，内保温体系能够反复拆卸并重复利用。由于大楼气密性做得极好，整个大楼很少需要辅助供热，主要利用建筑内的人和设备运转产生的热量满足热负荷需求，其它补充热量**多只需20%%。学校还对既有非节能建筑进行改造，通过改造，减少了70%%的供暖能耗。

　    苏黎世Triemli医院

   　 11月24日，代表团参观了苏黎世Triemli医院。医院按照mini-eco-P即**严格的生态标准建造，拥有530个床位，2300名员工，每年急救病人4万人，每年接待门诊病人8万人。2003年医院制定战略发展规划，改扩建1994年完成住院大楼。在制定总体空间布局方案时，保留更多的灵活性以适应未来变化。现在医院人均消耗能量降低2/3，从6000瓦降至2000瓦，即全球平均水平。该医院不同于其它医院建筑的特点：

   　 工厂预制整体式卫生间；病房内部装修使用暖色调，如家庭般温馨舒适；病房天花板采用2.5cm厚黏土质材料涂贴，可以吸收水分并缓慢释放出来，调节室内干湿度和保温隔热，泥质材料中埋设了采暖制冷管线；进风口在内墙肋角处，夏季冷气从底部上升经人体加热后提升至洗手间天花板处排出；注重卫生条件，每个手术室安装新风系统，集中控制，在瑞士法律规定通风换热回收余热率不低于70%%，通风管道要采取保温措施；尽量使用自然光线，只有17%%的人工照明，冬天阳光射入房间，夏天避免直射，三层玻璃，透光好，玻璃人性化雕花，单面透视，保证病房的私密性；生活热水等利用地热，12～15℃，通过地埋贮藏能量系统，地下取水深度3000米，水温达90℃，实现热源联网。除医院自用以外，还能为附近居民供暖4～5个月。

  　  建材产品与建筑构件认证与标识

    建筑产品和系统认证标识

    欧盟对建筑产品和系统的评估和认证分为强制性认证和自愿认证两种方式。在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志，没有CE标志的，不得上市销售。不论是欧盟内部企业生产的产品，还是其他国家生产的产品，要想在欧盟市场上自由流通，就必须加贴“CE”标志，以表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。这是欧盟法律对产品提出的一种强制性要求。“CE”标志是一种安全认证标志，CE认证只是证实该产品已通过了相应的合格评定程序和/或制造商的合格声明，获得CE的产品只是表明其达到了基本安全、健康要求，而不是一般质量要求。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。已加贴CE标志进入市场的产品，发现不符合安全要求的，要责令从市场收回，持续违反指令有关CE标志规定的，将被限制或禁止进入欧盟市场或被迫退出市场。CE认证制度中对建筑产品的认证必须符合其《建筑产品指令》（CPD）的规定。

   　 另外一种强制性产品认证制度是欧洲技术许可（ETA），建筑建材产品的ETA认证是在欧盟安全CE《建筑产品指令》的六大基本要求的基础上，对产品在特定应用范围的技术性能的证明。建筑建材类产品可以申请ETA认证的前提是：CE指令对于该种产品没有强制认证规定。产品通过ETA符合性证明程序，满足ETA相关标准，欧洲技术认可认证机构将允许制造商在产品上标注CE标识。ETA认证在全体欧洲自由贸易协议成员国有效，证书有效期5年。

    　与强制性认证有区别的是自愿认证。自愿认证制度是根据特定用户的需求确认制造商是否在产品质量方面满足特定要求的承诺。不同的认证划分为不同的领域，这些认证需要第三方认证机构的参与。CSTB标准没有规定而需要进入市场的新技术、产品和系统提供资源认证。认证的结果是在对某一种产品或系统详细的分析基础上给出“技术评估文件”（ATec）。当一种带CE标识的新产品申请其他方面用途的性能认定时，CSTB会基于CE标识的要求分析新产品的适用性，因而也被称为是“技术应用文件”（DTA）。ATec提供的信息类似于给传统产品和体系认证的信息。2008年CSTB共收到975个评估申请，**后通过发布了903个。此外还有一种试验阶段的技术评估（ATex），它是对还不符合正式技术评估的新产品进行评估，主要针对的是轻型外立面和隔墙、屋面防水材料、结构加固材料等。

  　  在认证基础上颁布认证标识，它的目的是确保生产商的产品具有连续的品质。CSTB主要负责颁布以下几种标识：

 　   NF：对所谓的“传统”产品颁发的标志，保证其产品符合法国和欧洲的标准，CSTB代表法国标准化协会（AFNOR）签发该标识。如水质软化剂、卫生洁具、百叶窗、石膏灰泥板、PVC窗横断面等。

  　  CSTBat：对创新型产品的标识，如预制的保温墙板和包覆材料、下水设备、带湿度调节的机械通风系统等。

  　  Acorherm：是对门窗的热工性能和声学性能方面的标识，它和NF和CSTBat的标识配合使用。如非传统的外门、窗框、断热桥铝合金窗框、PVC窗框等。

 　   ACRMI：是对建筑隔热保温材料的标识。

　    UPEC：是对符合欧洲产品标准并有额外认证要求规定地面铺覆材料的标识。英国建筑材料和建筑构件环境影响评价办法和体系

    　英国可持续住宅评价标准中对材料的评价基础是建筑材料环境影响评价和建筑构件环境影响评价及分级。**是对建筑材料的环境影响评价，在这个基础上形成对建筑构件的环境影响评价，**后形成对建筑整体的评价。不同层次的评价有各自的评价依据和标准，对建筑材料的评价依据是环境影响概述，对建筑构件评价的依据是《建筑构造做法绿色指南》,对建筑整体评价是依据BREEAM或CodeforSustainableHomes。

　    建筑材料的环境影响评价

 　   英国建筑科学研究院的子公司BRE-Global负责建立环境建筑产品、材料的环境影响数据库，进行建筑产品、材料的环境影响评价和认证，评价结果为“产品的环境申明”（EPD）。BRE-Global对建筑材料、产品的环境影响的评价方法采用了全寿命周期评价办法（LCA）。生命周期评价是目前较为合理的判定可持续性影响的评价方法，对各种产品和服务的生命周期评价就是研究产品或服务系统的生命全过程的环境因素和潜在影响。对生命周期评价体系的定义是：通过确定和量化相关的能源消耗、物质消耗、废弃物排放等来评价某一产品、过程对环境造成的影响；通过分析这些影响，寻找改善环境的机会；对建筑材料的评价过程应该包括从原料的提取与加工、制造、运输和分发、使用、再使用、循环回收再生，直至**后废弃的整个生命循环过程。建筑的全生命周期应包括五个阶段：原材料的提取、生产和运输、建造、使用和维护以及**终处理。

  　  为了有效地评价建筑材料在全生命周期对环境的影响，BRE-Global通过建立各种数据库将各种影响因素进行量化，并将这些不同的量化指标换算成标准化数据，同时赋予不同的权重，通过标准化数据和权重的乘积得到无量纲的生态评分，并将生态分相加的结果来衡量某样产品的环境影响。开发的环境影响因素及权重和相应的换算如下表所示。

　    对建筑材料的环境影响评价是出具环境概述。环境概述是通过对环境影响因素的评分得到建筑材料或产品**终生态分。

 　   对建筑材料的评价除了其环境影响评价外，还对材料供应商是否有责任心的采购制度给予评价，对包括生产组织管理和产品的供应链管理及社会与环境方面的影响给予评价。

　    建筑基本构件的环境影响评价

　    建筑材料的环境影响数据库用于建筑构件的评价与分级。指导建筑构件的评价标准是《建筑构件构造做法绿色指南》，该指南对6种类型的建筑（住宅、医疗、工业、商业、零售和教育）和10种构件（顶层楼板、底层楼板、内墙、居室窗户、屋顶、外墙、保温、间隔墙、间隔楼板、绿化）的不同构造做法给予评价，分为6级（A＋、A、B、C、D、E）评分，每级有一个对应的生态分。如居住建筑外墙的构造做法有：砖混预制板＋保温＋轻钢龙骨＋石膏灰泥板＋涂料的做法，砖混预制板＋中密度砌块＋石膏灰泥板＋涂料的做法，这两种构造做法的分级按照其材料在全寿命周期对环境影响因素的评分，**后根据分数得到的构造做法的级别都为“C”级。

    　新型节能建材和建筑节能构造

   　 拉法基创新材料产品

  　  11月26日考察团在法国拉法基公司本部进行考察交流，作为邀请单位，拉法基公司非常重视，为我们准备了四个报告，都有部门负责演讲。拉法基公司在材料方面的发展在不同尺度规模上全面推进，从纳米、微米、厘米一直到建筑构件。微观上发展高性能水泥基材料，宏观上作为材料制造商推进建筑的可持续发展。第三个报告谈到拉法基开发的新材料ductal在建筑节能方面的应用。这是一个令人振奋的成果。因为这次介绍的这种高性能结构材料用于支持外墙内保温系统的发展，而且是很重要的发展。为让我们更深入了解该材料在建筑内保温体系中的应用，拉法基特别安排代表团参观巴黎附近的住宅建筑施工现场。外墙内保温隔断热桥结构产品（ductal技术）

   　 11月27日，考察团到拉法基公司的建筑工地考察了其外墙外保温工程关于热桥处理的现场。

　    ductal技术用于现浇混凝土住宅建筑的外墙内保温的热桥阻断技术,充分利用了ductal材料的超高性能，与岩棉和钢筋复合构造成为热隔断部件，在外墙内保温工程中，用于热桥部位的隔绝，如内外墙连接处、楼板与四周外墙连接处、钢筋混凝土柱或肋与内墙连接处等。现场ductal部件用于楼板与圈梁接合处，结合部使用岩棉作为隔热材料，锚杆为弯折成135°左右的高强钢筋，岩棉上下用硬质塑料板固定，竖向受拉一侧使用厚度为1cm左右的ductal板固定，锚杆伸入岩棉保温材料中的部分包裹直径2.5cm左右的ductal材料，避免锚杆受拉时与高强纤维水泥板基面接触处发生应力集中破坏。锚杆一端弯钩，用于与混凝土柱的连接；另一端水平，植入内墙体。

    在工地上，我们还意外地发现一个相似的竞争性技术，不使用ductal，而是使用聚苯板和不锈钢筋组合，显然这种结构安排的成本要比ductal高，为了节省成本，不锈钢只用于一部分长度，这里涉及到不锈钢与普通钢筋的安全焊接技术。拉法基公司的技术开发主管告之，这种技术现在还有一定的不确定性，因为钢筋在聚苯中没有水泥混凝土保护，暴露在空气中，长期抗腐蚀能力还需要受到时间的考验。而duc鄄tal则是依靠其优异的性能不仅能保护而且还提供了承载能力。由于涉及不同材料的焊接，该竞争性技术只在顶层屋面板使用，因为不需要承重。这反映了对不锈钢焊接及其长期耐久性的担心。

   　 这种技术对内墙和楼板与外墙的接触处的热桥阻隔十分有效，降低了内保温体系热损失的35%%。这是一个重要的进步。特别是对于不宜采用外墙外保温（安全性和耐久性）的现浇混凝土高层建筑，外墙内保温采用这种技术能够达到很低的综合传热系数。该项技术值得我们重视和研究。

  　  在施工现场看到，在现浇楼板与圈梁连接处使用聚苯乙烯板（EPS）作为隔热材料的部件，上下各用一块木板固定并通过多个单体构件的组合拼接形成一个封闭的热桥隔绝体系。钢筋一端弯曲并深入圈梁中用于固定，锚杆部分为普通钢筋，植入现浇楼板中。

 　   这两种体系均通过实验室检验，具有较好的隔绝热桥的性能，被拉法基公司称为热桥解决终端产品。采用该产品，可以将通过热桥散失的热量降低35%。体系已应用于其内保温示范工程。

　    思考与建议

　    关于我国绿色建筑评价体系

 　   我国现行的绿色建筑评价标准与建筑环境影响评价有关的判据中，对于建筑材料仅有一般性的要求，例如采用高性能混凝土，材料的可循环使用率达到10%%等，没有包括原材料的开采、生产和运输、建造和维护以及**终处理过程中的环境影响。这种只管材料性能，不问材料出生的方法可能带来“阳光下的黑暗”，“美丽后面的丑恶”。而且这种“市场拉动”带来的结果可想而知。

    　再比如相同的建筑如果使用寿命较长，一定比使用期较短的建筑对环境的影响小，因为如果以时间为参照系，它减少了建筑对原材料的提取、生产和运输、建造及**终处理对环境的影响。但现行的绿色建筑标准对设计寿命没有要求和评价，不能对这种情况做出区分。全生命周期方法涉及建材产品生产过程的综合能耗和环境影响指标，对于**终的评价结果有重要影响。因此，采用建筑全生命周期评价方法可以推动相关建材行业的技术进步，促进建材行业节能减排，也能引导人们选择使用环境影响小的材料。因此，我国应该尽快加强有关研究工作，建立建筑的全生命周期评价方法，科学合理地评价建筑材料和建筑物的环境影响。

  　  关于环境影响数据库

   　 开展建筑材料和建筑设计的环境影响评价必须有相关基础数据库。我国在这方面的研究工作广度和深度都不够，例如建筑材料全生命周期环境影响数据，包括生产过程的能耗、排放、资源的消耗、材料性能及其耐久性、重复使用性、资源化循环再生性等。由于对这些基础研究不够重视，迄今未能建立环境影响数据库，因此不仅影响我国建筑材料的可持续发展，也影响我国绿色节能建筑的发展。因此，有关政府主管部门应尽快开展这方面的研究和数据库建设，为绿色节能建筑评价采用全寿命周期方法评价提供支撑。

 　   关于绿色节能建筑示范

   　 绿色节能建材和绿色生态建筑的示范是非常重要的。新型和先进节能建材必须通过试验性建造使用才能正确评价。我国有不少使用中的“示范建筑”，但是难以满足作为近观和“透视”研究的需要。鉴于此，建筑文化中心曾较长时间地展示过别墅类房屋，包括设计建造细节。但是，对于我国各种楼房的绿色节能设计建造，缺乏专门的机构和场地进行展示。应该像英国BRE的InovationPark那样，常年展示各种绿色环保节能建材和建筑，让建筑师、结构工程师、建造工程师、材料工程师走到一起，观摩、研讨、交流，这样能够尽快地推广先进绿色节能材料和建筑。考察团在现场看到的全都是真实的示范性房屋，例如：采用模块化的聚苯乙烯泡沫板作为内外墙的模板，一体化浇注的混凝土房屋，可以清楚地看到结构细节；采用烧结多孔砖建造的房屋，采用夹心结构的保温墙体和屋顶；用水泥浆粘接破碎的粗木屑纤维制成的轻质墙体，这种轻质材料本身具有一定的保温性能。

   　 此外，还在BRE看到实验室外墙挂板的纤维水泥制作的波形板和平板，这些纤维水泥板大约有30年的历史，历经风雨，除了一些机械冲击的破损以外，表面依然完好无损。值得指出的是，这种材料表面并没有做任何防护。关于零能耗建筑

    　英国Bedzed示范小区经历了14年的考验，证明是成功的。其中值得学习借鉴的有：比较厚的夹心岩棉保温墙体，3层玻璃的落地式中空窗门，太阳能光电板屋面。据介绍，英国政府以高价收购太阳能发的电，小区与电网相连，发电时，进入电网，不发电时从电网输电。总体来说，发电量高于用电量，相当于“零碳排放”。

  　  该小区设计者Dunster先生介绍时说，曾给中国住房和城乡建设部写过信，建议不要按建筑面积卖房，应按使用面积或套内面积，这样设计较厚的高保温外墙体就不受影响。实际上国内对该问题已有考虑，一些地区正在考虑试点。目前按建筑面积计算售房面积的规定，使得开发商想尽办法使外墙尽可能的薄，只是因为“寸土寸金”的利益而不是从长期节能性能考虑。目前大面积推广的外保温体系的耐久性已留下质量隐患，将来系统失效后谁来出这笔维修费？这将是一个有待破解的社会问题。

   　 在另一方面，如果我们设计上要求外墙体系必须与建筑同寿命（例如50年），并且允许合理地增加墙厚，那么，这对于发展高性能的节能墙体材料也会是一个很大的促进，墙材革新和建筑节能“一举两得”。从材料技术上来看，这些没有什么做不到，关键是建筑产业技术政策和节能设计规范必须引领。

    　从考察情况来看，欧洲零能耗建筑除了围护结构的保温隔热性能和通风换气节能等措施外，主要依靠可再生能源的利用。目前光伏发电与屋面和墙体立面的结合正在成为趋势。

 　   关于节能换气系统

  　  在我国北方采暖地区，除了围护结构的散热损失以外，人为的换气通风造成的损失难以估计。对于中央空调系统，通风换气系统对于节能和人体健康非常重要。此次考察，英国和瑞士的住宅和公共建筑的节能换气技术令人影响深刻。Bedzed建筑采用的换气系统是将进气和排气从一个管道走，进入的空气和室内热/冷空气进行隔离式的换热，热能利用可达70%%。当然这个换气“烟囱”的设计也非常别致，进气口一定是对着风向，出气口一定是背着风向，全靠可转动的导向板（风向板）。瑞士联邦理工大学（ETH）的新风换气系统的性能也令人印象深刻，换气量的控制与室内温度调节等都得到很好的控制。