秦岭南麓绿色农房的地域环境适宜性设计与评价

第1章 概述 1.1 绿色建筑 1. 绿色建筑的背景 建筑的发展过程，是人类不断适应和利用自然环境，通过规划、设计和建造等手段，形成适合自身需求的人工环境的过程。 20世纪中叶以来，随着科学技术水平的快速提升，人类对自身聚居环境的营造，对其长期赖以生存的自然生态环境造成了前所未有的持续而强大的冲击。众多研究表明，人类活动对工业革命以后的全球气候变化造成了极大的负面影响[1]。不可再生能源逐渐耗竭、全球变暖、环境污染等逐渐成为全球各国和地区共同关注的重要问题。 随着我国国民经济的快速发展，社会整体对常规化石能源的需求很难在短时期内大幅下降。在高能耗、高碳排放模式下，社会经济的长期持续发展受到严重制约，温室气体对气候变化的影响逐渐严峻。2014年以来，我国民用建筑每年竣工面积约为25亿m2，建筑的运行能耗约占全社会商品能耗的1/3[2]。随着城镇化、工业化进程的加快，能源短缺、环境污染、气候变化等问题不断凸显。 在以上背景下，以应对能源和环境问题、满足人类健康舒适需求、探讨人类与自然和谐共生关系为核心的绿色、生态和可持续理念逐渐得到广泛认同和传播，绿色建筑随之发展起来。 2. 绿色建筑的概念 20世纪90年代初，英国著名绿色建筑研究机构——建筑研究院（Building Research Establishment， BRE）提出全球首个绿色建筑评价标准Building Research Establishment Environmental Assessment Method（BREEAM）[3]，针对绿色建筑提出了系统化的评价指标，绿色建筑概念首次得到明确。此后，美国、加拿大、澳大利亚、日本等国纷纷建立了各具特色的绿色建筑评价标准，共同推动了绿色建筑概念在全球不同地区的普及和深化。 2005年，我国原建设部和科学技术部联合颁布的《绿色建筑技术导则》（建科〔2005〕199号）首次提出，“绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，*大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑”。此后颁布的国家和地方绿色建筑相关标准中，均大体沿用了以上概念。 可以说，绿色建筑是可持续发展理念在建筑领域的具体反映，其核心是人、自然与建筑三者的和谐共生。绿色建筑概念涉及建筑的选址、规划、设计、施工、运营、拆除等全寿命周期。随着绿色建筑相关研究和实践的不断拓展和深入，其概念的内涵和外延也在不断深化。 3. 绿色建筑的发展 20世纪70年代以来，由于全球能源与环境问题日益突出，绿色建筑相关研究与实践在世界范围内得到更多重视。1990 年，世界首个绿色建筑评价标准（BREEAM）问世，绿色建筑进入空前广泛和快速的发展阶段，其设计、评价、运营、管理等成为建筑研究与实践探索的新兴领域。英国、美国、加拿大、德国、瑞典、日本、澳大利亚等发达国家在绿色建筑领域的实践探索和项目示范，促进了更多国家和地区对绿色建筑的重视。绿色建筑从*初的理念逐步发展到大范围的实践应用，与之相关的新技术、新材料、新方法也不断涌现。全球越来越多国家和地区的绿色建筑发展初见成效，并开始向更深层次迈进。 21世纪以来，我国绿色建筑逐渐起步并快速发展。2006年，我国《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2006）正式颁布并实施，成为全球首个以国家标准形式颁布的绿色建筑评价标准。2010年，我国首个绿色建筑工程建设行业标准《民用建筑绿色设计规范》（JGJ/T 229—2010）正式颁布。2012年，国家财政部、住房和城乡建设部（简称“住建部”）联合颁布《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》（财建〔2012〕167号）[4]，指出“我国正处于工业化、城镇化和新农村建设快速发展的历史时期，深入推进建筑节能，加快发展绿色建筑面临难得的历史机遇。 各级财政、住房城乡建设部门要充分认识到推动发展绿色建筑，是保障改善民生的重要举措，是建设资源节约、环境友好型社会的基本内容，对加快转变经济发展方式，深入贯彻落实科学发展观都具有重要的现实意义。要进一步增强紧迫感和责任感，紧紧抓住难得的历史机遇，尽快制定有力的政策措施，建立健全体制机制，加快推动我国绿色建筑健康发展”。同时，提出“到2020年，绿色建筑占新建建筑比例超过30%，建筑建造和使用过程的能源资源消耗水平接近或达到现阶段发达国家水平”的发展目标。2015年，《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）正式实施。2019年，《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）颁布并实施。据统计，截至2016年底，我国城镇累计绿色建筑面积约12.5亿m2，其中仅2016年新增面积就有5亿m2，占城镇新增民用建筑面积的比例超过29%[5]。　 1.2 绿色农房 1. 绿色农房的背景 国家统计局数据显示，截至2019年末，我国乡村人口占全国人口总数的比例由2010年的50.05%下降至39.40%；但由于人口基数较大，农村人口仍有约5.52亿人[6]。同时，住建部《2019年城乡建设统计年鉴》显示，2019年全国农村住宅竣工建筑面积为7.12亿m2，年末实有住宅建筑面积达255.35亿m2[7]，数量十分庞大。 虽然农房建设数量在逐年增加，但其存在着质量差、不舒适等问题，以及由此带来的拆毁与更新中资源浪费、环境污染等问题不容忽视。农房整体上仍然是通过自发推进、缓慢试错的方式来调适与环境的关系，大量建设活动缺乏科学理论引导，导致其在建造、使用和拆除中土地利用不当、环境不舒适、风貌不协调、能源资源浪费等问题严重。农房设计技术指导缺失和设计策略不适宜，是造成以上问题的重要原因。 2. 绿色农房的概念 2013年12月，为贯彻落实中央关于大力推进生态文明建设的总体要求，住建部、工业和信息化部（简称“工信部”）发布《关于开展绿色农房建设的通知》（建村〔2013〕190号），明确提出：“随着城镇化、农业现代化的推进，我国农房建设逐年增加，但普遍存在建筑质量差、缺乏设计、不方便和不舒适等问题，亟待解决。同时，农房实际使用年限短、翻建更新频繁、能耗大能效低，浪费能源资源、破坏环境。推进绿色农房建设，有利于提高农房建筑质量，改善农房舒适性和安全性，强化农房节能减排；有利于延长农房使用寿命，帮助农民减支增收，提升农村宜居性，加快美丽乡村建设；有利于带动绿色建材下乡，促进区域大气污染防治、产业结构调整和经济转型升级。因此，各地要充分认识推进绿色农房建设的重要意义，加快改变农房粗放建设的局面[8]。” 为引导和规范绿色农房建设，提高农房建筑质量，延长农房使用寿命，改善农房居住功能，提升农民居住健康安全，促进绿色建材及绿色建筑新技术的推广应用，住建部和工信部随同以上通知发布了《绿色农房建设导则（试行）》（简称《导则》），其中首次明确提出“绿色农房是指安全实用、节能减废、经济美观、健康舒适的新型农村住宅”，并从总则、一般规定、质量安全、建筑功能、气候分区与建筑节能、环境与健康、传统农房改造七个方面详细阐述了绿色农房的建设要求。　　 《导则》的颁布，意味着绿色农房的概念正式形成，建设绿色农房上升为国家层面的要求，对后续绿色农房的建设和发展具有标志性的意义。 3. 绿色农房的地域环境适宜性 1）地域环境的概念 地域是指人类社会生活视野下的特定自然地理空间范围。地域环境是指在特定的地理空间范围内，自然、经济、社会、文化等多要素共同作用下形成的综合环境。 不同的地域环境要素具有各自不同的特征，其对建筑的影响也各不相同。随着时间的推移，地域环境各构成要素会不断变化，其对建筑的作用和影响也会随之发生变化。各地域环境要素之间具有紧密且复杂多样的相互关系，它们相互作用、相互影响并彼此依存，*终形成了特定区域范围内的综合地域特征。 地域环境的范畴有宏观和微观之分，而不同范畴下的地域环境对农房的影响也存在强弱、显隐之分。从绿色建筑的视角来看，农房的设计建造受地域环境中自然和经济要素的影响*大；同时，传统农房的营建，受地域环境中社会、文化等其他要素的影响也十分明显。 2）地域环境适宜性的层面 地域环境适宜性是指与各地域环境要素主要特征相符合的特性。建筑的地域环境适宜性通常涉及自然、经济、社会文化和生产生活等层面。 （1）自然层面。建筑在自然层面的地域环境适宜性，指其适应所在地域气候（日照、降水、气温、风向、风力等）、土壤、地质、地形、植被、水体等自然要素的主要特征。例如，从规划设计层面对自然环境的有利之处提出合理充分的利用方法，对其不利之处采取有效的防御措施等。 （2）经济层面。建筑在经济层面的地域环境适宜性，指其设计、营建、使用和拆除过程中采用的材料、技术、工艺、方法符合所在地域经济发展水平和技术支撑条件。例如，在乡村地区采用低成本、易操作的技术手段，易获取、易维护的本地材料，以及简单易行的建造工艺等。 （3）社会文化层面。建筑在社会文化层面的地域环境适宜性，指在其规划布局、空间组织、材料选择、色彩应用等方面充分尊重并适应所在地域的社会文化（包括地域民族文化、宗教文化等方面）特征和需求。 （4）生产生活层面。建筑在生产生活层面的地域环境适宜性，指其内部功能与周边环境符合当地使用者在生活及生产方面的特征及需求。对于农房而言，特指其适应乡村居民从事家庭生活，以及种植、养殖、农产品加工等方面的生活及生产需求。 3）地域环境适宜性技术 地域环境适宜性技术是指综合权衡地域自然环境、经济发展、社会文化、生产生活等方面特征和需求的技术。 （1）地域环境适宜性技术的特征。 地域环境适宜性技术具备以下四个特征。①环境融合性。充分体现地域自然、经济、社会、文化等方面的环境特征，与地域环境高度融合。②发展时效性。任何技术都只能在一定时期内具有适宜性，也就是具有时效性。一般而言，地域环境适宜性技术是能够不断进行技术更新、不断满足时代发展新需求的技术。③层级匹配性。从技术的精密程度、操作的复杂程度及成本的投入需求等方面看，技术可以分为高技术、中技术、低技术等不同层级。地域环境适宜性技术的层级，应与其所在地区的特定经济发展水平及人力资源条件等相匹配。对于环境条件多样复杂的特定地区和特定项目，适宜性技术的方案也可以是对不同层级技术的结合运用。④效益综合性。地域环境适宜性技术关注地域自然环境、经济发展和社会文化等层面的综合效益。 （2）地域环境适宜性技术的效益。 如前所述，发展地域环境适宜性技术的目标是提高综合效益，主要涉及环境、经济和文化三个方面，可以着重强调其中某一方面，但不能以牺牲其他方面为前提而追求某方面效益的*大化。一般而言，鼓励权衡各方面效益并均衡发展。见图1.1，中间位置三角形面积表示技术的综合效益值，当各向量（效益）均为正时，综合效益就呈现均衡、显著的效果；当其中个别向量（效益）为负时，综合效益就明显减弱且失衡。 图1.1 综合效益实现示意图 绿色农房的环境适宜性，是农房“绿色”设计的首要因素。只有充分了解并立足于当地自然、经济、社会文化、生产生活等层面，将设计与之相结合，才能实现高品质、低消耗绿色农房的建设目标。 4）绿色农房的地域环境适宜性研究 （1）国外研究。 国外较早开始关注绿色农房研究。例如，荷兰受自然资源限制，从20世纪70年代初开始注重乡村住房的可持续发展问题，从住房对环境及公共卫生的负面影响等多方面考虑，积极利用可再生能源、改善采暖与通风、雨水废水回收再利用、材料回收等，采用多样化的生态技术方式来提高住宅室内舒适度和环境可持续性。美国比较重视可再生能源的开发利用，鼓励乡村