1、深圳市绿色建筑自然通风应用评价指标确立的 探讨重庆大学 吴珍珍,付祥钊；深圳市建筑科学研究院 鄢涛摘要：由于建筑中应用自然通风技术可节省初投资与机械能，便于管理，降低室内污染物浓度，满足人们更喜欢自然气流的舒适性要求，符合“绿色建筑”对节能、环保以及经济性的要求，而且深圳市具有良好的自然通风条件，自然通风在深圳市“绿色建筑”设计中将会被大量采用。因此，本文通过各相关标准对自然通风应用的要求，初步找出深圳市绿色建筑自然通风应用的评价指标，并从系统性、层次性和权重性出发，为进一步探讨深圳市绿色建筑自然通风应用的评价体系做了基本研究。关键词：绿色建筑、自然通风、评价指标、评价体系、权重“绿色建筑”是2、指符合“可持续发展”原则的建筑，它不仅要能提供舒适安全的室内环境，同时应当具有与自然环境相和谐的良好的建筑外部环境。绿色建筑设计仅仅是建设工作的第一步，从设计到竣工这是一个更复杂的过程，在这个过程中施工质量、材料性能等众多因素会直接决定绿色建筑的使用效果。因此，绿色建筑中自然通风的应用若要真正实现节能和舒适度要求，还需要一个评价体系来评价绿色建筑自然通风的应用水平，对自然通风的应用进行检验，促使自然通风在绿色建筑设计、施工、运行、管理和维护过程中更多、更准确的应用，从而引导绿色建筑向节能、健康舒适、可持续的方向发展。1 引言自然通风是利用自然压力（风压、热压）的作用，将室外新风引入室内，将室内3、被污染的空气排出室外，达到降低室内污染物浓度的效果。由于自然通风系统无须使用风机，因此节省了初投资与机械能，符合“绿色建筑”对节能、环保以及经济性的要求。同时，它没有复杂的空气处理系统，便于管理，过渡季节有利于最大限度地利用室外空气的冷热量。另外，从舒适性的角度讲，人们通常更喜欢自然的气流形态。因此，自然通风值得在“绿色建筑”设计中加以研究并大量采用。深圳市所处纬度较低，属南副热带季风气候。年平均风速为2.7米/秒，其中第一季度平均风速最大，各月平均风速可达3.03.1米/秒，第四季度次之，为2.93.0米/秒，盛夏平均风速最小，但78月也有2.12.2米/秒。年主导风向为东南东风，次多风向为4、北北东风，即深圳具有良好的自然通风条件。而且深圳夏季较长，最热月是7、8月份，平均气温分别为28.7、28.6，次热月是5、6、9、10月，平均气温分别是25.8、27.9、27.4、25.0。因此在最热月，可充分利用夜间自然通风的作用。在季节较长的次热月中，无论是白天还是夜间，只要合理地布置建筑物以及房间的窗户，获得较好的室外风环境与室内气流组织，保证足够的开窗面积，自然通风都可发挥重要的作用。所以，自然通风在深圳市绿色建筑中的应用越来越受到重视。但是，对于自然通风在绿色建筑中的应用水平，还缺乏一个系统的评价体系对其进行检验和评价，由此，本文通过各相关标准对自然通风应用的要求，先初步确定了深5、圳市绿色建筑自然通风应用的评价指标，并从系统性、层次性和权重性三个方面出发，为进一步探讨深圳市绿色建筑自然通风应用的评价体系做了基本研究。2 自然通风应用评价指标的探讨2.1 评价指标确定的原则对于绿色建筑的自然通风应用而言，应该通过各种可能的措施提高风资源的利用效率，而又不产生污染，保证室内良好的热舒适度要求。因此，绿色建筑自然通风应用的评价指标应该考虑到以下几个方面：一是自然通风应用评价指标既要包括自然通风的设计指标，也要包括效果指标；二是由于城市地理位置的不同，自然通风应用评价指标的重点应该有所不同；三是建筑自然通风应用是一个复杂的系统，其指标也应该是系统的。综上，选择绿色建筑自然通风应6、用评价指标遵循以下三条原则：（1）完备性原则所选择的指标应尽可能全面地反映构成绿色建筑自然通风应用水平，从建筑的设计和使用阶段考察，提出每一阶段的应用评价指标。选取指标的完备性是检验评价结果是否具有科学性的关键，但是选择指标不能太繁琐，同时也要容易获取。否则，即使指标很完善，但是难以实施，也没有实际意义。（2）系统性原则在评价指标体系中，每项指标应能够独立地反映不同空间尺度的某一个方面或者不同层面的绿色建筑的自然通风应用水平。各个指标在相互独立的同时，又相互联系，共同构成一个有机的整体，使得评价结果可以全面地反映应用效果以及综合水平。（3）可操作性原则为了使深圳市绿色建筑自然通风应用评价体系，7、以后能直接服务于深圳市绿色建筑建设和运营，其选用指标必须具备在指标测度和指标控制方面体现可操作性。2.2 相关标准对自然通风应用的要求随着自然通风在绿色建筑中的应用越来越受到重视，各相关设计标准、规范和评价标准都对自然通风设计和使用有了一定的要求，以下是截取部分标准和规范的相关内容，如：2.2.1 公共建筑设计标准GB50189-2005：1) 建筑中庭夏季应利用通风降温，必要时设置机械排风装置。2) 外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。2.2.2 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准广东省实施细则：1) 居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计应8、有利于自然通风。2) 当室外热环境参数优于室内热环境时，居住建筑通风宜采用自然通风使室内满足热舒适及空气质量要求；当自然通风不能满足要求时，可辅以机械通风；当机械通风不能满足要求时，宜采用空调。2.2.3 深圳市居住建筑节能设计规范：自然通风设计1) 应强化整个居住小区的通风换气，避免居住小区内出现滞留区。用地面积在15万m2以上的居住小区应进行气流模拟设计。2) 自然通风设计应以夏季为主，并综合利用风压、热压作用，重点考虑夜间自然通风。宜使小区各建筑的主立面迎向夏季主导风向，或将夏季主导风引向建筑的主立面。3) 在确定建筑物的相对位置时，应使建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外。4) 建筑物9、的单体设计应有利于自然通风。2.2.4 绿色建筑评价标准：1) 住区风环境有利于冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风。2) 居住空间能自然通风，通风开口面积在夏热冬暖和夏热冬冷地区不小于该房间地板面积的8%，在其他地区不小于5%。3) 在自然通风条件下，房间的屋顶和东、西外墙内表面的最高温度满足国家标准民用建筑热工设计规范GB 50176的要求。4) 建筑物周围人行区风速低于5m/s，不影响室外活动的舒适性和建筑通风。5) 建筑外窗可开启面积不小于外窗总面积的30%，建筑幕墙具有可开启部分或设有通风换气装置。6) 建筑设计和构造设计有促进自然通风的措施。2.3 评价指标的初步确定根据上文各10、标准和规范对绿色建筑和节能建筑中自然通风应用的要求，可初步从设计要求和自然通风应用所能达到的效果出发，即设计指标和效果指标，找出自然通风应用的各级评价指标。以下是初步组成的深圳市绿色建筑自然通风应用评价指标体系的框架，该框架分为三级。其中，基本指标分为7大要素，设计指标中含有4项，分别是区域环境、建筑布局、建筑单体和微环境，效果指标中含有3项分别是节能效果、室内环境质量和通风效果。这7个要素构成绿色建筑自然通风应用指标体系的7个一级指标，每个一级指标之下，选取了若干关键指标，构成二级指标，并进一步从二级指标的具体指标描述详细评估自然通风的应用水平，详见表2.3。表2.3绿色建筑自然通风应用评价11、指标分类一级指标二级指标具体指标描述设计指标区域环境室外空气质量室外空气质量满足ANSI/ASHRAE STANDARD62.1-2004中所规定的要求。环境组织利用绿化、坡地、水景等导流和阻挡周围风场。建筑布局楼距满足人行及活动区域的风速放大系数不大于2。满足建筑物周围人行区距地1.5m高处，建筑物周围人行区风速低于5m/s。架空层存在能改善后排建筑外部通风条件的架空层等构造。建筑单体朝向卧室、起居室、书房等主要房间朝向在南偏东15至南偏西15范围内，不超出南偏东45至南偏西30范围。建筑体形房间进深与层高的比值5。建筑平面布置易于形成气流通道。易于诱导室外空气进入室内。微环境外门窗洞口位置12、能与房门、通道等结合组织穿堂风。形成单侧通风时，通风窗所在外墙与主导风向间的夹角为4065。窗户形状形成穿堂通风时，窗户形状设计能增大进、排风窗空气动力系数的差值，满足压力差大于2Pa。形成单侧通风时，窗户形状设计成面积相近的下部进风区和上部排风区，并结合增加窗口高度以增大进、排风区的空气动力系数差值，满足压力差大于2Pa。通风开口面积通风开口面积不小于外窗所在房间地面面积的10%。建筑外窗可开启面积不小于外窗总面积的30%。建筑幕墙具有可开启部分或设有通风换气装置。效果指标节能效果空调节能率空调运行节能率不小于5%。室内环境质量降温效果房间的屋顶和东、西外墙内表面的最高温度满足国家标准民用建13、筑热工设计规范GB 50176的要求。热舒适温度满足室内温度28.0。风速主流区最大风速 在室内进出风口之间，大部分风基本上是沿着阻力最小的路线流动，并且逐渐呈扩散趋势，这个气流流速中心风速最大，并且在其周边一定范围风速减小的量不大，我们称这个范围为室内通风的主流区。窗户所在外墙和与窗户相对的内墙之间一半距离的一个断面上，在人员坐高1.2 m的高度上，速度矢量的最大值称为主流区最大风速。不小于0.3m/s。污染物浓度室内游离甲醛、苯、氨、氡和TVOC等空气污染物浓度符合国家标准民用建筑室内环境污染控制规范GB 50325的规定。通风质量穿堂风气流流通面积大于进排风窗面积。单侧通风进风气流能深入14、房间。换气次数主要功能房间换气次数不低于2次/h。2.4 对评价指标体系的进一步探讨由于目前国内外还没有相关绿色建筑中自然通风应用的评价，以上只是初步选取了自然通风应用的评价指标和基本的分级情况，还没有构成一定的体系结构，在此希望从系统性、层次性和权重性3方面使上述评价指标构成系统的评价体系。系统性：所要构建的评价指标体系中，每项指标应该能够独立地反映不同空间尺度的某一个方面或者不同层面的绿色建筑自然通风的应用水平，并有一定的逻辑顺序。各个指标在相互独立的同时，又相互联系，共同构成一个有机的整体，使得评价体系能在绿色建筑的全过程指导自然通风的设计和应用。层次性：所要构建的评价指标体系应能尽可能15、反映出实现指标的层次性，尤其是具体指标描述应根据不同使用情况和使用程度，体现出不同阶段的层次，对于能够有效提高自然通风利用效果的指标给予加大权重，对于具有城市地域特点的自然通风技术指标给予一定鼓励，对于难以实现的设计评价指标可作为优选项给出。权重性：构造多指标综合评价指标体系的核心是确定各级指标的权重，应根据各个指标在各级指标的重要程度确定指标权重，只有确定了权重才能体现评价指标体系的系统性和层次性。目前国内外关于多指标综合评价的方法很多，根据权重确定方法的不同，这些方法大致可分为两类：一类是主观赋权法，如层次分析法、德尔菲法等，多是采用综合咨询评分的定性方法。这类方法因受到人为因素的影响，往16、往会夸大或降低某些指标的作用，致使排序的结果不能完全真实地反映事物间的现实关系；另一类是客观赋权法，即根据各指标间的相互关系或各项指标值的变异程度来确定权数，避免了人为因素带来的偏差，如主成分分析法、因子分析法等。主观赋权法的优点是可以根据某个指标的重要性给予相应的权重，重要的指标赋予较大的权重，不重要的指标赋予较小的权重。但是缺点也十分明显，即权重与专家的主观认识有关。为了解决主观赋权法的人为性，一些学者提出改进的方法：在得到专家的赋权后，再利用德尔菲法（Delphi-method）对专家的赋权进行处理来消除专家赋权的主观性，尽可能降低专家的个别误差。此外，美国运筹学家、匹兹堡大学教授TLS17、atty于20世纪70年代提出的层次分析法（Analytic Hierarchy process，AHP），也可以很好地处理专家赋权的主观性。客观赋权法的基本思路是利用指标的观测值进行赋权，这种赋权的方法不用考虑人的因素，权重的确定完全由统计数据得出，主要由以下几种：（1）变异系数法；（2）相关系数矩阵法；（3）多元统计分析法；（4）其他确定综合评价指标权重的方法（如熵值法、模糊综合评价法）。特别值得一提的是模糊综合评价法确定权重，虽然有一些学者使用，但是这种方法确的排序用的综合权重使区分度得不到保证。本研究希望构建的绿色建筑自然通风应用评价体系是一个多层次、多因素的系统。由于部分指标难以量化18、，并且需要主观判断才能进行评价，所以觉得应该采用层次分析法，以降低评价结果的主观成分，增加客观性。并希望在进一步的绿色建筑自然通风应用评价体系的探讨中确定各指标的权重。3 结束语和展望自然通风的应用应当成为我国绿色建筑发展的一个重要技术措施，这是改变室内热舒适度环境和减弱室外热到强度的重要方式，也是解决我国能源管理和利用危机的重要举措，更是人类社会对能源和环境危机挑战和反省自身行为结果的重要修正和选择。本文提出的绿色建筑自然通风应用的评价指标和评价体系的探讨以及指标权重确定的方法，仅是一次尝试，特别是评价体系，还有待进一步研究，希望提出能够符合深圳实际情况的可行的绿色建筑自然通风应用评价体系。参考文献【1】唐毅.住宅自然通风与窗户的关系.华南理工大学建筑学院工程硕士论文【2】杨晖.绿色建筑中的自然通风.节能与环保,2003,5：3739【3】宋之杰,高晓红.一种多指标综合评价中确定指标权重的方法.燕山大学学报,2002，1(26)：2022【4】李蕾.居住建筑节能评价体系的探讨.中国住宅设施，2006, 7：5052 【5】公共建筑节能设计标准GB50189-2005【6】绿色建筑评价标准GBT50378-2006【7】夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准广东省实施细则DBJ15-50-2006【8】深圳市居住建筑节能设计规范SJG10-2003