陳冰 張華 尹金秋 宋蕾 康健 / CHEN Bing， ZHANG Hua， YIN Jinqiu， SONG Lei， KANG Jian

循證設(shè)計原理及其在綠色建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

陳冰 張華 尹金秋 宋蕾 康健 / CHEN Bing， ZHANG Hua， YIN Jinqiu， SONG Lei， KANG Jian

本文對我國綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀及主要問題進(jìn)行了回顧，詮釋了循證設(shè)計原理及算法設(shè)計思維，并探討了運用該理念指導(dǎo)全生命周期綠色建筑發(fā)展的重要性。在案例分析的基礎(chǔ)上，闡明如何運用“研究指導(dǎo)設(shè)計”的理念有效閉合綠色建筑的全生命周期，從而取得真實的可持續(xù)收益。Abstract: This paper reviews the current status of green architecture in China and expIores issues arising in reIevant areas. Then， it introduces the concept of Evidence-Based Design （EBD） and computationaI design thinking， and expIores the importance of using EBD principIes to inform the deveIopment of green buiIding. Based on case studies， the methods of using research to inform design and thereby cIosing the Ioop （fuII Iife-cycIe） of green buiIding in practice are iIIustrated in detaiI. It proposes that by Iooking at buiIdings from a fuII Iife-cycIe perspective， sustainabiIity vaIues of green buiIding can be truIy achieved.

循證設(shè)計 綠色建筑 全生命周期 建筑信息模型

1　引言

針對當(dāng)前全球氣候變化的嚴(yán)峻形勢，研發(fā)低碳綠色建筑及相關(guān)技術(shù)、發(fā)展低碳生態(tài)社區(qū)、建設(shè)低碳生態(tài)城市，已成為世界各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略。我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部（當(dāng)時名為建設(shè)部）、質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2006年聯(lián)合發(fā)布了《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/ T50378-2006），旨在推動建筑業(yè)朝可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型。發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2013年制訂并頒布了《綠色建筑行動方案》，以期在深入貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)地方建筑市場健康有序地發(fā)展。據(jù)中國城市科學(xué)研究會統(tǒng)計，截止2012年，我國已有287個“生態(tài)城（區(qū)）”項目（包括在建和已建成的），相關(guān)的綠色建筑示范項目和技術(shù)推廣活動也在全國各地如火如荼地展開。然而，目前建筑能耗占社會總能耗的比重仍然較高，占比達(dá)1/3，且存在單位建筑面積能耗效率低的問題。毫無疑問，為完成長期的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，實現(xiàn)“美麗中國”，需要切實轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)建設(shè)模式和建筑業(yè)發(fā)展方式，進(jìn)一步加強(qiáng)建筑領(lǐng)域節(jié)能減排約束性目標(biāo)的落實。

本文將針對綠色建筑市場化進(jìn)程中面臨的主要問題與挑戰(zhàn)，從全周期視角出發(fā)，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字化平臺，闡述在循證設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，運用算法設(shè)計思維指導(dǎo)綠色建筑發(fā)展的重要意義，及其對建筑領(lǐng)域帶來的潛在沖擊。通過案例分析，闡明循證設(shè)計原理在實際項目中的應(yīng)用流程，提出通過搭建“政、產(chǎn)、企、學(xué)、研……”合作平臺，在市場上孕育“研究-設(shè)計”相互交融的工作氛圍的建議，以期在閉合項目回路的基礎(chǔ)上實現(xiàn)建筑整體性能水平的提升，并最終取得真實有效的可持續(xù)收益。

2　當(dāng)前綠色建筑面臨的主要問題

早期的綠色建筑相關(guān)研究指出，從綜合視角出發(fā)，為了在建筑全生命周期（FuII Life-cycIe）①取得理想的節(jié)能減排效果，并將相關(guān)的增量成本控制在合理范圍內(nèi)②，需要在項目初期就對相應(yīng)的設(shè)計策略（包括主動和被動式設(shè)計策略）做出全盤考量。隨著項目的展開，新增設(shè)計策略帶來的增量成本，包括時間、金錢、人員等方面的投入會大幅增加，但對最終建筑實際能耗和CO2排放的影響卻大幅減弱（陳冰 等，2012）（圖1）。所以，建筑師常在項目的設(shè)計階段（即圖1所示的含“項目任務(wù)書”和“草圖階段”在內(nèi)的臨界設(shè)計決策區(qū)），就通過計算機(jī)模擬等手段對不同設(shè)計策略可能帶來的建筑物理環(huán)境優(yōu)化及節(jié)能減排效果進(jìn)行預(yù)測與評估，并根據(jù)模擬結(jié)果輔助設(shè)計決策。

圖1　建筑全生命周期不同階段可持續(xù)設(shè)計策略對其綜合節(jié)能減排效果的影響，以及對應(yīng)增量成本間的關(guān)聯(lián)（來源：陳冰 等，2012）

然而，國外綠色建筑使用后評估（Post Occupancy EvaIuation）研究顯示，受室溫設(shè)定值、氣密性、用戶行為和運行模式等因素的影響，傳統(tǒng)設(shè)計過程中對理想使用環(huán)境下（standard occupancy）建筑能耗和CO2排放的預(yù)測值與建筑使用過程中的實測值之間常存在顯著的差異——實測值可能是預(yù)測值的2倍、甚至3倍（林波榮，肖娟，2012；陳冰，康健，2010）。另外，由于缺少比較研究，所以難以論證在取得綠色建筑認(rèn)證的建筑環(huán)境中，人們的工作效率是否如預(yù)期般得到了顯著提高。目前國內(nèi)關(guān)于這方面的系統(tǒng)研究和相關(guān)案例分析還比較少，但這種情況確實存在（鄒芳睿，游喚民，2014）。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的新版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2014）中，強(qiáng)調(diào)從全生命周期視角發(fā)展和評估綠色建筑，評價細(xì)分為“設(shè)計評價”和“運行評價”，擴(kuò)大了適用范圍，增設(shè)了“施工管理”類評價指標(biāo)，鼓勵綠色建筑技術(shù)、管理等方面的創(chuàng)新和提高，以期建筑綜合性能在全周期過程中保持一致。然而，與市場上其他可持續(xù)建筑評價標(biāo)準(zhǔn)如英國的BREEAM（BuiIding Research EstabIishment EnvironmentaI Assessment Method，建筑研究院環(huán)境評估方法）和美國的LEED（Leadership in Energy and EnvironmentaI Design，能源及環(huán)境設(shè)計先鋒）體系一樣，《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》雖然可以在既定范疇內(nèi)引導(dǎo)建筑市場向可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型，卻無法在市場化過程中及時反映建筑市場的發(fā)展?fàn)顩r，并對評價標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)體系進(jìn)行適時更新。因此，在很大程度上，獲得《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中的高評分，僅是實現(xiàn)“全生命周期綠色建筑”的必要非充分條件。另外，與歐美國家相對平穩(wěn)的發(fā)展模式不同，在當(dāng)前我國城市化進(jìn)程快速發(fā)展的背景下，建筑市場的變化速度也非?？欤叫杈G色建筑的相關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)體系能夠根據(jù)市場的變化和需求及時更新和調(diào)整。同樣，也需要在總結(jié)過往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，將研究成果及時反饋給當(dāng)前的建筑產(chǎn)業(yè)鏈，以指導(dǎo)下一階段的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整或轉(zhuǎn)型。

當(dāng)前建筑設(shè)計周期過短導(dǎo)致深入研究的時間不夠，而全生命周期綠色建筑涉及問題的深度和廣度都高于傳統(tǒng)建筑，所以在目前市場熟知的工作模式下，無法形成有效的從“研究”指導(dǎo)“設(shè)計”的反復(fù)迭代過程，即發(fā)現(xiàn)當(dāng)前項目存在的問題后，通過研究（如建筑使用后評估等）提出改進(jìn)意見，再在下一輪設(shè)計中對改進(jìn)措施及改進(jìn)后的效果加以驗證。在實踐中，由于沒有形成“設(shè)計項目-研究項目-新設(shè)計項目-新研究項目……”的閉合路徑（cIosed Ioop），項目參與者的知識結(jié)構(gòu)、能動性和價值觀各不相同，且在項目全周期的不同階段對建筑性能又有著不同的權(quán)限和影響，所以在評價全生命周期綠色建筑的設(shè)計元素時，他們解讀問題的動機(jī)、視角、順序、形式和深度均有所不同。而且，由于缺乏“共同的語言”（common Ianguage），他們也難以在參與式?jīng)Q策過程中“自發(fā)地”形成有效的合作關(guān)系（陳冰，康健，2010）。所以，在缺乏客觀數(shù)據(jù)提供系統(tǒng)化支持的情況下，建筑全生命周期不同階段的主要責(zé)任人（stakehoIder）常習(xí)慣根據(jù)個人的主觀偏好或過往項目經(jīng)驗，決定可持續(xù)設(shè)計策略的優(yōu)劣取舍或應(yīng)用模式，這也是造成建筑綜合性能表現(xiàn)在全周期過程中（如設(shè)計階段、完工階段與使用階段等）不一致的主要原因之一。

綜上所述，我國綠色建筑行業(yè)當(dāng)前面臨的主要問題是：一方面，由于沒有從全生命周期視角出發(fā)普及綠色建筑項目的閉合路徑理念，市場上大部分綠色建筑項目的綜合性能均在不同程度上與預(yù)期效果有所出入，這也導(dǎo)致項目初期在增量成本和節(jié)能減排等方面的控制性目標(biāo)難以落實；另一方面，市場上現(xiàn)行的綠色建筑相關(guān)政策、法規(guī)和規(guī)范，無法根據(jù)市場的變化和需求及時作出調(diào)整，難以在項目全周期過程中促進(jìn)不同參與者之間就綠色建筑綜合性能等相關(guān)問題進(jìn)行建設(shè)性對話（constructive diaIogue）。為解決上述問題，實現(xiàn)真正意義上的全生命周期綠色建筑，不僅需要打破相關(guān)研究與設(shè)計之間的隔閡，形成閉合的項目路徑，還需要根據(jù)嚴(yán)密推理和定量化分析的思維方法，制定、修正與改進(jìn)設(shè)計方案，克服傳統(tǒng)設(shè)計方法的片面性、階段性和不確定性，使設(shè)計趨向于科學(xué)化、系統(tǒng)化，從而增強(qiáng)設(shè)計結(jié)果的客觀性和可靠性，提升建筑的整體性能。這種用研究指導(dǎo)設(shè)計的方法在很大程度上反映了循證設(shè)計的原理。

3　循證設(shè)計原理和算法設(shè)計思維

循證設(shè)計（Evidence-Based Design）是“建筑性能化設(shè)計”（Performance-based BuiIding Design）與“循證醫(yī)學(xué)”（Evidencebased Medicine）相結(jié)合的創(chuàng)新設(shè)計理念，旨在弱化設(shè)計過程中人為主觀因素的影響，強(qiáng)調(diào)可靠的（credibIe）客觀證據(jù)對建筑設(shè)計的指導(dǎo)作用（陳冰 等，2011；ZHOU Lei et aI，2013）。目前循證設(shè)計原理已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療建筑領(lǐng)域（UIrich R.S，1984；PHIRI M.，CHEN B.，2014）。

在這個融合了循證醫(yī)學(xué)、環(huán)境心理學(xué)和行為經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，建立在嚴(yán)密推理和定量化分析基礎(chǔ)上的新型建筑設(shè)計思維模式中，科學(xué)數(shù)據(jù)成為醫(yī)療建筑全生命周期中不同利益相關(guān)者（如醫(yī)院建筑項目中建筑師、醫(yī)護(hù)工作人員、患者及家屬、行政與財務(wù)、工程技術(shù)人員等）之間的“共同語言”，有效促進(jìn)了溝通并孕育了潛在的建設(shè)性交流環(huán)境。同時，以研究數(shù)據(jù)說話的科學(xué)方法為設(shè)計決策提供了有力的依據(jù)，通過案例積累不斷完善的循證數(shù)據(jù)庫（Evidence Database）也可以為后續(xù)的同類項目提供更為全面和系統(tǒng)化的體系支撐（PHIRI M.，CHEN B.，2014；BARLOW J. et aI，2009；王一平，2012）。

近年來，建筑行業(yè)的學(xué)者在強(qiáng)調(diào)使用后評估研究的基礎(chǔ)上，開始探索循證設(shè)計原理在綠色建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，這在很大程度上反映出人們對通過發(fā)展綠色建筑來改善人居環(huán)境的期望——除在節(jié)能減排等建筑性能方面的提升外，還包括改善后的建筑物理環(huán)境給使用者帶來積極的影響，如舒適度、滿意度、工作效率等方面。

在用研究指導(dǎo)設(shè)計的過程中，影響綠色建筑綜合性能的不同因子之間存在著復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系。傳統(tǒng)思維模式下的研究分析方法因其片面性、階段性和不確定性等因素的影響，不能及時有效地輔助設(shè)計決策。為解決上述問題，使設(shè)計決策趨向于科學(xué)化、系統(tǒng)化，增強(qiáng)設(shè)計結(jié)果的客觀性和可靠性，循證設(shè)計原理要求項目團(tuán)隊突破傳統(tǒng)思維定式，采用更為全面的算法設(shè)計思維（ComputationaI Design Thinking），以提升建筑的整體性能。算法設(shè)計源于計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD），其在建筑環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用不僅標(biāo)志著相關(guān)設(shè)計思維和設(shè)計方法的顯著提升，也對原本以慣性思維、手工作業(yè)（如制圖、模型等）為主的設(shè)計流程產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，使之由設(shè)計者自定義的計算過程（designer-authored computationaI processes）逐步向綜合系統(tǒng)生成模式過渡（Menges A.，AhIquist S.，2011）。

以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的算法設(shè)計思維強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的循環(huán)迭代，因此它蘊(yùn)含當(dāng)下城市規(guī)劃與建筑設(shè)計中所缺乏的時間和空間上的連續(xù)性。對全生命周期綠色建筑而言，算法設(shè)計思維所關(guān)注的不是局部的變化，而是不同影響因子組合后帶來的全局影響（即對環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)等可持續(xù)發(fā)展因素的綜合考量），而這一點也恰恰是以往建筑設(shè)計方式難以實現(xiàn)的。所以在一定程度上，循證設(shè)計原理與算法設(shè)計思維的推廣應(yīng)用也體現(xiàn)出當(dāng)前國內(nèi)新實用主義設(shè)計實踐理論中對“大設(shè)計”的渴望（高巖，2015）。

下文將通過案例分析，探討循證設(shè)計原理和算法設(shè)計思維在指導(dǎo)綠色建筑發(fā)展中的實際應(yīng)用，以及這種新型思維和工作模式對傳統(tǒng)建筑行業(yè)可能帶來的沖擊。

4　基于循證設(shè)計原理的全生命周期綠色建筑項目案例分析

基于循證設(shè)計原理的全生命周期綠色建筑項目不再局限于傳統(tǒng)建筑設(shè)計的常規(guī)工作范疇，而是將觸角延伸到綠色建筑全生命周期的各個階段（圖2）。首先，基于循證設(shè)計的基礎(chǔ)研究，通過對海量信息的系統(tǒng)化“檢索”工作③，判斷、篩選并歸納總結(jié)不同設(shè)計策略所對應(yīng)的客觀證據(jù)（包括不同技術(shù)集成方法所能帶來的節(jié)能減排效果，以及對使用者的影響等多方面因素），將其作為輔助設(shè)計決策的科學(xué)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，在項目初期就對設(shè)計策略進(jìn)行綜合考量，然后通過全周期項目管理與跟蹤研究，確保在合理的增量成本范圍內(nèi)，設(shè)計階段擬定的節(jié)能減排目標(biāo)能夠在建筑全生命周期過程中得以實現(xiàn)，同時保證建成環(huán)境使用者的滿意度、工作效率等指標(biāo)也能得到顯著改善。最后對項目的后續(xù)研究結(jié)果進(jìn)行分析和整理，并將相關(guān)成果和經(jīng)驗反饋回循證數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行補(bǔ)充或更新，用以指導(dǎo)下一階段的同類建筑項目的策劃與設(shè)計。

圖2　閉合的、“研究-設(shè)計”的全生命周期綠色建筑項目路徑

圖3　全生命周期綠色建筑的循證設(shè)計路徑

圖4　項目采用的綠色建筑“被動式”和“主動式”設(shè)計策略及相關(guān)技術(shù)集成

在實際工程項目中，上述理想化的工作流程并不容易實現(xiàn)。首先，由于我國項目設(shè)計周期普遍偏短，項目團(tuán)隊并沒有足夠的時間和精力以及相關(guān)技能對該類型建筑已有的循證設(shè)計基礎(chǔ)研究進(jìn)行系統(tǒng)化的檢索和整合；其次，絕大多數(shù)建筑項目都沒有形成閉合的全周期項目路徑，與循證設(shè)計相關(guān)的后續(xù)研究工作（如使用后評估）難以實質(zhì)性地展開④；最后，即使部分公司有意貫徹循證設(shè)計理念，鼓勵下轄的研發(fā)部門（如智庫）開展基于全生命周期綠色建筑的循證設(shè)計基礎(chǔ)研究，并建立相關(guān)的循證數(shù)據(jù)庫，但由于這項工作費時費力，所以相關(guān)成果往往屬于保密范疇，很少對外公開和分享，也就失去了開展循證設(shè)計研究的意義?；谏鲜鲈?，目前我國的建筑市場尚未形成完整的循證數(shù)據(jù)庫。然而，不積跬步，無以至千里，要從現(xiàn)在開始，在市場上強(qiáng)調(diào)基于循證設(shè)計原理的全生命周期綠色建筑項目流程，開展循證設(shè)計基礎(chǔ)研究，逐步建立和完善循證數(shù)據(jù)庫。

下文以蘇州吳中區(qū)國裕大廈二期寫字樓項目為例⑤，簡述如何在實踐中落實全生命周期綠色建筑項目流程（圖3）。

首先，在項目初期，項目團(tuán)隊根據(jù)場地分析以及與業(yè)主溝通的結(jié)果（即影響項目定位的主、客觀因素），對項目做了細(xì)致的前期策劃，將該寫字樓定位為以總部辦公為主的租賃式寫字樓，目標(biāo)是獲得國家《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）二星和美國綠色建筑協(xié)會LEED金級認(rèn)證。

其次，以建筑綜合性能指標(biāo)（內(nèi)容涵蓋建筑節(jié)能減排率、人居環(huán)境改善后效果等）為導(dǎo)向建立設(shè)計的控制性要點，對綠色建筑設(shè)計策略及相關(guān)技術(shù)集成進(jìn)行綜合考量（圖4），并提出不同組合方案以備初步甄選（即圖3中的“方案A”、“方案B”、“方案C”等）。在本案中，由于缺少相應(yīng)的循證數(shù)據(jù)庫，項目團(tuán)隊僅能根據(jù)《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）中“四節(jié)一環(huán)?！雹薜暮诵膬?nèi)容，綜合比對LEED-NC（LEED for New Construction，能源與環(huán)境設(shè)計先鋒獎—新建建筑）的具體要求，提出相應(yīng)的被動和主動設(shè)計策略，內(nèi)容涵蓋日照及采光、建筑外遮陽、室外風(fēng)環(huán)境、室內(nèi)自然通風(fēng)、場地噪聲、節(jié)能措施、水系統(tǒng)綜合管理等方面。此外，參考早期關(guān)于“自然通風(fēng)和自然采光等低成本的被動技術(shù)在國內(nèi)示范公共建筑中效果良好，節(jié)能效果顯著，使用滿意度高”（林波榮，肖娟，2012）的研究，依據(jù)“被動優(yōu)先、主動優(yōu)化”的原則（程志軍 等，2012），在設(shè)計過程中優(yōu)先考慮自然通風(fēng)和自然采光等被動設(shè)計策略。

圖5　運用Phoenics軟件對初模進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬

圖6　運用EcoTect軟件對初模進(jìn)行采光模擬

圖7　運用EcoTect軟件對初模進(jìn)行立面的太陽輻射量模擬

再次，通過計算機(jī)模擬等方法（圖5～7），完善上述初步設(shè)計方案，并對結(jié)果做進(jìn)一步的分析比較：“模擬”不同組合方案所營造的建筑物理環(huán)境，通過“（再）設(shè)計”流程完善相關(guān)設(shè)計策略與技術(shù)集成的組合模式和應(yīng)用細(xì)節(jié)，并在“模擬”與“（再）設(shè)計”的反復(fù)迭代分析基礎(chǔ)上，完成對初步設(shè)計方案的甄選、優(yōu)化和深化，形成可以滿足項目初期定位要求的備選設(shè)計方案（即圖3中的“方案I”、“方案II”等）。

圖8　項目節(jié)能分析

最后，從經(jīng)濟(jì)學(xué)（如成本效益分析）和社會學(xué)（如設(shè)計策略或技術(shù)集成所蘊(yùn)含的社會價值）的視角出發(fā)，進(jìn)一步進(jìn)行多方案的比選及優(yōu)化整合。通過比較不同備選設(shè)計方案中設(shè)計策略與技術(shù)集成的組合特點，力求在業(yè)主認(rèn)可的增量成本范圍內(nèi)，實現(xiàn)全生命周期綠色建筑項目經(jīng)濟(jì)和社會效益的最大化，并在此基礎(chǔ)上形成設(shè)計方案定稿，完成項目的設(shè)計自評（表1、2，圖8、9）。

需要注意的是，在上述流程基礎(chǔ)上形成的項目方案定稿并完成設(shè)計自評，并不是全生命周期綠色建筑項目的終點，還需要開展與循證設(shè)計相關(guān)的后續(xù)研究工作，以取得閉合的項目路徑。所以，項目團(tuán)隊計劃對該寫字樓項目進(jìn)行全周期跟蹤監(jiān)測，將使用階段實測的建筑綜合性能數(shù)據(jù)（包括能耗、CO2排放、使用者滿意度和工作效率、技術(shù)集成帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益等）與設(shè)計階段的預(yù)期值（模擬值）進(jìn)行比較分析，通過總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，改進(jìn)設(shè)計和預(yù)測方法。在使用后評估的基礎(chǔ)上，總結(jié)不同設(shè)計策略和技術(shù)集成方法的優(yōu)缺點，通過客觀、科學(xué)的方法（如比較研究、統(tǒng)計學(xué)方法等）篩選出相關(guān)“證據(jù)”，并將研究成果（即相關(guān)的科學(xué)證據(jù)）反饋回循證數(shù)據(jù)庫，作為指導(dǎo)下一輪項目設(shè)計的科學(xué)依據(jù)。

此外，一些設(shè)計元素所對應(yīng)的證據(jù)有時也是矛盾的。例如，在上述寫字樓設(shè)計的早期研究中，已有證據(jù)表明：一方面，大面積玻璃窗可以在強(qiáng)調(diào)自然采光的同時，為使用者提供宜人的自然視覺景觀，從而提高他們的工作效率與健康水平；但另一方面，大面積玻璃窗也意味著建筑的整體能耗將大幅增加，即使能夠通過提高窗體自身的保溫隔熱性能進(jìn)行改善，也會產(chǎn)生不容忽視的增量成本。所以，在已有實證的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮罄m(xù)比較研究，取得合理增量成本范圍內(nèi)最優(yōu)化的窗體設(shè)計效果，則成為一個重要的循證設(shè)計研究課題。

圖9　《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）二星和LEED金級得分雷達(dá)圖

表1　項目綠色建筑分項得分

表2　項目LEED分項得分

類似循證設(shè)計研究課題的開展需要對市場上同類辦公建筑進(jìn)行大量的證據(jù)采集，所以循證設(shè)計數(shù)據(jù)庫的建立要求各公司絕不能敝帚自珍，而應(yīng)在分享數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上嘗試創(chuàng)新設(shè)計，反復(fù)驗證，進(jìn)而形成針對全周期綠色建筑的、循環(huán)反復(fù)的“研究-設(shè)計”閉合路徑，不斷完善和更新循證設(shè)計數(shù)據(jù)庫。顯然，上述資源的整合和共享也是一項長期、繁復(fù)的工作。

5　研究指導(dǎo)設(shè)計：基于BIM平臺的循證設(shè)計

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的引入，極大地提高了上述工作的可行性與效率。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目全周期過程中各種相關(guān)信息的數(shù)據(jù)模型，在早期工程項目中作為不同工種“可視化”溝通和協(xié)同工作的平臺，后來逐漸成為在項目全周期過程中提高效率和減少風(fēng)險的數(shù)字化管理方法。結(jié)合當(dāng)前的云計算（cloud computing）技術(shù)，BIM可以對循證數(shù)據(jù)庫提供連續(xù)支撐和實時互動，并最終形成大數(shù)據(jù)（Big Data）平臺基礎(chǔ)上的資源共享，進(jìn)而建立起研究與設(shè)計之間的閉合關(guān)聯(lián)——用研究指導(dǎo)設(shè)計。這就要求每個實際的工程項目都要建立起一套完整的、貫穿項目全周期的BIM數(shù)據(jù)庫，以方便循證設(shè)計相關(guān)研究的開展。

另外，也有不少學(xué)者質(zhì)疑這種基于嚴(yán)密推理和量化思維的設(shè)計方法，認(rèn)為循證設(shè)計會束縛設(shè)計人員的創(chuàng)造性思維，影響建筑領(lǐng)域的革新。事實上，在用研究指導(dǎo)設(shè)計的過程中，循證數(shù)據(jù)庫已有的信息與實際項目面臨的問題可能并不完全匹配，因而需要根據(jù)項目的具體情況，對具有相同（或相似）成效的不同循證設(shè)計策略進(jìn)行甄選或整合，所以創(chuàng)新的批判性思維在循證設(shè)計過程中顯得尤為重要。換言之，循證設(shè)計原理的應(yīng)用是為了把對全生命周期綠色建筑的創(chuàng)造性設(shè)計思維提升到“有據(jù)可依、有始有終”的高度。

顯然，這種創(chuàng)新的思維和工作模式將對當(dāng)前我國建筑市場帶來巨大的沖擊，并且將對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整起指導(dǎo)作用。在市場上推廣該模式，不可能靠一己之力完成，需要打造“政、產(chǎn)、企、學(xué)、研……”結(jié)合的平臺，鼓勵不同專業(yè)、不同領(lǐng)域的合作與互動，并在以BIM為基礎(chǔ)的數(shù)字化平臺上進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)和資源的整合，在實踐中探索、貫徹循證設(shè)計原理。以此為基礎(chǔ)，在市場上孕育“研究-設(shè)計”交融的綠色建筑研發(fā)環(huán)境，輔助地方政府進(jìn)一步落實《綠色建筑行動方案》，同時通過大數(shù)據(jù)平臺，對市場的最新動向進(jìn)行及時反饋，修正和完善現(xiàn)行的綠色建筑相關(guān)政策、法規(guī)和規(guī)范，進(jìn)而推動建筑市場健康有序地發(fā)展。

6　結(jié)語

建筑類別《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》G B / T 5 0 3 7 8 -2 0 0 6中國建筑科學(xué)研究院上海分院綠色與生態(tài)建筑研究中心（數(shù)據(jù)來源：孫大明等）北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心（數(shù)據(jù)來源：葉祖達(dá)等）中國綠色建筑委員會：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部專項課題“我國綠色建筑效果后評估與調(diào)研”一星　4 5 . 0 0 元/ m2　5 . 7 2 ～5 8 . 9 3 元/ m2（平均2 8 . 8 2 元/ m2）　4 0 . 0 0 元/ m2公共建筑二星　1 7 6 . 0 0 元/ m2　3 9 . 2 8 ～3 0 6 . 0 7 元/ m2（平均1 3 6 . 4 2 元/ m2）　1 5 2 . 0 0 元/ m2三星　3 2 0 . 0 0 元/ m2　5 . 0 6 ～2 6 4 . 5 2 元/ m2（平均1 6 3 . 2 3 元/ m2） 　2 8 2 . 0 0 元/ m2一星　6 3 . 0 0 元/ m2　0 . 4 3 ～1 6 8 . 9 0 元/ m2（平均1 5 . 9 8 元/ m2）　3 3 . 0 0 元/ m2住宅二星　1 3 1 . 0 0 元/ m2　2 0 . 2 4 ～5 8 . 9 0 元/ m2（平均3 5 . 1 8 元/ m2）　7 3 . 0 0 元/ m2三星　2 1 9 . 0 0 元/ m2　1 1 . 0 1 ～1 5 7 . 4 1 元/ m2（平均6 7 . 9 8 元/ m2）　2 2 2 . 0 0 元/ m2

上文針對當(dāng)前綠色建筑發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的主要問題，提出了從全生命周期綜合視角出發(fā)，運用循證設(shè)計原理指導(dǎo)綠色建筑實踐的方法論，旨在通過運用BIM和云計算等先進(jìn)的數(shù)字化信息平臺，構(gòu)建全生命周期綠色建筑中“研究”與“設(shè)計”相互交融的工作鏈，遵循用研究指導(dǎo)設(shè)計的原則形成連續(xù)的閉合項目回路，并最終實現(xiàn)建筑綜合性能水平的全面提升，取得真實有效的可持續(xù)收益。相關(guān)案例分析也進(jìn)一步闡明了循證設(shè)計思維在實踐中的運作模式，及其在綠色建筑市場轉(zhuǎn)型過程中的指導(dǎo)作用。

隨著循證設(shè)計原理和算法設(shè)計思維在綠色建筑領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，建筑行業(yè)以往建立在專家經(jīng)驗基礎(chǔ)上的、以單兵作戰(zhàn)為主的工作模式將受到大的沖擊，并將逐步被建立在大數(shù)據(jù)平臺基礎(chǔ)上的、以跨專業(yè)多團(tuán)隊協(xié)同作業(yè)為主的新型工作模式所取代。而且，通過“政、產(chǎn)、企、學(xué)、研……”聯(lián)動實現(xiàn)對循證數(shù)據(jù)庫的資源共享，在引導(dǎo)建筑市場向“研究導(dǎo)向型綠色建筑設(shè)計”轉(zhuǎn)型的同時，也勢必會在市場上形成一整套相對透明的、規(guī)范的競爭機(jī)制——在算法設(shè)計思維的基礎(chǔ)上，對不同循證設(shè)計策略的甄選以及對相應(yīng)建筑技術(shù)的整合，將成為決定未來建筑綜合性能的關(guān)鍵。同理，建筑設(shè)計人員在進(jìn)行循證設(shè)計時所采用的批判性思維也將成為決定他們在未來市場化競爭中成敗的關(guān)鍵。希望這個趨勢能夠逐步扭轉(zhuǎn)我國當(dāng)前綠色建筑領(lǐng)域以“貼綠色標(biāo)簽”項目為主的現(xiàn)狀，引領(lǐng)建筑行業(yè)向全生命周期綠色建筑方向轉(zhuǎn)型。

注釋

① 建筑全生命周期是指從建筑原材料的開采，材料構(gòu)件的生產(chǎn)、加工和運輸，到建筑的規(guī)劃與設(shè)計，施工與建造，再到建成后的運行與維護(hù)，最后到建筑的拆除與處置（廢棄、再利用、部分建材的循環(huán)使用等）的全過程。如果說涵蓋環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等因素的可持續(xù)特性（Sustainability）體現(xiàn)的是綠色建筑的廣度，那么綠色建筑全生命周期分析（Life Cycle Analysis/Assessment或cradle-to-grave analysis）則旨在發(fā)掘綠色建筑的深度。后文中提到的使用后評估就是該理念的一種演化。

② “綠色建筑增量成本的定義為：建設(shè)項目按照《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB/ T 50378-2006設(shè)計并以星級綠色建筑為目標(biāo)，在項目建設(shè)實施的過程中所導(dǎo)致的成本增加額［綠色建筑設(shè)計規(guī)范（征求意見稿），2010］”（孫大明，邵文晞，2010）。研究顯示，因地制宜地采用使用相關(guān)技術(shù)可以有效降低綠色建筑的增量成本，而且近年來，隨著被動式節(jié)能設(shè)計的廣泛應(yīng)用，以及主動式節(jié)能技術(shù)和新產(chǎn)品價格的下降，綠色建筑的增量成本總體呈下降的趨勢，并已在市場的承受范圍內(nèi)（孫大明 等，2009；葉祖達(dá) 等，2013；中國綠色建筑委員會，2014）。然而，由于所選研究樣本的不同，不同研究團(tuán)隊對綠色建筑增量成本的具體數(shù)值有不同的結(jié)論。例如：

③ 常見的是基于建筑使用后評估研究的“文獻(xiàn)檢索”，但實際的證據(jù)收集方法并不局限于此。

④ 市場上常見的使用后評估多是為了迎合綠色建筑評估的要求，所以缺乏長期性和連貫性。當(dāng)然，缺少相關(guān)的資金支撐，也是相關(guān)工作難以開展的主要原因之一。

⑤ 分析的案例主要來自蘇州中科院全周期綠色建筑研究院（SACO，以下簡稱蘇科院）。蘇科院由中國科學(xué)院廣州分院、蘇州市吳中區(qū)人民政府于2012年11月共建成立，肩負(fù)政府智囊的職責(zé)，旨在通過院地合作，為地方政府解決城市發(fā)展和轉(zhuǎn)型過程中的棘手問題，側(cè)重于綠色建筑設(shè)計策略及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、集成與應(yīng)用。更多相關(guān)信息參見http://www. saco.ac.cn/cn/index.asp。

⑥《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2006）中指出，“四節(jié)一環(huán)?！本唧w表示“節(jié)地與室外環(huán)境”、“節(jié)能與能源利用”、“節(jié)水與水資源利用”、“節(jié)材與材料資源利用”和“室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量”。

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國家自然科學(xué)基金重點項目（編號：51438005）；西交利物浦大學(xué)研究發(fā)展基金資助項目（RDF-11-01-15 & RDF-15-01-19）；蘇州市國際科技合作計劃項目（項目名稱“服務(wù)蘇州中英科技轉(zhuǎn)移合作項目”）；常州市既有建筑節(jié)能改造相關(guān)課題（常建［2015］218號，項目名稱“常州市既有建筑節(jié)能改造產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究”）。

陳冰，西交利物浦大學(xué)

張華，寧波大學(xué)

尹金秋，蘇州中科院全周期綠色建筑研究院，英國謝菲爾德大學(xué)

宋蕾，蘇州中科院全周期綠色建筑研究院

康健，英國謝菲爾德大學(xué)

2016-02-04

EVIDENCE-BASED DESIGN PRINCIPLES AND THEIR APPLICATION IN GREEN BUILDING

Evidence-Based Design （EBD）， Green BuiIding， FuII Life-cycIe， BuiIding Information ModeIing （BIM）