绿色建筑技术体系模块化构建及应用

绿色建筑技术体系模块化构建及应用

发表时间：2018-09-18T11:34:33.247Z 来源：《基层建设》2018年第25期作者：伊长才[导读] 摘要：本文从系统研究的角度构建了绿色建筑技术体系模型，并利用模块化理论对绿色建筑各项技术进行模块化分解及组合，提出基于模块化整合的绿色建筑方案设计方案，本文的研究为绿色建筑设计提供一种简单、有效的方法，有利于推动绿色建筑技术与方案的创新性及适应性，为绿色建筑的规模化发展提供了理论基础。

肥城天华规划建筑设计有限公司山东省肥城市 271600摘要：本文从系统研究的角度构建了绿色建筑技术体系模型，并利用模块化理论对绿色建筑各项技术进行模块化分解及组合，提出基于模块化整合的绿色建筑方案设计方案，本文的研究为绿色建筑设计提供一种简单、有效的方法，有利于推动绿色建筑技术与方案的创新性及适应性，为绿色建筑的规模化发展提供了理论基础。

关键词：绿色建筑；技术体系；模块化 0.引言

绿色建筑的目标复杂性和影响因素的多样性决定了绿色建筑是一个复杂的系统。而以往的研究主要针对绿色建筑某一部分进行，缺乏系统性研究。同时绿色建筑设计仍以传统的建筑设计思路进行，缺少整体性、主动性和创新性。因此，对绿色建筑的研究有必要从绿色建筑系统角度，利用复杂性科学、系统科学的理论和方法分析和研究绿色建筑各项技术措施、项目目标和影响因素及其相互关系，以实现绿色建筑各项效益要求。模块是指具备接口结构并具有独立功能的通用单元，按使用要求的不同，模块可细分为通用模块和定制模块。为降低系统的复杂性，技术人员将模块应用于系统理论中，用于分解和集成复杂的系统[1]。

1.绿色建筑体系研究现状

绿色建筑研究起源于上世纪中期，经过半个世纪的发展，绿色建筑的研究与实践取得了巨大的进歩。期间绿色建筑的研究经历了概念的提出、定义的完善、单一技术研究、政策标准的制定、建筑实践、建筑人文研究、绿色建筑系统研究等内容[2]。绿色建筑的研究已经发展为由理论到实践、单一技术到技术集成，技术、经济、环境综合研究。

2.模块化设计理论

模块化是将复杂的系统根据一定的规则分解为离散的要素（半自律的子系统），同时多种要素又可以按照既定的规则构成更加复杂的系统。由此可见，模块化是由模块化分解与模块化整合两个主要的过程组成。分解的目的在于降低系统的复杂性，提高分工协作与资源利用的效率；整合是系统还原的过程，目的在于形成满足规模化、定制化的产品。

模块化包含了两个主要过程：模块分解和模块集成。应用模块化进行设计时，主要分以下三个阶段：（1）设计规则阶段，确定模块化分解的规则；（2）独立并行的设计行动阶段，对每个模块进行单独设计；（3）系统集成与测试阶段，即模块整合以形成满足功能需求的系统。

2.1模块分解

模块化分解是将复杂的系统按照某种联系规则分解为结构上独立、功能上集成的子系统。由此可见，模块化分解须满足两个条件：一是分解的对象应是复杂系统；二是系统应具有可分解性。模块化是将复杂系统简化的方法，只有对复杂系统进行分解才具有意义。

2.2模块化整合

模块化整合是指按照既定的联系规则（界面标准）将分解后的子模块整合以构成更加复杂的系统或过程的行为[3]。通过将独立的模块进行组合，可以实现系统设计的灵活性和创新性。模块化操作有六种形式，分别为分离模块、模块替代、去除某个模块、增加新模块、模块归纳、模块移植。模块化整合过程其实质是对这六种模块进行组合的过程，这既满足了多样化需求的要求，又满足产品规模化、创新化发展的要求。

图1预制装配式房屋墙体

图2预制装配式桥梁 3.模块化理论在建筑中的应用

模块化理论主要用于分解复杂系统，使之变为单个、独立的简单系统进行设计制作。该系统可以根据不同的标准进行分解，如可按照专业不同可分解为建筑工程、结构工程、安装工程等；按照分部工程可将建筑本身分解工程、结构主体工程、安装工程、装饰装修工程等。模块化的基本理念已经用于建筑领域，如图1、图2所示的预制装配式建筑。

4.绿色建筑技术体系模块化构建 4.1绿色建筑技术体系模块化分解规则

模块化分解是指一个复杂系统或过程按照一定的联系规则分解为可以独立设计的半自律性系统。即将一个复杂的大系统根据系统本身的内在结构与规律分解为在结构上能相互独立、功能上能相互集成的子系统。系统能否分解取决于系统的可分解性。系统的可分解性越强则模块化程度越高。

4.2绿色建筑技术体系模块化分解依据

结合《绿色建筑评价标准》与绿色建筑设计目标体系将绿色建筑技术体系按照模块化分解规则进行了模块化分解。其中绿色建筑根据建筑类型分解为居住建筑和公共建筑两大一级子模块；居住建筑和公共建筑又根据绿色建筑的绿色程度分为一星级、二星级和三星级3个二级子模块；6个二级子模块根据绿色建筑技术分解为7个三级子模块；每个三级子模块根据其包含的技术的效益与增量投资成本分解为效益最大和增量投资成本最低2个四级子模块。

5.绿色建筑技术体系模块化应用分析

5.1绿色建筑技术体系模块化在住宅户型设计中的应用分析

模块化设计在住宅体系的应用是社会优化环境的需要，是市场经济和未来可持续发展的产物。模块化设计在住宅体系中的作用主要是更好地与住宅后期施工相结合，最终实现施工过程的标准化、预制化、工业化三种低碳方式。工业化住宅体系中标准化主要是针对住宅型采用不同功能组合来实现统一、合理、适宜的功能空间模块的布局，是住宅推行产业化的基础；预制化则是在确定了功能空间模块单元后进行建筑物构件的统一设计和协调，尽可能实现在住宅后期施工的时候实现建筑构件的模数、接口、尺度上的统一协调，方便工厂进行批量生产，节约施工周期，同时是工业化住宅的中间环节，决定着建筑后期安装的时效性；工业化则是在标准化设计和预制化生产之后在场地进行的统一施工安装建筑构件，从而为有效地降低成本和节约时间做最后的冲刺。模块化建筑与传统建筑相比，由于采用了“工厂预制生产和现场快速安装”建设模式，使项目可减少施工用水量、混凝土损耗约以上，减少施工和二次装修所带来的建筑垃圾约以上，缩短施工周期以上，节约能源约以上，提高整体建设周期效率。

5.2绿色建筑技术体系模块化在复杂性空间的优化设计应用分析

复杂性空间，通常是指人类进行多元化活动的建筑空间环境，是伴随着信息时代下迅速成长起来的一种复合型的建筑，在未来城市发展中扮演着重要的角色。复杂性空间的基本功能模块分解后通常包括：大型商业、综合交通、集中研发、生态体系、交流活动、传媒展示等多功能的复合型空间组合，为应对城市中大型商业空间、生态体系、会展空间、研发中心、公共交通疏散空间，复杂性空间平台可以提供有序化、集约化、便捷化等优化体系的设计策略。正如多数建筑研究文献所言，我们通过建筑设计过程不断地改善并管理复杂性的空间环境，建筑师的工作同时与过程和结果紧密相连。同时也可以采用仿生学的方法来寻找对应复杂性空间型建筑的“答案”，如果把一个树进行拆分可以得到的主要模块，如何“修剪”好树枝和树干则是影响果实好坏的关键所在，面对复染性空间型的建筑，同样是只有设计好人流导向和辅助空间才能有效实现主要功能空间，这种模块划分的设计策略为复染性空间型建筑提供了一些新的设计思路。

参考文献：：

[1]田炜，丁建华.基于绿标的绿色建筑设计方法-以夏热冬冷地区[J].建设科技：2011，22（2）：39-43.

[2]王艮.可持续建筑“装”进上海世博园[J].钢结构，2010，22（4）：7-9.

[3]李骥，邹瑜，魏峻.建筑能耗模拟软件的特点及应用屮存在的问题[J].建筑科学：2010，26（2）：23-27.

[4]阎丽萍，王路威，王琼等.空心墙体建筑的节能及经济性分析[J].南京工业大学学报：2004，26（3）：20-23.