A Simplified Method for Evaluating Building Sustainability in the Early Design Phase for Architects
Jernej Markelj 1,*, Manja Kitek Kuzman 2, Petra Grošelj 2 and Martina Zbašnik-Senegačnik 1
1 Faculty of Architecture, University of Ljubljana, Zoisova cesta 12, 1000 Ljubljana, Slovenia; E-Mail: martina.zbasnik@fa.uni-lj.si
2 Department of Wood Science and Technology, Biotechnical Faculty, University of Ljubljana, Rožna Dolina, cesta VIII 34, 1000 Ljubljana, Slovenia; E-Mails: manja.kuzman@bf.uni-lj.si (M.K.K.); petra.groselj@bf.uni-lj.si (P.G.)
* Author to whom correspondence should be addressed; E-Mail: jernej.markelj@fa.uni-lj.si; Tel.: +386-1-2000-777.
External Editor: Marc A. Rosen
Received: 2 September 2014; in revised form: 20 November 2014 / Accepted: 25 November 2014 / Published: 2 December 2014
Abstract: With society turning increasingly to sustainable development, sharper demands are being made concerning energy efficiency and other properties that mean reductions in the negative effects of the building on the environment and people. This means that architects must have a suitably adapted solution already in the early design phase, as this has the greatest influence on the final result. Current tools and methods used for this are either focused only on individual topics or are too complex and not adapted for independent use by architects. The paper presents a simplified method for evaluating building sustainability (SMEBS) which addresses these needs. It is intended as a tool to aid architects in the early project planning phases as it allows a quick evaluation of the extent to which the demands of sustainable building are fulfilled. The method was developed on the basis of a study of international building sustainability assessment methods (BSAM) and standards in this field. Experts in sustainable construction were invited to determine weights for assessment parameters using the analytical hierarchy process (AHP). Their judgments reflect the specific characteristics of the local environment.
Keywords: building; architect; sustainability; evaluation; analytic hierarchy process
OPEN ACCESS
1. Introduction
We are becoming increasingly aware that the quality of building design, manner of construction and operation of buildings are key factors that influence the implementation of sustainable development. This is why in the past two decades numerous building sustainability assessment methods (BSAM) have been developed throughout the world [1]. They are used to assess and present the quality of the building with the help of criteria from different fields. Initially, most emphasis was placed on the evaluation of environmental topics such energy consumption, pollution from emissions, water use and biodiversity. However, in recent years, with the development and defining of international standards in this area, BSAM increasingly take into account other aspects: functionality, economical aspects, accessibility and technical characteristics. The building is increasingly being treated in the entirety of its life-cycle: from the phase of acquisition of raw materials, the production of construction materials and components, the actual construction process of the building, its use and maintenance and if applicable also its demolition and disposal. Due to the comprehensive and clear analysis of a particular building, BSAM are becoming increasingly popular, and in certain countries even compulsory, in public procurement, where funds must be very efficiently invested and a high level of transparency is demanded. Chambers and institutes of engineers and architects throughout the world increasingly recommend using BSAM in their guidelines for optimal project planning. They are also demanded by numerous private investors in building projects who demand that the principles of sustainable construction are clearly complied with (and hence that the targets of sustainable development are pursued). In certain countries, the use of BSAM for projects financed by public funds is already compulsory. In practice, this means that architects must have a suitably adapted project plan already in the early design phase, as this has the greatest influence on the final result. In early design phase the most important building design decision that influence the sustainability are set: position and orientation of the building on the parcel, its form, type of structure with material, internal layout, building envelope with its transparent parts as well as the type of mechanical systems for heating, cooling, ventilation and air-conditioning. In order to optimize the project according to the principles of sustainable construction and energy efficiency, these early stages of design should comprise the following [2]:
(1) The form should be chosen depending on the site-specific characteristics, functional requirements, orientation and sunlight, the thermal hierarchy of spaces and the potential for natural ventilation.
(2) Building envelope design should be optimized (heat insulation, window openings, illumination of spaces and shading, thermal mass) and the choice of active systems should be given special consideration (heating, cooling, mechanical ventilation, solar collectors, PV modules).
(3) Tools for checking the suitability and performance of the design solution should be used (acquisition of key information about the planned building and its characteristics in the phase of use).
(4) The acquired results should be properly interpreted and the design optimized accordingly (back to Step 1).
In the phases that follow the early design stage, some aspects can be improved, but only to a certain extent. Alongside the environmental indicators, such as the amount of energy that will be needed for
Sustainability 2014, 6 8777
the construction and operation of the building, the level of harmful gas emissions, water use etc., it is also necessary to include social and economic aspects in evaluating the quality of the design solution [3,4]: the living comfort inside the building, its functionality, the total cost for the entire life cycle of the building, integration in the neighborhood, public involvement and location. However, maintaining control over all the aspects connected with sustainability in building construction and estimating their influence on the final result while still in the early design phase is quite challenging. There is, therefore, a need for an information tool that will show in a comprehensive manner how a particular design is addressing a variety of different criteria important for achieving a more sustainable solution. It should be simple enough to allow the architect himself to perform a quick evaluation of the sustainability of the design in the early planning stages. As such it would be an important aid for architects, as leaders of the building planning teams, to optimize the design solution during process.
The main purpose of this article is therefore to present the development of a simplified method for evaluating building sustainability (SMEBS) in the early planning phases for architects. The stages of the research are outlined in Figure 1. In the first stage (Section 2) we analyzed the literature about building performance tools that are a support in planning and comprehensive building sustainability assessment methods (BSAM). The advantages and disadvantages of existing BSAM are explained and the reasons for a simple method for evaluating building sustainability are presented. On this basis a model of structured parameters for building sustainability evaluation in the early design phases is developed (Section 3). For determining the significance of individual parameters in the model experts from the field of sustainable construction are surveyed (Section 4). In the survey, the analytical hierarchy process (AHP), which enables complex decisions to be made by simplifying the decision-making process, is used for allocating parameter weights. The model and acquired parameters’ weights (Section 5) are used to develop a SMEBS, which allows a quick evaluation of the extent to which the demands of sustainable building are fulfilled. Based on these results the architect can optimize the design project accordingly. It is made as an Excel based tool and is intended for use in the local context (Section 6).
Figure 1. Workflow diagram.
2.
วิธีการประเมินแบบอาคารเพื่อความยั่งยืนในช่วงต้นขั้นตอนการออกแบบสำหรับสถาปนิก
jernej markelj 1 , * , มังจา kitek kuzman 2 เภตรา Gro š elj 2 มาติ zba šนิค senega čนิค 1
1 คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยลูบลิยานา zoisova WAY 12 , 1000 , ลูบลิยานา , สโลวีเนีย zbasnik ; e-mail : Martina . @ . . . . . แอลเจ ศรี
2 ภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางไม้ biotechnical , คณะมหาวิทยาลัยส่ง RO ž na dolina WAY 8 34 , 1000 , ลูบลิยานา , สโลวีเนีย ; อีเมล์ : manja.kuzman@bf.uni-lj.si ( m.k.k. ) ; petra.groselj@bf.uni-lj.si ( PG )
* ผู้เขียนที่จดหมายควรจะ addressed E-mail : jernej.markelj@fa.uni-lj.si ; โทร : 386-1-2000-777 .
แก้ไขภายนอก : Marc A . โรเซน
ได้รับ : 2 กันยายน 2014 ; ในการแก้ไขแบบฟอร์ม : 20 พฤศจิกายน 2014 / ได้รับการยอมรับ :25 พฤศจิกายน 2014 / เผยแพร่ : 2 ธันวาคม 2014
Description : สังคมเปิดมากขึ้นเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน คมชัดกว่า ความต้องการมีการทำเกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานและคุณสมบัติอื่น ๆหมายถึงการผลกระทบของอาคารในสภาพแวดล้อมและผู้คน ซึ่งหมายความว่าสถาปนิกต้องมีดัดแปลงได้อย่างเหมาะสม โซลูชั่น เรียบร้อยแล้วในขั้นตอนการออกแบบก่อนขณะนี้มีมากที่สุดที่มีอิทธิพลต่อผลลัพธ์สุดท้าย เครื่องมือและวิธีการที่ใช้ในปัจจุบันนี้จะเน้นเฉพาะในแต่ละหัวข้อ หรือซับซ้อนเกินไป และดัดแปลงไม่ใช้อิสระโดยสถาปนิก กระดาษที่นำเสนอวิธีที่ง่ายเพื่อประเมินความยั่งยืนของอาคาร ( smebs ) ซึ่งตอบสนองความต้องการเหล่านี้มันมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นเครื่องมือเพื่อช่วยสถาปนิกในช่วงต้นโครงการ ระยะที่เป็นจะช่วยให้มีการประเมินอย่างรวดเร็วของขอบเขตที่ความต้องการของอาคารที่ยั่งยืนจะสำเร็จ วิธีการได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของการศึกษาระหว่างประเทศอาคารยั่งยืน ( bsam ) วิธีการประเมิน และมาตรฐานในด้านนี้ผู้เชี่ยวชาญในการก่อสร้างที่ยั่งยืนได้รับเชิญเพื่อตรวจสอบน้ำหนักในการประเมินค่าใช้กระบวนการลำดับชั้นเชิงวิเคราะห์ ( AHP ) คำตัดสินของพวกเขาสะท้อนให้เห็นถึงลักษณะเฉพาะของสภาพแวดล้อมในท้องถิ่น
คำสำคัญ : อาคาร สถาปนิก ; ความยั่งยืน ; การประเมิน วิเคราะห์กระบวนการลำดับชั้นการเปิด
1 บทนำ
เราจะมีมากขึ้นทราบว่าคุณภาพของการออกแบบอาคาร ลักษณะของการก่อสร้างและการดำเนินงานของอาคารเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดำเนินงานของการพัฒนาอย่างยั่งยืน นี่คือเหตุผลที่ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาหลายวิธีการประเมินอาคารยั่งยืน ( bsam ) ได้รับการพัฒนาทั่วโลก [ 1 ]พวกเขาจะใช้เพื่อประเมินและแสดงคุณภาพของอาคารด้วยความช่วยเหลือของเกณฑ์จากเขตข้อมูลที่แตกต่างกัน เริ่มโดยส่วนใหญ่อยู่ในการประเมินของหัวข้อการใช้พลังงาน เช่น สิ่งแวดล้อม มลภาวะจากการใช้น้ำ และความหลากหลายทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม ใน ปี ล่าสุด กับการพัฒนาและการกำหนดมาตรฐานระหว่างประเทศในพื้นที่นี้bsam มากขึ้นพิจารณาด้านการทํางานด้านเศรษฐกิจ การเข้าถึงและคุณลักษณะทางเทคนิค อาคารมากขึ้นคือการรักษาในทั้งหมดของวงจรชีวิตของมัน : จากขั้นตอนของการได้มาของวัตถุดิบ การผลิต การก่อสร้าง วัสดุและส่วนประกอบ จริงขั้นตอนการก่อสร้างของอาคารการใช้และการบำรุงรักษา และถ้ามีก็ของการรื้อถอนและทิ้ง จากการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมและชัดเจนของอาคารโดยเฉพาะ bsam จะกลายเป็นที่นิยมมากขึ้น และในบางประเทศแม้บังคับ ในการจัดซื้อจัดจ้างภาครัฐ ที่กองทุนจะลงทุนอย่างมีประสิทธิภาพและระดับสูงของความโปร่งใส คือ เรียกร้องห้องของสถาบัน และสถาปนิกและวิศวกรทั่วโลกมากขึ้นแนะนำให้ใช้ bsam ในแนวทางวางแผนโครงการที่ดีที่สุด พวกเขายังเรียกร้องโดยนักลงทุนเอกชนมากมายในโครงการก่อสร้าง ที่เรียกร้องว่าหลักการของการก่อสร้างที่ยั่งยืนอย่างชัดเจน ( และดังนั้นที่สอดคล้องกับเป้าหมายของการพัฒนาที่ยั่งยืนมีการติดตาม )ในบางประเทศใช้ bsam สำหรับโครงการกู้เงินจากกองทุนสาธารณะแล้วบังคับ ในการปฏิบัตินี้ หมายความว่าสถาปนิกต้องปรับแผนโครงการอย่างเหมาะสมแล้วในขั้นตอนการออกแบบก่อน นี้มีมากที่สุด มีอิทธิพลกับผลสุดท้าย ในการออกแบบขั้นตอนแรกที่สำคัญที่สุดในการตัดสินใจที่มีผลต่อการออกแบบอาคารเพื่อความยั่งยืนมีการตั้งค่า :ตำแหน่งและทิศทางของอาคารพัสดุ , รูปแบบ , ประเภทของโครงสร้างด้วยวัสดุ การวางผังภายในอาคารซองจดหมายกับโปร่งใสส่วนเช่นเดียวกับชนิดของระบบทางกลความร้อน , เย็น , การระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศ ในการเพิ่มประสิทธิภาพของโครงการตามหลัก ยั่งยืน การก่อสร้าง และประหยัดพลังงานเหล่านี้ขั้นตอนแรกของการออกแบบควร ประกอบด้วย [ 2 ] :
( 1 ) รูปแบบควรเลือกขึ้นอยู่กับลักษณะ เฉพาะความต้องการการทำงาน , ปฐมนิเทศและแสงแดด , ระบบความร้อนของเป็นและศักยภาพสำหรับการระบายอากาศตามธรรมชาติ .
( 2 ) การออกแบบอาคารน่าจะเหมาะ ( ฉนวนกันความร้อนหน้าต่างเปิด , รัศมีของพื้นที่และแรเงามวลสาร ) และการเลือกใช้งานระบบจะได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษ ( ความร้อน , เย็น , ทางระบาย , collectors พลังงานแสงอาทิตย์ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ )
( 3 ) เครื่องมือสำหรับตรวจสอบความเหมาะสมและประสิทธิภาพของโซลูชั่นการออกแบบควรใช้ ( ซื้อคีย์ข้อมูลเกี่ยวกับการวางแผนอาคารและลักษณะของมันในขั้นตอนของการใช้
)( 4 ) ได้รับผลลัพธ์ที่ควรจะถูกตีความและการออกแบบให้เหมาะตาม ( กลับไปที่ขั้นตอนที่ 1 ) .
ในขั้นตอนที่ทำตามขั้นตอนการออกแบบก่อน ลักษณะบางอย่างสามารถปรับปรุงได้ แต่เพียงในระดับหนึ่ง ควบคู่ไปกับตัวชี้วัดด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ปริมาณพลังงานที่ยั่งยืนจะต้องใช้
6 8777 2014 , การก่อสร้างและการดำเนินงานของอาคารระดับของการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตราย , น้ำใช้ ฯลฯ ก็ยังต้องมีสังคมและเศรษฐศาสตร์ในการประเมินคุณภาพของการออกแบบโซลูชั่น [ 3 , 4 ] : ความอยู่สบายภายในอาคาร การทํางาน รวมต้นทุนตลอดวัฏจักรชีวิตของอาคาร การรวมกลุ่มในชุมชน ประชาชนมีส่วนร่วม และสถานที่ . อย่างไรก็ตามการรักษาควบคุมทุกแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับความยั่งยืน ในการก่อสร้างอาคารและประมาณค่าอิทธิพลของผลลัพธ์สุดท้าย ขณะที่ยังอยู่ในขั้นตอนการออกแบบก่อนจะค่อนข้างท้าทาย ไม่มี ดังนั้นเป็นข้อมูลเครื่องมือที่จะแสดงในลักษณะที่ครอบคลุมวิธีการออกแบบเฉพาะ ที่อยู่ในความหลากหลายของเงื่อนไขที่แตกต่างกันที่สำคัญสำหรับการบรรลุทางออกที่ยั่งยืนมากขึ้น มันควรจะง่ายพอที่จะให้สถาปนิกตัวเองเพื่อดำเนินการประเมินอย่างรวดเร็วของความยั่งยืนของการออกแบบในการวางแผนขั้นตอนเช่น มันก็จะเป็นการช่วยเหลือที่สำคัญสำหรับสถาปนิก ในฐานะผู้นำของอาคารวางแผนทีมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโซลูชั่นการออกแบบในระหว่างกระบวนการ .
วัตถุประสงค์หลักของบทความนี้จึงนำเสนอการพัฒนา ประยุกต์ วิธีการประเมินความยั่งยืนของอาคาร ( smebs ) ในขั้นตอนการวางแผนสำหรับสถาปนิก ขั้นตอนของการวิจัยจะถูกระบุไว้ในรูปที่ 1ในขั้นตอนแรก ( ส่วนที่ 1 ) เราจะทำการวิเคราะห์วรรณกรรมเกี่ยวกับการสร้างเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพที่ช่วยในการวางแผนที่ครอบคลุม และสร้างความยั่งยืนของวิธีการประเมิน ( bsam ) ข้อดีและข้อเสียของ bsam ที่มีอยู่จะอธิบายและเหตุผลวิธีการที่ง่ายสำหรับการประเมินความยั่งยืนอาคารได้แก่บนพื้นฐานนี้เป็นรูปแบบโครงสร้างของพารามิเตอร์สำหรับการประเมินความยั่งยืนอาคารในขั้นตอนการออกแบบก่อนการพัฒนา ( มาตรา 3 ) สำหรับการกำหนดความสำคัญของตัวแปรแต่ละตัวในรูปแบบผู้เชี่ยวชาญจากด้านการก่อสร้างที่ยั่งยืนเป็นหนึ่ง ( มาตรา 4 ) ในการสำรวจกระบวนการลำดับชั้นเชิงวิเคราะห์ ( AHP )ซึ่งจะช่วยให้การตัดสินใจที่ซับซ้อนได้โดยง่ายกระบวนการการตัดสินใจ จะใช้สำหรับการจัดสรรค่าหนัก รูปแบบและได้รับน้ำหนักพารามิเตอร์ ( มาตรา 5 ) จะใช้เพื่อพัฒนา smebs ซึ่งจะช่วยให้การประเมินอย่างรวดเร็วของขอบเขตที่ความต้องการของอาคารที่ยั่งยืนจะสำเร็จขึ้นอยู่กับผลลัพธ์เหล่านี้สถาปนิกสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงการตาม มันเป็นเครื่องมือ Excel ที่ใช้และมีไว้เพื่อใช้ในบริบทท้องถิ่น ( มาตรา 6 )
1 รูป ไดอะแกรมเวิร์กโฟลว์ .
2
การแปล กรุณารอสักครู่..