严寒地区村镇绿色建筑体系数据库及应用研究（建筑）

夏  雷，程  文

(哈尔滨工业大学，哈尔滨150001)

[摘  要]严寒地区村镇绿色建筑体系数据库是以村镇建筑基本信息为基础，内置严寒地区村镇绿色建筑评价标准与实施导则关键技术，为绿色建筑设计与建设提供指导和帮助。本研究结合严寒地区村镇绿色化发展的实际需求，探讨严寒地区村镇绿色建筑体系数据库的基本框架、数据类型、主体功能与拓展应用，以期为绿色建筑标准化设计提供依据，促进绿色建筑

使用管理规范化发展，为全寿命周期绿色建筑项目提供数据分析、决策支持等服务。

[关键词]严寒地区；村镇绿色建筑体系；数据库；功能应用    [中图分类号]TU984   

 0  引  言

    绿色建筑体系是人工建筑环境与自然生态环境、社会经济环境之间相互作用、相互促进所产生的相对稳定的系统。严寒地区村镇建筑能耗量大、资源浪费严重，大部分农村居民的节能环保意识淡薄，对绿色建筑没有明确的概念。因此，建立功能完备、操作性强的数据库来辅助绿色建筑的推广与建设、构建绿色建筑体系，对于严寒地区村镇可持续发展具有重要的意义。本文尝试应用My SQL等软件搭建严寒地区村镇绿色建筑体系数据库，以建筑信息的储存、维护、管理为基础，将严寒地区村镇绿色建筑评价标准与实施导则等相关要求与技术落实在数据中；通过对基础数据提取与计算，将结果与数据库内置的评价标准进行对比分析，辅助建筑设计、施工管理与使用运营维护，促进信息化、标准化技术在绿色建筑项目中的应用，加强严寒地区村镇建筑信息数据的管理与积累，为绿色建筑的设计、建设与管理

提供技术支持，为严寒地区村镇绿色化、信息化建设奠定基础。

1  严寒地区村镇绿色建筑体系数据库设计

1.1数据库设计的总体目标

    严寒地区村镇绿色建筑体系数据库以推进严寒地区村镇绿色建筑发展，实现村镇信息化、标准化、绿色化建设为基本目标，以定量分析为技术依托，服务于绿色建筑设计、建设与管理，数据库设计的总体目标包括如下几个方面：

    1)严寒地区村镇绿色建筑评价标准与实施导则应用。为配合绿色建筑评价标准与实施导则的推广与落实，将指导村镇绿色建筑实践的技术与设计要点装入数据库内，为村镇绿色建筑项目的实施、绿色建筑的设计与评价提供技术支持。

    2)村镇建筑数据积累与绿色建筑研究。对村镇建筑信息进行收集、整理、编码、储存管理，便于绿色建筑研究的数据查询、提取与分析，为绿色建筑研究提供分析数据。

    3)全周期绿色建筑管理。对严寒地区村镇绿色建筑的设计、施工、运营等环节进行数据储存管理与评价分析，支持严寒地区村镇绿色建筑建设工作的开展。

1.2数据库的数据组成

    数据采集、输入和更新维护是数据库运行、计算与分析评价的基础，也是数据库的核心部分。严寒地区村镇绿色建筑体系发展目标基础与应用数据库是整合建筑基础数据、动态管理数据、统计分析数据、评价模型数据的数据库平台，其主要数据包括：预先储存在数据库中的严寒地区村镇绿色建筑评价标准数据、严寒地区村镇绿色建筑体系实施导则数据、村镇绿色建筑设计范例，以及需要用户输入的气候、自然环境、人文环境、村镇现状建筑特征数据等基础数据。  ．

1.3数据库的结构框架

    严寒地区不同基质村镇绿色建筑体系发展目标基础与应用数据库以建筑信息的储存、维护、管理为基础，通过对基础数据提取与计算，将结果与数据库内置的评价标准进行对比分析，辅助建筑设计评价、建设管理与使用维护（见图1）。

1.4数据库的技术架构

    本数据库基于Node．js平台，后台采用Express框架和ORM2框架，使用node. js语言编译，前台操作界面使用Coffee Script语言编译，采用Jade模板生成HTML，并通过JSON与后台交换数据。数据库使用XAMPP集成环境的My SQL开发，通过PhpMy A dmin进行数据查看与编辑（见图2）。

2严寒地区村镇绿色建筑体系数据库的运行流程与主要功能

2.1数据库的运行流程

    1)定义数据库首先要选定数据库的各类主要参数，如建筑风貌信息包含的结构形式、层数、高度、风格、建造年代、屋顶、墙体、门、窗等参数。利用My SQL所提供的数据定义语言和命令，定义数据库名、数据模式、索引，通过phpMy Admin搭建的操作平台为数据分析与评价计算方法的内嵌等应用提供接口。

    2)准备和装人数据  定义数据库仅仅建立了数据库的框架，要建成数据库还必须装入大量的基础数据，通过XAMPP、phpMyAdmin构建WEB框架，采用CoffeeScript语言、JSON等作为数据库前端开发工具，搭建基于互联网的操作平台（见图3），并对严寒地区不同基质村镇建筑与环境数据进行录入。为了使建筑信息便于录入数据库进行数理分析，数据库依据建筑特征将建筑信息进行编码，用户可以根据调研收集的资料与数据库中已设定的信息参数进行比对，选择能正确描述现状信息的一项。例如对某建筑的屋顶信息进行录入，在数据库录入界面中找到“屋顶”一项，在各子项下拉菜单中选择对应的数据信息（见图4），以此类推将该建筑所包含的各项信息录入数据库并保存。

    3)应用与计算模组的嵌入  将评定分析标准与计算公式与基础数据库进行对接嵌入，在对计算方法与评判参数的设定后，数据库对储存的数据进行提取与计算分析，得出既定目标的分析结果。数据库可以针对严寒地区不同基质村镇现状建设情况，针对现状建设较差的项给出建议与设计参考范例。根据建筑风貌信息属性的不同，由数据库所得的评定分析结果分为评分性内容、控制性内容、一般统计内容3类。评分性内容是采用数理统计分析的方法对定量信息参数的提取与分析，并与已设定的标准值进行比对，得出相应的得分。控制性内容是指民俗与传统文化、村庄活力等定性信息参数满足或不满足其对应的评价指标内容。一般统计内容是对定性信息参数的归纳总结，即通过对建筑群体布局模式、建筑风格、建筑色彩、特色构件等要素的抽象和概括，得出建筑要素的模式特征及所占样本比例。

综上所述，数据库的运行流程如图5所示。

2.2数据库的主要功能

    1)严寒地区村镇建筑信息管理  对村镇自然环境信息、人文环境信息、开敞空间信息、街道信息、建筑室内外特征信息等进行收集、整理、编码、储存管理，便于绿色建筑研究的数据查询、提取与分析。用户在基础数据库操作操作界面中，通过选择与输入的方式将建筑信息逐项录入。

    2)严寒地区村镇绿色建筑设计指导  数据库为设计人员提供街道、开敞空间等建筑群体环境设计，建筑风格、色彩、装饰构件等建筑风貌设计，声环境、热环境、光环境、空气品质等室内环境设计等技术支持。通过对已输入的村镇基本信息、建筑外部环境信息、建筑外部特征与室内环境信息等进行统计与评价，评价原则参考严寒地区村镇绿色建筑评价标准，针对评价结果较差的项结合严寒地区村镇绿色建筑实施导则相关内容给出符合不同基质村镇建设需求的指导建议与参考案例（参考案例需预先储存于数据库中）。

    由于严寒地区村镇居住建筑大多由村民自主设计建造，村镇绿色建筑体系数据库主要为农村居民提供范例性、标准化的建筑设计方案，供村民选择参考。此外，用户在设计过程中可根据需要查看村镇绿色建筑评价标准相关内容，对方案进行评价，详尽的评价结果可以帮助设计者更准确的了解整个项目的技术导向和经济导向。

    3)严寒地区村镇绿色建筑施工与运行管理辅助  绿色建筑施工作为规划设计的实现过程，是实现绿色建筑的重要环节。建筑在施工过程中会对环境产生污染并影响人类健康，对建筑施工的管理十分重要，因此数据库提供了对施工过程中降尘措施、降噪措施、废弃物管理等方面的影响评价。数据库通过对施工能耗检测、施工用水检测、预拌混凝土与现场加工钢筋损耗等方面的评价，为建筑施工在资源节约方面提供帮助。另外，严寒地区村镇绿色化发展以大量即有建筑绿色化改造为主，因此村镇绿色建筑体系数据库在建筑施工上更多的是对建筑改造的施工指导与过程管理，注重施工过程中的检测。

    绿色建筑的全生命周期包括了建筑的使用管理阶段，此阶段也是绿色建筑的重要组成部分。严寒地区村镇绿色建筑体系数据库通过建立建筑使用管理和能源与资源利用评价模块，为节能监管、技术管理环境管理以及决策支持等管理业务提供信息服务，以实现绿色建筑运营“四节-环保”的要求。

    4)多平台综合应用与拓展数据库可以将数据内储存的建筑基本信息、评价标准与建设目标、建筑建设情况统计分析等数据导出SQL、CSV、La Tex、XML等不同的格式，可将其应用于其他绿色建筑分析软件与平台上，在仿真平台上进行可视化表达，为设计与管理人员提供绿色建筑设计辅助服务。

3  严寒地区村镇绿色建筑体系数据库的应用分析

    选择黑龙江省海林市新安朝鲜族镇作为数据库的应用案例，选取新安镇镇区、光明屯、西安村作为调研对象，通过问卷调查与拍照的方式获得建筑与环境特征信息，将获得的资料进行整理与编码，录入数据库中进行数据的处理与分析。

3.1  新安镇建筑体系相关数据整理与分析

    通过对调研数据的统计处理，在数据库分析界面中可以直观的得到新安镇建筑体系相关统计信息（见图6）。对统计数据进行提取与总结，新安镇现状建设特征主要有：

    1)建筑外部环境严寒地区冬季寒冷干燥，西北风盛行，因此新安镇村庄建筑的规划布局多为行列式、大间距、南北单一朝向，以获取最大日照。街道空间信息中，主要道路路面宽度为6～10 m，高宽比(H：D)介于1：3~1：4之间，空间感受较为开敞，居民往往会更多的体会空间的细部，如村委会、广场、标牌、路灯、雕塑等。次要道路路面宽度为4~6m，高宽比多为1：2。宅间道路高宽比接近1：1．空间感受私密性强，路面宽度为3~·4 m，常为近端路（见图7）。所调研的村庄内，主要道路和次要道路的路面硬化率达到81. 67%，宅间道路的路面硬化率仅为9. 33%。开敞空间面积在1 000～2 000m²．高：宽为1：3～1：4，能形成良好的空间界定；新安镇农村居民对广场使用活动主要为休闲交往、文体娱乐、农业生产服务三大类。

    2)庭院  庭院与建筑的布局关系大致分为前院式、后院式、内院式、前后院式、侧院式5种，主要功能有种植、储物、交往活动等。围墙是围合庭院空间、形成街道空间的主要界面，材质、高度与形式是数据库统计的主要信息。新安镇村庄庭院围墙材质主要包括石材、砖、木材、金属等，高度往往不超过1.5 m，以便于采光与通风。

    3)建筑新安镇建筑具有鲜明的朝鲜民族特色，其中建筑屋顶形式最具代表性（见图8）。建筑立面上，南向窗户开口大，窗墙面积比多为40%~60%；北向开口小，窗墙面积比多为20%~40%。建筑色彩上，由于暖色的视觉与心理效应有助于营造温暖的环境氛围，因此新安镇建筑色彩多以暖色为主，如红屋顶搭配黄色墙面。由于自组织建设的模式，新安镇缺乏对建筑的施工管理与运行管理。受经济条件的限制，建筑内对节水器具、太阳能设备的使用和对生物质能源利用、资源的再利用等方面也很不到位。因此，对于建筑的能源与资源利用、施工与运行管理方面的数据匮乏。

3.2  新安镇绿色建筑设计与建设指导

    通过内置的评价标准与各评价项目权重的设置，数据库可以对新安镇现状建筑外部环境、建筑室内环境、能源与资源利用、施工管理、运行管理5个方面分别进行评价分析以及对5个方面进行综合评价（见图9），并根据现状建设情况给出绿色化设计与改造的建议。评价得分设定为1~5分，评价结果依次设定为“很差、较差、一般、良好、优秀”，数据库通过对基础数据的统计与计算，将得分直接转换成评价结果显示在界面上（见图6）。在对新安镇建筑各项性能的评价结果中可以看出，能源与资源利用（0.8分）、施工管理（0.6分）、运行管理（0.9分）3个方面很差，建筑室内环境（1.4分）现状较差，这与严寒地区村镇建筑多由村民自发建设、缺少相关管理与指导密切相关。针对上述新安镇建设现状较差与很差的项，数据库能够以文字与图相结合的形式有针对性地给出设计指导与建议，以帮助建筑绿色

化改造、指导新建建筑的设计、施工与管理。如通过建筑设计的优化来改善室内环境中，坡屋顶的设计在避免屋顶积水、积雪的同时，有效的增加室内可用空间，更利于建筑的保温；在能源与资源的利用改进方面，严寒地区村镇建筑可充分利用日照充足的优势，采取被动式太阳能利用技术，满足冬季建筑室内供暖的要求，降低成本的同时减少供暖对环境的污染（见图10）。

4结  语

    严寒地区村镇绿色建筑体系数据库的建设，尝试了对农村建筑信息的归类、提取、编码，直观的反映出农村建筑特征，通过分析与评定方法的嵌入设定，为信息的处理与应用提供支撑；实现了绿色建筑设计施工、运营维护的全生命周期建筑信息数据和资源的整合，对严寒地区村镇信息化、标准化、绿色化建设具有重要的推动和促进作用；形成了适用于严寒地区村镇发展的信息平台，为严寒地区村镇绿色建筑的设计与研究、提升改造、建设与管理提供了信息服务与技术支持。

    严寒地区村镇绿色建筑体系数据库的开发与应用目前处于起步阶段，在软件平台与数据管理维护上仍需要进一步的完善，与其他绿色建筑分析系统的接口研究还需继续探索。随着数据库平台开发的不断成熟与完备，数据库将最大的满足不同使用功能要求，不断更新与拓展，为绿色建筑项目提供更全面的服务。