嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫及應用研究（建筑）

夏  雷，程  文

(哈爾濱工業大學，哈爾濱150001)

[摘  要]嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫是以村鎮建筑基本信息為基礎，內置嚴寒地區村鎮綠色建筑評價標準與實施導則關鍵技術，為綠色建筑設計與建設提供指導和幫助。本研究結合嚴寒地區村鎮綠色化發展的實際需求，探討嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫的基本框架、數據類型、主體功能與拓展應用，以期為綠色建筑標準化設計提供依據，促進綠色建筑

使用管理規范化發展，為全壽命周期綠色建筑項目提供數據分析、決策支持等服務。

[關鍵詞]嚴寒地區；村鎮綠色建筑體系；數據庫；功能應用    [中圖分類號]TU984   

 0  引  言

    綠色建筑體系是人工建筑環境與自然生態環境、社會經濟環境之間相互作用、相互促進所產生的相對穩定的系統。嚴寒地區村鎮建筑能耗量大、資源浪費嚴重，大部分農村居民的節能環保意識淡薄，對綠色建筑沒有明確的概念。因此，建立功能完備、操作性強的數據庫來輔助綠色建筑的推廣與建設、構建綠色建筑體系，對于嚴寒地區村鎮可持續發展具有重要的意義。本文嘗試應用My SQL等軟件搭建嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫，以建筑信息的儲存、維護、管理為基礎，將嚴寒地區村鎮綠色建筑評價標準與實施導則等相關要求與技術落實在數據中；通過對基礎數據提取與計算，將結果與數據庫內置的評價標準進行對比分析，輔助建筑設計、施工管理與使用運營維護，促進信息化、標準化技術在綠色建筑項目中的應用，加強嚴寒地區村鎮建筑信息數據的管理與積累，為綠色建筑的設計、建設與管理

提供技術支持，為嚴寒地區村鎮綠色化、信息化建設奠定基礎。

1  嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫設計

1.1數據庫設計的總體目標

    嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫以推進嚴寒地區村鎮綠色建筑發展，實現村鎮信息化、標準化、綠色化建設為基本目標，以定量分析為技術依托，服務于綠色建筑設計、建設與管理，數據庫設計的總體目標包括如下幾個方面：

    1)嚴寒地區村鎮綠色建筑評價標準與實施導則應用。為配合綠色建筑評價標準與實施導則的推廣與落實，將指導村鎮綠色建筑實踐的技術與設計要點裝入數據庫內，為村鎮綠色建筑項目的實施、綠色建筑的設計與評價提供技術支持。

    2)村鎮建筑數據積累與綠色建筑研究。對村鎮建筑信息進行收集、整理、編碼、儲存管理，便于綠色建筑研究的數據查詢、提取與分析，為綠色建筑研究提供分析數據。

    3)全周期綠色建筑管理。對嚴寒地區村鎮綠色建筑的設計、施工、運營等環節進行數據儲存管理與評價分析，支持嚴寒地區村鎮綠色建筑建設工作的開展。

1.2數據庫的數據組成

    數據采集、輸入和更新維護是數據庫運行、計算與分析評價的基礎，也是數據庫的核心部分。嚴寒地區村鎮綠色建筑體系發展目標基礎與應用數據庫是整合建筑基礎數據、動態管理數據、統計分析數據、評價模型數據的數據庫平臺，其主要數據包括：預先儲存在數據庫中的嚴寒地區村鎮綠色建筑評價標準數據、嚴寒地區村鎮綠色建筑體系實施導則數據、村鎮綠色建筑設計范例，以及需要用戶輸入的氣候、自然環境、人文環境、村鎮現狀建筑特征數據等基礎數據。  ．

1.3數據庫的結構框架

    嚴寒地區不同基質村鎮綠色建筑體系發展目標基礎與應用數據庫以建筑信息的儲存、維護、管理為基礎，通過對基礎數據提取與計算，將結果與數據庫內置的評價標準進行對比分析，輔助建筑設計評價、建設管理與使用維護（見圖1）。

1.4數據庫的技術架構

    本數據庫基于Node．js平臺，后臺采用Express框架和ORM2框架，使用node. js語言編譯，前臺操作界面使用Coffee Script語言編譯，采用Jade模板生成HTML，并通過JSON與后臺交換數據。數據庫使用XAMPP集成環境的My SQL開發，通過PhpMy A dmin進行數據查看與編輯（見圖2）。

2嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫的運行流程與主要功能

2.1數據庫的運行流程

    1)定義數據庫首先要選定數據庫的各類主要參數，如建筑風貌信息包含的結構形式、層數、高度、風格、建造年代、屋頂、墻體、門、窗等參數。利用My SQL所提供的數據定義語言和命令，定義數據庫名、數據模式、索引，通過phpMy Admin搭建的操作平臺為數據分析與評價計算方法的內嵌等應用提供接口。

    2)準備和裝人數據  定義數據庫僅僅建立了數據庫的框架，要建成數據庫還必須裝入大量的基礎數據，通過XAMPP、phpMyAdmin構建WEB框架，采用CoffeeScript語言、JSON等作為數據庫前端開發工具，搭建基于互聯網的操作平臺（見圖3），并對嚴寒地區不同基質村鎮建筑與環境數據進行錄入。為了使建筑信息便于錄入數據庫進行數理分析，數據庫依據建筑特征將建筑信息進行編碼，用戶可以根據調研收集的資料與數據庫中已設定的信息參數進行比對，選擇能正確描述現狀信息的一項。例如對某建筑的屋頂信息進行錄入，在數據庫錄入界面中找到“屋頂”一項，在各子項下拉菜單中選擇對應的數據信息（見圖4），以此類推將該建筑所包含的各項信息錄入數據庫并保存。

    3)應用與計算模組的嵌入  將評定分析標準與計算公式與基礎數據庫進行對接嵌入，在對計算方法與評判參數的設定后，數據庫對儲存的數據進行提取與計算分析，得出既定目標的分析結果。數據庫可以針對嚴寒地區不同基質村鎮現狀建設情況，針對現狀建設較差的項給出建議與設計參考范例。根據建筑風貌信息屬性的不同，由數據庫所得的評定分析結果分為評分性內容、控制性內容、一般統計內容3類。評分性內容是采用數理統計分析的方法對定量信息參數的提取與分析，并與已設定的標準值進行比對，得出相應的得分?？刂菩詢热菔侵该袼着c傳統文化、村莊活力等定性信息參數滿足或不滿足其對應的評價指標內容。一般統計內容是對定性信息參數的歸納總結，即通過對建筑群體布局模式、建筑風格、建筑色彩、特色構件等要素的抽象和概括，得出建筑要素的模式特征及所占樣本比例。

綜上所述，數據庫的運行流程如圖5所示。

2.2數據庫的主要功能

    1)嚴寒地區村鎮建筑信息管理  對村鎮自然環境信息、人文環境信息、開敞空間信息、街道信息、建筑室內外特征信息等進行收集、整理、編碼、儲存管理，便于綠色建筑研究的數據查詢、提取與分析。用戶在基礎數據庫操作操作界面中，通過選擇與輸入的方式將建筑信息逐項錄入。

    2)嚴寒地區村鎮綠色建筑設計指導  數據庫為設計人員提供街道、開敞空間等建筑群體環境設計，建筑風格、色彩、裝飾構件等建筑風貌設計，聲環境、熱環境、光環境、空氣品質等室內環境設計等技術支持。通過對已輸入的村鎮基本信息、建筑外部環境信息、建筑外部特征與室內環境信息等進行統計與評價，評價原則參考嚴寒地區村鎮綠色建筑評價標準，針對評價結果較差的項結合嚴寒地區村鎮綠色建筑實施導則相關內容給出符合不同基質村鎮建設需求的指導建議與參考案例（參考案例需預先儲存于數據庫中）。

    由于嚴寒地區村鎮居住建筑大多由村民自主設計建造，村鎮綠色建筑體系數據庫主要為農村居民提供范例性、標準化的建筑設計方案，供村民選擇參考。此外，用戶在設計過程中可根據需要查看村鎮綠色建筑評價標準相關內容，對方案進行評價，詳盡的評價結果可以幫助設計者更準確的了解整個項目的技術導向和經濟導向。

    3)嚴寒地區村鎮綠色建筑施工與運行管理輔助  綠色建筑施工作為規劃設計的實現過程，是實現綠色建筑的重要環節。建筑在施工過程中會對環境產生污染并影響人類健康，對建筑施工的管理十分重要，因此數據庫提供了對施工過程中降塵措施、降噪措施、廢棄物管理等方面的影響評價。數據庫通過對施工能耗檢測、施工用水檢測、預拌混凝土與現場加工鋼筋損耗等方面的評價，為建筑施工在資源節約方面提供幫助。另外，嚴寒地區村鎮綠色化發展以大量即有建筑綠色化改造為主，因此村鎮綠色建筑體系數據庫在建筑施工上更多的是對建筑改造的施工指導與過程管理，注重施工過程中的檢測。

    綠色建筑的全生命周期包括了建筑的使用管理階段，此階段也是綠色建筑的重要組成部分。嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫通過建立建筑使用管理和能源與資源利用評價模塊，為節能監管、技術管理環境管理以及決策支持等管理業務提供信息服務，以實現綠色建筑運營“四節-環保”的要求。

    4)多平臺綜合應用與拓展數據庫可以將數據內儲存的建筑基本信息、評價標準與建設目標、建筑建設情況統計分析等數據導出SQL、CSV、La Tex、XML等不同的格式，可將其應用于其他綠色建筑分析軟件與平臺上，在仿真平臺上進行可視化表達，為設計與管理人員提供綠色建筑設計輔助服務。

3  嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫的應用分析

    選擇黑龍江省海林市新安朝鮮族鎮作為數據庫的應用案例，選取新安鎮鎮區、光明屯、西安村作為調研對象，通過問卷調查與拍照的方式獲得建筑與環境特征信息，將獲得的資料進行整理與編碼，錄入數據庫中進行數據的處理與分析。

3.1  新安鎮建筑體系相關數據整理與分析

    通過對調研數據的統計處理，在數據庫分析界面中可以直觀的得到新安鎮建筑體系相關統計信息（見圖6）。對統計數據進行提取與總結，新安鎮現狀建設特征主要有：

    1)建筑外部環境嚴寒地區冬季寒冷干燥，西北風盛行，因此新安鎮村莊建筑的規劃布局多為行列式、大間距、南北單一朝向，以獲取最大日照。街道空間信息中，主要道路路面寬度為6～10 m，高寬比(H：D)介于1：3~1：4之間，空間感受較為開敞，居民往往會更多的體會空間的細部，如村委會、廣場、標牌、路燈、雕塑等。次要道路路面寬度為4~6m，高寬比多為1：2。宅間道路高寬比接近1：1．空間感受私密性強，路面寬度為3~·4 m，常為近端路（見圖7）。所調研的村莊內，主要道路和次要道路的路面硬化率達到81. 67%，宅間道路的路面硬化率僅為9. 33%。開敞空間面積在1 000～2 000m²．高：寬為1：3～1：4，能形成良好的空間界定；新安鎮農村居民對廣場使用活動主要為休閑交往、文體娛樂、農業生產服務三大類。

    2)庭院  庭院與建筑的布局關系大致分為前院式、后院式、內院式、前后院式、側院式5種，主要功能有種植、儲物、交往活動等。圍墻是圍合庭院空間、形成街道空間的主要界面，材質、高度與形式是數據庫統計的主要信息。新安鎮村莊庭院圍墻材質主要包括石材、磚、木材、金屬等，高度往往不超過1.5 m，以便于采光與通風。

    3)建筑新安鎮建筑具有鮮明的朝鮮民族特色，其中建筑屋頂形式最具代表性（見圖8）。建筑立面上，南向窗戶開口大，窗墻面積比多為40%~60%；北向開口小，窗墻面積比多為20%~40%。建筑色彩上，由于暖色的視覺與心理效應有助于營造溫暖的環境氛圍，因此新安鎮建筑色彩多以暖色為主，如紅屋頂搭配黃色墻面。由于自組織建設的模式，新安鎮缺乏對建筑的施工管理與運行管理。受經濟條件的限制，建筑內對節水器具、太陽能設備的使用和對生物質能源利用、資源的再利用等方面也很不到位。因此，對于建筑的能源與資源利用、施工與運行管理方面的數據匱乏。

3.2  新安鎮綠色建筑設計與建設指導

    通過內置的評價標準與各評價項目權重的設置，數據庫可以對新安鎮現狀建筑外部環境、建筑室內環境、能源與資源利用、施工管理、運行管理5個方面分別進行評價分析以及對5個方面進行綜合評價（見圖9），并根據現狀建設情況給出綠色化設計與改造的建議。評價得分設定為1~5分，評價結果依次設定為“很差、較差、一般、良好、優秀”，數據庫通過對基礎數據的統計與計算，將得分直接轉換成評價結果顯示在界面上（見圖6）。在對新安鎮建筑各項性能的評價結果中可以看出，能源與資源利用（0.8分）、施工管理（0.6分）、運行管理（0.9分）3個方面很差，建筑室內環境（1.4分）現狀較差，這與嚴寒地區村鎮建筑多由村民自發建設、缺少相關管理與指導密切相關。針對上述新安鎮建設現狀較差與很差的項，數據庫能夠以文字與圖相結合的形式有針對性地給出設計指導與建議，以幫助建筑綠色

化改造、指導新建建筑的設計、施工與管理。如通過建筑設計的優化來改善室內環境中，坡屋頂的設計在避免屋頂積水、積雪的同時，有效的增加室內可用空間，更利于建筑的保溫；在能源與資源的利用改進方面，嚴寒地區村鎮建筑可充分利用日照充足的優勢，采取被動式太陽能利用技術，滿足冬季建筑室內供暖的要求，降低成本的同時減少供暖對環境的污染（見圖10）。

4結  語

    嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫的建設，嘗試了對農村建筑信息的歸類、提取、編碼，直觀的反映出農村建筑特征，通過分析與評定方法的嵌入設定，為信息的處理與應用提供支撐；實現了綠色建筑設計施工、運營維護的全生命周期建筑信息數據和資源的整合，對嚴寒地區村鎮信息化、標準化、綠色化建設具有重要的推動和促進作用；形成了適用于嚴寒地區村鎮發展的信息平臺，為嚴寒地區村鎮綠色建筑的設計與研究、提升改造、建設與管理提供了信息服務與技術支持。

    嚴寒地區村鎮綠色建筑體系數據庫的開發與應用目前處于起步階段，在軟件平臺與數據管理維護上仍需要進一步的完善，與其他綠色建筑分析系統的接口研究還需繼續探索。隨著數據庫平臺開發的不斷成熟與完備，數據庫將最大的滿足不同使用功能要求，不斷更新與拓展，為綠色建筑項目提供更全面的服務。