低碳理念下的建筑設計探析

摘要：在現(xiàn)代的建筑設計中，低碳節(jié)能建筑的概念越發(fā)成為了主流。相對于傳統(tǒng)的一般性建筑技術，現(xiàn)代的低碳節(jié)能建筑施工技術不再以追求經(jīng)濟效益作為建筑的唯一目的，而是格外注重建筑與生態(tài)環(huán)境相適應，為人們提供更健康、更舒適的生活、工作環(huán)境。

關鍵詞：低碳概念；節(jié)能；建筑設計；應對策略

1.低碳概念下建筑設計的內(nèi)容

低碳建筑的內(nèi)容主要包含：①在建筑的生命周期內(nèi)充分體現(xiàn)減排節(jié)能。將建筑在設計、施工、規(guī)劃等方面充分考慮融合于大自然，盡可能降低對環(huán)境造成的影響，并且聯(lián)系當時所在地的資源氣候、自然環(huán)境等因素為人們提供低耗、舒適的空間。②基于高效、節(jié)能的原則使用土地、材料等。充分實現(xiàn)經(jīng)濟社會效益與環(huán)境效益的和諧統(tǒng)一。③盡量減少對石油、煤等具有污染性的化石能源的應用。④循環(huán)與再使用資源，盡量回收廢棄物。

2.低碳式建筑設計策略

2.1從規(guī)劃設計開始注入低碳理念

在節(jié)能的同時積極開發(fā)應用風能、太陽能、地熱、生物質(zhì)能等可再生能源，優(yōu)化能源結構。建筑物若想實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展必須考慮到長遠的生態(tài)區(qū)域規(guī)劃。北京國奧村集成運用了可再生能源、中水回用、雨洪利用、建筑節(jié)能、綠色建材、生態(tài)景觀、樓宇智能控制等眾多前沿科技，科學規(guī)劃，充分體現(xiàn)“綠色、科技、人文”三大奧運理念。國奧村每年從太陽能和再生水中獲取約6700萬千瓦時能量，相當于減排3.6萬噸標準煤，以先進的規(guī)劃理念設計出了以人為本、健康、舒適、節(jié)能的居住環(huán)境，也為世界遞交了一張綠色名片。

2.2使用新能源與新材料

在低碳式建筑設計的方法之中，通過利用新能源和新材料也是目前較為熱門的方法。其中，利用太陽能、地熱能、風能和生物質(zhì)能等可再生能源；因地制宜，使用周邊工業(yè)項目的余熱、余氣等是當前運用新能源來進行低碳建筑設計的主要方法。在使用新材料方面，運用綠色建材，采用無污染的材料與保溫隔熱涂料等節(jié)能材料，都顯示了新材料在節(jié)能低碳建筑中的重要作用。

2.3優(yōu)化建筑位置及朝向設計

在建筑設計時，首先應該考慮建筑位置對于一座城市的環(huán)境所帶來的影響。因此，要選擇合適恰當?shù)慕ㄖ恢?。同時，通過建筑位置和朝向的考慮，有利于對采光進行充足設計，在采光方面減少電能的耗費，從而將低碳理念得以充分貫徹。在低碳式建筑的設計過程中，應該注重對日照原理的應用，按照太陽高度角做出相關日影響圖，確定冬天時期每天的日照時間，使每幢建筑都能夠最大程度地接收到太陽輻射的熱能，從而確定建筑位置和朝向。在滿足采光條件的前提之下，建筑的南向開窗面積應該盡量增大，而北向和東向的開窗面積則盡量減小，力圖增大采光面積，從而獲得更為充足的光線，減少熱能損失，保證室內(nèi)舒適宜人的環(huán)境溫度。此外，積極采用現(xiàn)代科技成果，使用智能遮陽系統(tǒng)和門窗自動系統(tǒng)，都能夠在一定程度上降低室內(nèi)照明能耗，實現(xiàn)低碳節(jié)約。

2.4外部智能系統(tǒng)的設計

為了實現(xiàn)低碳式建筑設計理念，在滿足用戶使用需要的基礎上，應該進行外部設備的優(yōu)化工作，盡量減少外部設備的運行時間，做到節(jié)約電能和減少電廠大氣污染物排放?？梢越⑵鸨憬莸男畔⒃O施系統(tǒng)、信息化應用系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，讓用戶在建筑內(nèi)便可與外界進行信息交流與應用，例如通過網(wǎng)絡視頻進行遠程辦公、通過智能安防系統(tǒng)了解周邊環(huán)境動態(tài)等方式，最大限度減少交通壓力對人們的影響，以及二氧化碳排放過多對環(huán)境造成的影響。同時，加強對新型能源的利用，通過將太陽能、風能等可再生能源轉化為電能的利用方式。此外，智能安防系統(tǒng)作為建筑外部智能系統(tǒng)中耗能最高的技術，在采用時，應該最大限度優(yōu)化終端節(jié)點的選取，通過事先進行建筑周邊環(huán)境地形、圍墻等方面的勘測，從而實現(xiàn)以最少的終端攝像頭進行全方位、多角度的布控；并合理控制智能安防系統(tǒng)的作業(yè)時間，當用戶在戶外或白天時，可以暫時關閉智能安防系統(tǒng)，以節(jié)省能耗。

2.5優(yōu)化圍護結構墻體設計

為了使低碳式建筑能夠更好地滿足通風、透光、保溫等一系列需求，在圍護結構墻體設計也需要更好的設計優(yōu)化，使其能夠根據(jù)外界條件的變化而變化，從而實現(xiàn)室內(nèi)外物理環(huán)境的良好統(tǒng)一，能源消耗得到很大程度上的降低。目前，圍護結構墻體設計涉及的產(chǎn)品主要有外墻保溫和隔熱、熱物理性能優(yōu)異的外窗和玻璃幕墻、基于相變材料的蓄熱型圍護結構和基于高分子吸濕材料的調(diào)濕型飾面材料等等。此類建筑材料的使用大多應該建立在科學合理的基礎之上，不但可以提高低碳式建筑的使用壽命，而且也節(jié)約了建筑的運行成本。

2.6可再生能源的綜合利用

要想實現(xiàn)建筑的低碳化發(fā)展建設必須多種技術手段同時運用。首先要考慮高度節(jié)能設計，其次優(yōu)化能源利用方式、多使用可再生能源、開發(fā)應用新技術新材料，這些都是關鍵的因素。

2.6.1節(jié)能系統(tǒng)的選擇

由于地區(qū)的差異，建筑的能耗也是不同的，對于不同地區(qū)能源利用方式也應該是不同的。比如北方城市采暖主要依靠煤炭，對煤炭的需求量最大，所以在建造時應加強保溫設計，同時開發(fā)替代性能源也迫在眉睫，盡量縮減碳排放。南方城市的耗電比重較高，所以應盡量讓建筑本身具有良好的隔熱通風功能，在遮陽設計時也應考慮耗電低的方式。改善能源結構，開發(fā)利用新型清潔能源，是建筑低碳設計的必然趨勢。

2.6.2可再生能源的綜合利用

對于一個建筑的全部使用周期而言，應充分考慮外界清潔能源的利用，滿足建筑與環(huán)境之間的辨證關系。其中對太陽能的利用是主要利用手段。英國Graylingwell社區(qū)通過將太陽能光電版和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)使二氧化碳不再排放，燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)設備為整個小區(qū)提供暖氣和熱水，并且還有多余電量供給電網(wǎng)或臨近區(qū)域。

2.6.3新技術開發(fā)

1）從水資源入手變廢為寶

目前，全球都處于水資源缺階段，所以應將節(jié)水策略與水環(huán)境系統(tǒng)設計有機結合起來。對水進行充分綜合利用，降低城市耗水量，這樣既能降低處理城市污水的能耗，又能減少排放的污水對水源的污染，從而節(jié)能減。天津公館項目成功應用“污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)”，實現(xiàn)冷暖及生活熱水的三聯(lián)供，且該系統(tǒng)不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，環(huán)保效益顯著。

2）建筑成為環(huán)境調(diào)節(jié)器

人們也一直在探索如何在降低能耗、利用可再生能源的同時同步改善現(xiàn)有的自然環(huán)境。日本的“零排放住宅”，外墻表面的裝飾材料“TAFCLEAR-E”超親水涂料可以起到墻體自凈、凈化空氣的作用。涂料中的“光解酶”成分，經(jīng)過太陽照射后釋放出的活性氧可以分解大氣中的氮氧化物。

2.7低碳設計理念的推廣與建立

豐富的經(jīng)驗通常是通過其他人的評價與自身的不斷總結得來的。通過對反饋信息的匯總最終可以為設計提供創(chuàng)新。比如在新材料新技術的推廣應用上，單從感覺上判斷節(jié)能的效果是不夠的，然而通過一個有效的評價機制，獲得科學的證實，從經(jīng)濟、環(huán)保等多方面綜合判斷其應用價值。

3.結語

低碳的經(jīng)濟核心就是創(chuàng)新的能源技術與減排技術、制度與產(chǎn)業(yè)結構的創(chuàng)新以及人類生存發(fā)展觀念的轉變。中國還需要一段很長時間的現(xiàn)代城市化進程，只有選擇減排節(jié)能的低碳概念發(fā)展模式，防止使用狹窄的眼光看待能源、交通、建筑等問題，考慮整體生態(tài)系統(tǒng)的合作協(xié)同，構建低碳建筑排放系統(tǒng)，重視建設過程中的任一控制與降低建筑排放碳的環(huán)節(jié)，逐漸形成一個持續(xù)循環(huán)的發(fā)展模式，才能對城市中的發(fā)展問題進行有效解決。

參考文獻：

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