基于低碳節(jié)能理念下建筑設(shè)計(jì)方法與技術(shù)初探

文/王紅亮 保定維民建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 河北保定 071051

在建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用低碳概念能夠有效的降低建筑的資源消耗和能源的消耗，而且能夠嚴(yán)格的控制在建筑過程中產(chǎn)生的廢棄物、廢氣以及廢水的排放量，能夠進(jìn)一步控制二氧化碳的排放量，以達(dá)到改善環(huán)境的目的。在建筑設(shè)計(jì)的過程中科學(xué)合理的使用各種高效科技節(jié)能減排技術(shù)，通過使用綠色材料為居民提供一個(gè)舒適、綠色和健康的生活環(huán)境。因此，在建筑設(shè)計(jì)中重視低碳概念的應(yīng)用，以促進(jìn)我國建筑事業(yè)的發(fā)展，對(duì)生態(tài)環(huán)境起到更好的保護(hù)作用。

1、建筑設(shè)計(jì)低碳理念

在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，由于經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，很多建筑設(shè)計(jì)不盡合理，人們生活的空間非常狹窄，且生活環(huán)境相對(duì)過于“現(xiàn)代化”，綠化環(huán)節(jié)沒有做好、建筑結(jié)構(gòu)過于緊湊、采光情況較差、建材過于廉價(jià)導(dǎo)致建筑質(zhì)量差等現(xiàn)象層出不窮，且越大的城市這種現(xiàn)象越明顯，其發(fā)展與現(xiàn)代化低碳理念背道而馳。建筑設(shè)計(jì)低碳理念并不單單指低碳材料的使用，同時(shí)也包括很多方面，如舒適的生活環(huán)境、節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)、成本控制、能源優(yōu)化等。低碳最主要的是節(jié)能設(shè)計(jì)，一方面要節(jié)約能源，使用節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，降低建筑的能耗，另一方面是要優(yōu)化能源組合，通過合理運(yùn)用新型能源降低礦產(chǎn)資源的消耗量，同時(shí)降低空氣中的有害氣體的排放。此外，低碳建筑設(shè)計(jì)要注重健康的環(huán)境，必須要對(duì)建筑內(nèi)部的溫度、結(jié)構(gòu)、適度、通風(fēng)、采光、采暖等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證人們生活環(huán)境的舒適和健康。由此可見，低碳理念在建筑設(shè)計(jì)中貫穿著始終，其對(duì)促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展有著重要作用，且在保護(hù)環(huán)境方面的作用十分明顯。

2、低碳節(jié)能理念下的建筑特點(diǎn)

2.1 環(huán)保特色

建筑的出現(xiàn)需要以實(shí)用性為基礎(chǔ)，而融入低碳節(jié)能理念之后能在充分利用工程建設(shè)區(qū)域各項(xiàng)條件的基礎(chǔ)上，將建筑設(shè)計(jì)成為不僅擁有地方特色更具有環(huán)保理念的建筑，有效改善以往那種千篇一律的設(shè)計(jì)情況，充分融入建筑的藝術(shù)特性，讓人們享受更為舒適、環(huán)保的人居環(huán)境。

2.2 較強(qiáng)適應(yīng)性

擁有低碳節(jié)能理念的建筑適應(yīng)性非常強(qiáng)，隨著低碳節(jié)能理念的融入，改變了傳統(tǒng)類型建筑不與外界相溝通的狀態(tài)，使其更加貼近自然，充分利用自然環(huán)境條件來對(duì)建筑自身進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，適應(yīng)人們居住要求，創(chuàng)造更有利的人居環(huán)境。

2.3 深化環(huán)保理念

建筑設(shè)計(jì)過程中融入低碳節(jié)能理念可以充分深化環(huán)保理念，提升人們的環(huán)保意識(shí)，讓人們?cè)谙硎苁孢m、高效的人居環(huán)境同時(shí)將低碳節(jié)能理念傳播給更多的人，同時(shí)在建筑全壽命周期中，將低碳環(huán)保理念發(fā)揮到極致，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、選材施工到整體拆除，全部都考慮到低碳節(jié)能理念的應(yīng)用，將其貫徹到建筑全壽命周期當(dāng)中去。

2.4 提升節(jié)能環(huán)保效果

低碳節(jié)能建筑擁有較低的資源消耗，不但在建筑施工過程中擁有耗能低特點(diǎn)，同時(shí)在建筑投入使用后能大大減少能源消耗和污染物的產(chǎn)生，部分地區(qū)甚至提出了零能耗零污染的新型低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì)理念。

3、基于低碳節(jié)能理念下建筑設(shè)計(jì)方法

3.1 建筑墻體設(shè)計(jì)中節(jié)能措施的應(yīng)用

建筑墻體設(shè)計(jì)中節(jié)能措施的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面：一方面，墻體材料的節(jié)能設(shè)計(jì)。新時(shí)期，建筑節(jié)能材料的使用主要體現(xiàn)在近些年出現(xiàn)的高層建筑或者超高層建筑，與傳統(tǒng)墻體設(shè)計(jì)不同，目前采用新型的建筑墻體材料不僅能夠原有建筑墻體材料“冬暖夏涼”的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化，使其轉(zhuǎn)型升級(jí)為復(fù)合型保溫材料，并在其表面設(shè)計(jì)了玻璃纖維網(wǎng)，在這種雙重機(jī)制下，建筑墻體材料能夠在寒冷氣候條件下能夠?qū)臻g內(nèi)部的溫度進(jìn)行密閉保存，有效避免建筑空間內(nèi)部溫度的泄露，而在炎熱氣候條件下，與嚴(yán)寒天氣作用相反，建筑外層材料能夠有效低于長時(shí)間光照所產(chǎn)生的熱量，這種新型建筑墻體節(jié)能保溫材料的應(yīng)用，在一定程度上打破了傳統(tǒng)建筑材料的浪費(fèi)現(xiàn)象，降低了建筑本身對(duì)能源的消耗；另一方面，墻體傳熱面積的節(jié)能設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)建筑墻體傳熱面積是一個(gè)很大的系數(shù)，新型節(jié)能措施下的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)墻體的傳熱面進(jìn)行調(diào)整，有效降低建筑整體傳熱系數(shù)，在某種程度上環(huán)節(jié)了建筑物在綜合保溫方面的壓力。

3.2 建筑門窗設(shè)計(jì)中節(jié)能措施的應(yīng)用

建筑節(jié)能的同時(shí)，室內(nèi)環(huán)境如何達(dá)到最佳宜居效果，是當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中備受關(guān)注的話題。而建筑門窗在整個(gè)應(yīng)用過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，無論是安裝技術(shù)、性能要求還是產(chǎn)品材料，都是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和宜居環(huán)境的關(guān)鍵所在。在建筑門窗設(shè)計(jì)中，常見的節(jié)能措施分為以下幾種：首先，對(duì)建筑工程中所有的門窗面積以及建筑立面單元面積間的比值進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與規(guī)劃，一般情況下，建筑在東、西、南、北等四個(gè)方位中的穿墻比一般超過20%、30%、35%；其次，做好門窗的密閉性，并盡可能地提高其氣密性，以達(dá)到減少冷空氣滲透的目標(biāo)進(jìn)而降低其熱量損耗，通常情況下，建筑外墻的氣密性應(yīng)大于等于4級(jí)，玻璃幕墻的氣密性應(yīng)大于等于3級(jí)；此外，加強(qiáng)新型環(huán)保節(jié)能材料的應(yīng)用，以最大化的減少熱量的損失，從材料上確保門窗的節(jié)能環(huán)保性。

3.3 關(guān)注建筑屋頂部位的節(jié)能設(shè)計(jì)，提升建筑整體能效

建筑屋頂作為最貼近自然的建筑部分，是直接與外部環(huán)境相連接的部分，在建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用低碳節(jié)能理念時(shí)一定不能忘記屋頂?shù)闹匾裕貜?fù)利用屋頂?shù)倪@種優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)新型低碳節(jié)能屋頂，盡可能采用坡形屋頂，有效改善屋頂?shù)姆e水現(xiàn)象，增加建筑使用性能，并選擇隔熱效果良好的材料，或者建設(shè)立體綠化網(wǎng)絡(luò)體系，將建筑屋面設(shè)計(jì)成“空中花園”的同時(shí)，滿足屋頂保溫隔熱設(shè)計(jì)要求，或者擴(kuò)大綠化面積，將墻體和屋面結(jié)合起來實(shí)行綠化，不但可以提升建筑美觀性，還能及時(shí)對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)整。

4、低碳建筑設(shè)計(jì)技術(shù)

現(xiàn)代環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，一系列環(huán)境問題使人們不得不對(duì)居住環(huán)境重新認(rèn)識(shí)，只有充分保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排，遵從自然法則，將低碳節(jié)能理念銘記于心，才能有效改善我們的環(huán)境，建筑設(shè)計(jì)作為建筑行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，必須將低碳節(jié)能理念作為第一要素，在建筑設(shè)計(jì)過程中充分認(rèn)識(shí)低碳節(jié)能理念的作用和地位，采取積極有效的措施，將其貫穿于整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過程中去才是未來建筑行業(yè)發(fā)展的合理方向。

4.1 加強(qiáng)綠色環(huán)保的低碳材料的使用

建筑材料的選擇是低碳建筑的基礎(chǔ)，在進(jìn)行低碳建筑設(shè)計(jì)的過程中，需要以低碳理念為基準(zhǔn)，在使用低碳節(jié)能材料的同時(shí)，還要充分提升建筑材料的使用率。①在滿足建筑質(zhì)量要求的前提下，盡量在設(shè)計(jì)時(shí)使用節(jié)能低碳材料，比如說在保溫施工過程中使用發(fā)泡聚苯乙烯、聚氨酯和玻璃棉等，還可以利用空心砌磚、空心粘土磚和粉煤灰混凝土等節(jié)能材料來進(jìn)行墻體砌筑，這些材料能耗小，而且對(duì)人體和環(huán)境的危害較低；②在設(shè)計(jì)時(shí)盡量提高材料的利用率，減少浪費(fèi)的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)材料的合理配置；③在材料的運(yùn)輸和保存過程要按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行，保證材料的質(zhì)量；④對(duì)余料進(jìn)行有效的回收，實(shí)現(xiàn)再利用。在確認(rèn)材料相互作用的基礎(chǔ)上，選擇低能耗、利用率高的環(huán)保型材料，這樣不僅能夠合理減少建筑成本，更能從根本上緩解污染問題，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 建筑空間的高效利用

提高建筑空間的高效利用，降低單位工程量，可以有效降低能源的消耗，因此，在低碳建筑設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)注重考慮工程的結(jié)構(gòu)空間拓展以及室內(nèi)空間的充分利用。在進(jìn)行人口居住量較大的建筑設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)該重點(diǎn)考慮提升建筑空間的利用率，可以有效控制住房面積標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而可以充分降低建筑物建造過程中的能源消耗。在進(jìn)行低碳建筑設(shè)計(jì)的戶型設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮靈活的、高效的應(yīng)用建筑空間，以及建筑隨著時(shí)間的功能變更的可能性，這樣不僅可以避免產(chǎn)生建筑垃圾，降低建筑費(fèi)用、節(jié)約能源，而且還可以延長建筑物的使用壽命。

4.3 低碳建筑節(jié)能系統(tǒng)的選擇策略

設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮應(yīng)用多種手段和方式提升資源應(yīng)用效率，強(qiáng)化資源的應(yīng)用價(jià)值，從而有效提升建筑的低碳節(jié)能特性。不同區(qū)域氣候環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造都會(huì)存在較大的差異性，所以低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員也應(yīng)考慮到這些因素，保證低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方案的適應(yīng)性。例如：我國北方冬季漫長、寒冷，建筑采暖能源消耗量巨大。設(shè)計(jì)人員可以對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化和改良，對(duì)建筑保溫結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行改造，增強(qiáng)建筑的保溫性能，減少建筑室內(nèi)與室外環(huán)境之間的熱傳遞。這樣可以有效降低建筑采暖能源消耗總量，同時(shí)還可以降低煤炭燃燒的二氧化碳、二氧化硫排放量。還可以考慮應(yīng)用一種新型能源取替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤炭能源，利用新型能源滿足建筑供暖需求，如：地?zé)崮?。?duì)建筑節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行更深層次的優(yōu)化，使得低碳節(jié)能設(shè)計(jì)理念與建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行高度融合。

4.4 低碳建筑自然采光設(shè)計(jì)技術(shù)

在進(jìn)行低碳建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，其中最重要的內(nèi)容之一就是對(duì)建筑的采光效果進(jìn)行設(shè)計(jì)。自然采光主要就是將太陽作為光源，有效的利用太陽光進(jìn)行照明和其他環(huán)節(jié)。主動(dòng)自然采光是利用光纖引導(dǎo)、導(dǎo)管作用以及衛(wèi)星反射等方式進(jìn)行低碳建筑采光設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)常用于地下建筑部分，降低人造光源的設(shè)備投入，充分利用太陽光，降低了能耗；其次是被動(dòng)自然采光系統(tǒng)，被動(dòng)利用太陽光進(jìn)行照明，常用于陰雨天，不必進(jìn)行陽光強(qiáng)弱狀態(tài)變化的考慮，增強(qiáng)了低碳建筑的采光效果。在自然采光規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)建筑物的間距、朝向、環(huán)境、周邊障礙物等可能對(duì)采光設(shè)計(jì)造成影響的因素進(jìn)行充分考慮，另外，還應(yīng)思考建筑照明設(shè)施同室內(nèi)格局的分配、怎樣把自然光引入房間、照明設(shè)備的負(fù)荷區(qū)別、怎樣提高照明設(shè)備的效率等內(nèi)容。自然采光設(shè)計(jì)不但可以確保建筑的節(jié)能低碳，并且還可以使人們感受到自然照明的舒適。

4.5 合理優(yōu)化建筑的建筑形式

低碳概念下的建筑設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)充分的考慮建筑的形式。首先，在墻體構(gòu)造的設(shè)計(jì)中科學(xué)合理的利用太陽。建筑物的墻體保溫性能能夠影響建筑物的技能指標(biāo)，因此，在現(xiàn)代國家建筑的過程中墻體的保溫性能作為建筑的重點(diǎn)。如墻體的構(gòu)造結(jié)構(gòu)、墻體的使用材料以及墻體的顏色都會(huì)影響到建筑的能耗。其次，構(gòu)建立體型的綠化網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)節(jié)能型的屋面。蓄水架空覆土種植屋面是一種有效的屋面隔熱保溫手段，，能夠有效的結(jié)合墻體垂直綠化和屋面的綠化，不僅能夠美化建筑外觀，還能夠有效的利用雨水，起到凈化空氣的作用，合理調(diào)整室內(nèi)室外的溫度和濕度，緩解城市的熱島效應(yīng)。

結(jié)語：

綜上所述，現(xiàn)代化建筑的發(fā)展已經(jīng)離不開低碳理念，在設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)師們必須要立足于低碳、節(jié)能的理念，以人們實(shí)際需求為基礎(chǔ)，充分利用建筑空間和環(huán)境，通過綠色建筑材料打造健康的生活環(huán)境，認(rèn)真分析現(xiàn)實(shí)問題，加強(qiáng)現(xiàn)代化技術(shù)的運(yùn)用，為人們創(chuàng)造更加舒心、健康的生活環(huán)境。

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