基于低碳環(huán)保概念的建筑設(shè)計模式研究

蔡　軍

(武漢東藝建筑設(shè)計有限公司，湖北 武漢　430000)

0　引言

基于低碳環(huán)保概念下的建筑設(shè)計理念在經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要作用，同時也為建筑設(shè)計持續(xù)發(fā)展提供了切實可行的指導(dǎo)與保護作用。其核心思想是在保證建筑對象安全實用的前提下，對建筑過程中各個方面與環(huán)節(jié)的建筑耗能進行模型預(yù)測與實際監(jiān)控，加強對可再生資源的利用；目的在于兼顧建筑物的實用與安全性，促進與加強綠色能源的循環(huán)利用，維持建筑施工所在地生態(tài)環(huán)境的平衡，實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展。

1　綠色低碳建筑概念及階段劃分

綠色低碳建筑可分為廣義和狹義兩個概念：狹義概念主要涉及在建筑的施工過程中盡可能最大限度地節(jié)約建筑資源(材料、能源、水、地等資源)、盡量減少高污染高排放的能源利用，對使用過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢水等有毒有害物質(zhì)要嚴(yán)格控制排放量以保護環(huán)境減少污染。廣義概念主要涉及建筑在其全壽命周期內(nèi)盡可能最大限度地節(jié)約建筑資源(材料、能源、水、地等資源)，減少不可再生能源的利用率，增加可再生綠色能源的使用比例，減少環(huán)境污染[1]。具體實施主要包括5個方面：

1)規(guī)劃設(shè)計階段，結(jié)合地理位置及自然環(huán)境盡可能的利用自然通風(fēng)、采光，選擇綠色設(shè)計方案；

2)施工階段，盡可能使用綠色環(huán)保建材、設(shè)備和綠色施工工藝；

3)建筑使用階段，使用節(jié)能環(huán)保的空調(diào)、通風(fēng)和照明系統(tǒng)等能耗設(shè)備，以降低使用能耗做到持續(xù)性環(huán)保節(jié)能；

4)拆除階段，采用多種手段回收再利用建筑廢棄物，提高回收再利用比例；

2　綠色低碳理念在建筑設(shè)計中的體現(xiàn)

設(shè)計師在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時就應(yīng)該秉承綠色節(jié)能的理念，對建筑的選址、選材以及材料回收整個流程都要減少傳統(tǒng)化石能源的使用量，對溫室氣體與有害氣體(二氧化碳、二氧化硫等)的排放要在設(shè)計初期就制定量化的減排計劃和方案。在規(guī)劃城市的建設(shè)與交通發(fā)展時，不應(yīng)盲目追求規(guī)模擴張與城市面積的擴大，而應(yīng)當(dāng)堅持和貫徹低碳環(huán)保的理念，科學(xué)合理的利用自然資源，降低建筑對于城市的影響度，做到可持續(xù)性發(fā)展。

3　綠色低碳概念下的建筑設(shè)計方向

3.1　優(yōu)選綠色建筑材料

建筑與裝修過程中使用的大多數(shù)建材都會對環(huán)境造成負面影響，例如混凝土所揮發(fā)的氡氣與人造板材所釋放的甲醛都對環(huán)境與人體造成不良的影響，嚴(yán)重的還會直接導(dǎo)致使用者致癌幾率的大幅提高。因此選擇新型環(huán)保節(jié)能材料，既可以降低施工中產(chǎn)生的環(huán)境污染和生產(chǎn)能耗，還有利于提高建筑施工質(zhì)量與進度，實現(xiàn)低碳設(shè)計理念?？紤]到建材成本的因素，在條件允許的情況下應(yīng)當(dāng)盡可能選擇可再生、可循環(huán)利用的材料以實現(xiàn)低污染、低排放、低能耗的目標(biāo)，在源頭上減少對環(huán)境的污染和人體健康的危害[3]。

3.2　合理有效的利用空間

在設(shè)計建筑戶型時，對使用空間的實用性、功能性和靈活性要充分考慮，同時還應(yīng)當(dāng)考慮到建筑隨著時間的推移而帶來功能變更的可能性?；诰G色低碳理念的設(shè)計，合理布局和設(shè)置建筑空間不僅可以有效延長建筑物的使用壽命，同時在施工過程中可有效的減少建筑垃圾，有效的降低建設(shè)成本和能源消耗，大范圍的采用這種設(shè)計理念將對經(jīng)濟效益和社會效益產(chǎn)生積極和顯著的推動和促進效果。

3.3　自然采光的設(shè)計

建筑采光設(shè)計是低碳建筑設(shè)計中的重要組成部分，對實現(xiàn)建筑的低碳節(jié)能具有重要意義同時也起著至關(guān)重要的作用。增大建筑物對自然光的采光面積，延長自然采光時間將顯著的降低建筑耗電量。因此在設(shè)計時要依據(jù)所處地理位置、日照時長、陰雨天比例等客觀條件，對建筑間距、朝向以及樓層配置進行合理的布置，以期達到延長采光時間并增大采光面積的節(jié)能目的。在細節(jié)設(shè)計方面應(yīng)避免建筑外表面朝向冬季主導(dǎo)的風(fēng)向；照明設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑采光面積與時長確定位置以實現(xiàn)互為輔助相輔相成的目的；使用LED光源在大量實踐中已被證明是更節(jié)能環(huán)保的照明解決方案，降低建筑電力消耗也是近年來實現(xiàn)綠色低碳的主要手段[4]。

3.4　遮陽設(shè)計

遮陽設(shè)計主要包括建筑外立面窗內(nèi)遮陽、外立面窗外遮陽、雙層中空玻璃夾百葉遮陽、建筑與植被相互搭配遮陽等方式。在南方夏季溫度較高地區(qū)可以避免熱量散射與輻射作用。合理有效的遮陽方式在實際使用中可增強建筑對外部氣候的利用，達到保持室內(nèi)穩(wěn)定良好環(huán)境的目的。

3.5　圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑節(jié)能設(shè)計中墻體的保溫效果起著至關(guān)重要的作用，有效的墻體保溫可以大幅度的降低建筑的使用能源成本。因此在進行環(huán)保低碳設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)對外立面內(nèi)墻使用保溫層技術(shù)，選用泡沫板、巖棉板、膠粉聚苯顆粒等材料，提高外墻熱阻值以起到保溫隔熱的作用。在采樣統(tǒng)計分析中發(fā)現(xiàn)建筑中門窗的保溫和隔熱效果最差，大量的熱交換在門窗處進行，導(dǎo)致維持室內(nèi)溫度環(huán)境所需能耗增加。因此，在門窗的設(shè)計中使用鋁合金斷熱結(jié)構(gòu)輔以雙層中空玻璃能夠明顯的提高氣密性以及隔熱隔音效果。

3.6　提升能源利用率、使用清潔能源

根據(jù)建筑所在地區(qū)的自然資源情況，合理運用可再生的能源。不同的地域?qū)ㄖ挠媚芊绞酱嬖谥艽蟮牟町?，在設(shè)計過程中需要考慮到地域差異對于建筑能耗的影響，盡量利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源，減少空氣中廢棄物的排放。例如：在夏季與冬季溫差較大地區(qū)，可使用太陽能集熱裝置以及熱泵熱水系統(tǒng)，這樣既滿足了用戶對基本用水的需求，還能夠大幅度降低用戶的熱水用能及經(jīng)濟負擔(dān)；而在北方地區(qū)則需要充分考慮對太陽能和風(fēng)能的開發(fā)利用，降低能耗并減少對環(huán)境的影響；在西部地區(qū)可利用豐富的太陽能資源，采用光伏發(fā)電的方式降低用電能耗。在建筑設(shè)計時應(yīng)當(dāng)將利用可再生能源的設(shè)計思想放在優(yōu)先考慮的位置，以達到降低能耗以及減少環(huán)境污染的作用。

4　低碳建筑評價指標(biāo)體系

在實際應(yīng)用中需要具體的量化指標(biāo)區(qū)分綠色低碳建筑與普通建筑的不同與差異。綠色低碳建筑實質(zhì)上是指建筑在使用和維護的過程中盡量減少對能源的消耗，而普通建筑在能源消耗上并沒有具體的節(jié)能措施。因此應(yīng)當(dāng)深入建筑使用和維護的具體細節(jié)以便對能耗進行定量計算，然后將結(jié)果量化為“碳量”，在此量化基礎(chǔ)上即可進行各種設(shè)計方案的比對評價和選擇。

魚排粉總磷含量最小值為3.6%，而部分俄羅斯白魚粉樣本的總磷含量大于3.6%。如果以總磷含量作為小型魚全魚魚粉和魚排粉的判別依據(jù)，則可以發(fā)現(xiàn)，俄羅斯白魚粉中含有部分魚排粉。進口魚粉總磷含量與魚粉總磷含量分布重疊，其總磷含量小于3.0%；國產(chǎn)魚粉總磷含量也是全部小于3.0%。

4.1　評價體系的基本功能

低碳建筑評價體系是建立在對各項重要評價指標(biāo)的篩選，選取對建筑低碳起關(guān)鍵作用的因素，通過數(shù)學(xué)模型對評價對象進行量化評價，從而得到對評價對象數(shù)量化結(jié)果。評價指標(biāo)體系著眼于建筑全壽命周期的角度，從多方面收集建筑各階段狀況的量化數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)模型中將收集的數(shù)據(jù)進行分析和推演，將得到的結(jié)果用于綜合評定低碳建筑各影響因素間的和諧性和協(xié)調(diào)性，以嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和方法全方位體現(xiàn)低碳建筑的優(yōu)越程度[5]。

4.2　建立評價體系原則

建立評價體系的過程會出現(xiàn)很多困難，為了最大程度保證評價結(jié)果的客觀性、公正性，同時兼具科學(xué)性和有效性，就需要制定一套完整的規(guī)則進行約束。構(gòu)建的評價指標(biāo)體系需要包含技術(shù)、施工、管理、維護等多個方面和全壽命周期的各個階段，在構(gòu)建指標(biāo)體系的過程中應(yīng)遵循以下原則：

1)可操作性原則。

構(gòu)建評價體系要建立在綜合考察技術(shù)實施手段、地區(qū)經(jīng)濟條件以及周邊生態(tài)環(huán)境等客觀因素的基礎(chǔ)上，從實用性需求出發(fā)做到獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)的可持續(xù)性和可操作性，以確保實現(xiàn)評價體系的應(yīng)用價值。

2)全面性原則。

低碳建筑評價過程中會涉及到技術(shù)、經(jīng)濟以及環(huán)境等各方面因素。由于各因素間關(guān)系錯綜復(fù)雜，相互影響，因此評價過程中需要在充分理解和結(jié)合各單項指標(biāo)的基礎(chǔ)上做出系統(tǒng)的綜合評價，力求做到對評價對象的狀況和基本特征得到全面、客觀和科學(xué)的結(jié)論。

3)邏輯科學(xué)性原則。

評價體系建立過程中應(yīng)當(dāng)避免在指標(biāo)描述過程中出現(xiàn)不明確和歧義的現(xiàn)象，保證指標(biāo)意義的唯一性。因此在描述過程中首先要明確對象，對對象按照預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則進行分類劃分，以保證對象的各項指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)制定與劃分上的一致性，保證指標(biāo)體系在邏輯上的科學(xué)合理性。

4)靈活性原則。

評價體系的構(gòu)建過程中需要合理掌握其復(fù)雜程度和處理深度，在保證評價結(jié)果準(zhǔn)確性和客觀性的基礎(chǔ)上盡量保持實際操作過程中的靈活性與高效率，過多過細的指標(biāo)會影響體系執(zhí)行結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性，無法體現(xiàn)評價對象的重點影響因素從而導(dǎo)致體系失效。

5　結(jié)語

基于低碳環(huán)保的建筑設(shè)計理念可以有效地節(jié)能減排，是促進我國經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展的重要組成。建筑行業(yè)應(yīng)當(dāng)貫徹低碳環(huán)保的設(shè)計理念，做好低碳建筑項目各個環(huán)節(jié)的管理工作，加強項目的監(jiān)督和檢查，健全項目管理模式，促進我國低碳建筑項目的發(fā)展和進步。