低碳概念下的建筑設(shè)計(jì)策略運(yùn)用

梁效銘，李錫濤

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 低碳理念在建筑設(shè)計(jì)中的必要性分析

1.1 低碳設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路

低碳綠色理念是目前建筑行業(yè)發(fā)展最重要的指導(dǎo)思想之一，建筑企業(yè)都在積極進(jìn)行低碳設(shè)計(jì)的研究，響應(yīng)國(guó)家綠色低碳發(fā)展的號(hào)召，提高工程建設(shè)水平。對(duì)建筑工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)是龍頭，是項(xiàng)目最重要的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響工程項(xiàng)目的水平。設(shè)計(jì)單位應(yīng)順應(yīng)創(chuàng)新趨勢(shì)，在設(shè)計(jì)階段全過(guò)程中融入低碳理念，促進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)劃和方案在后期施工階段發(fā)揮作用，提高企業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 在設(shè)計(jì)階段引入創(chuàng)新低碳理念可以提高經(jīng)濟(jì)效益

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市居民的生活質(zhì)量也日益提高，人們開(kāi)始對(duì)居住的生態(tài)、健康、環(huán)保等方面提出要求。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用新材料和新技術(shù)，進(jìn)行綠色、節(jié)能設(shè)計(jì)，貫徹低碳理念，將更高標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新型項(xiàng)目推向市場(chǎng)，吸引更多消費(fèi)者，可以大大提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 低碳設(shè)計(jì)的基本要求和原則

2.1 優(yōu)化能源組合

在基于低碳理念進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證建筑的低碳環(huán)保，合理使用光伏、風(fēng)能等新型綠色能源。經(jīng)過(guò)對(duì)能源的優(yōu)化組合，控制建筑項(xiàng)目的整體碳排放量，降低污染，減少對(duì)自然環(huán)境的影響。

2.2 能源節(jié)約

在引入綠色能源的同時(shí)，還需要考慮能源的節(jié)約問(wèn)題?？梢詫w溫度設(shè)計(jì)作為低碳設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)師綜合考慮建筑的通風(fēng)及保溫性能，基于低碳理念，利用自然風(fēng)及太陽(yáng)光，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溫度的調(diào)控。同時(shí)，應(yīng)盡可能使用新型節(jié)能環(huán)保建材，降低建筑在后期使用時(shí)能源的消耗，達(dá)到節(jié)能效果。

2.3 健康環(huán)保

在選擇建筑材料時(shí)，需遵循綠色環(huán)保的要求，盡可能選擇天然材料。同時(shí)，設(shè)計(jì)師要熟悉建材的特性和功能，避免有害材料的使用；即使是某些天然物質(zhì)，使用前也必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)處理，質(zhì)量等方面要符合國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 低碳理念下建筑設(shè)計(jì)策略應(yīng)用研究

低碳理念下的建筑設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)階段（見(jiàn)圖1），綜合應(yīng)用綠色建筑技術(shù)、新能源材料和新型環(huán)保建材，有效降低能源消耗和污染物排放，為人們營(yíng)造生態(tài)、宜居建筑空間的建筑設(shè)計(jì)。

圖1 低碳建筑結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 充分考慮陽(yáng)光和熱量需求

基于低碳理念的建筑設(shè)計(jì)，在初級(jí)階段就需要設(shè)計(jì)師充分考慮項(xiàng)目所處的地理位置及環(huán)境，依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際光照要求，通過(guò)計(jì)算模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光的充分利用，將陽(yáng)光最大化應(yīng)用在室內(nèi)采光和采暖中。設(shè)計(jì)師要充分結(jié)合建筑的朝向、樓間距、建筑地理位置、建筑周邊環(huán)境影響等因素進(jìn)行綜合考量。例如，在夏季，為了降低建筑吸收的熱量，可以在屋頂設(shè)置自動(dòng)化的遮陽(yáng)棚，阻擋烈日的暴曬。合理規(guī)劃通風(fēng)系統(tǒng)，將建筑內(nèi)的熱量排出，盡量減少室內(nèi)空調(diào)的使用，降低能耗。冬季時(shí)，通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、層次和布局的合理調(diào)整，增大陽(yáng)光照射面積，幫助保持室內(nèi)溫度[2]。

3.2 規(guī)劃節(jié)能低碳空間

低碳理念需要滲透到建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。建筑在具有完整使用功能的同時(shí)，還需要將建筑與生態(tài)環(huán)境融為一體，實(shí)現(xiàn)建筑與自然的和諧發(fā)展，使建筑既不破壞自然環(huán)境，又與自然環(huán)境相得益彰。同時(shí)，要科學(xué)控制建筑面積，減少建筑資源的消耗。建筑空間的有效利用不僅可以延長(zhǎng)建筑的使用壽命，還可以減少建筑資源的浪費(fèi)。規(guī)劃節(jié)能低碳空間可以降低能耗，實(shí)現(xiàn)低碳設(shè)計(jì)。

3.3 合理使用綠色建筑技術(shù)

為了優(yōu)化建筑內(nèi)外環(huán)境，對(duì)室內(nèi)環(huán)境問(wèn)題，如溫度、采光、空氣質(zhì)量等進(jìn)行合理規(guī)劃?？照{(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度會(huì)讓人感覺(jué)舒適，但長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)身體健康產(chǎn)生影響，而且空調(diào)系統(tǒng)的耗電量很大。因此，為了營(yíng)造舒適的自然居住環(huán)境，溫度、采光、空氣流通都可以充分利用自然能源，滿(mǎn)足居民的日常生活需要。室外環(huán)境應(yīng)與建筑的地理位置相結(jié)合，設(shè)計(jì)應(yīng)合理，保證建筑的自然通風(fēng)和自然采光。在施工過(guò)程中，可采用新型保溫材料避免室內(nèi)溫度上升。同時(shí)，應(yīng)盡可能分析當(dāng)?shù)貧夂蜃兓畲蠡镁G色再生能源，實(shí)現(xiàn)綠色建筑的基本理念。

3.4 合理選擇綠色建筑材料

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用低碳理念，積極使用新型綠色環(huán)保建材是必不可少的一部分。綠色環(huán)保建材可以減少對(duì)環(huán)境的污染和能源的消耗。在傳統(tǒng)的建筑工程中，設(shè)計(jì)和施工階段選擇的材料很多都含有甲醛、一氧化碳等有毒污染物，對(duì)環(huán)境和人身安全產(chǎn)生威脅。同時(shí)，傳統(tǒng)的工程材料應(yīng)用性能與現(xiàn)今不斷研發(fā)的新型建材相比有較大差距。為了滿(mǎn)足工程規(guī)劃建設(shè)需求，設(shè)計(jì)師大都會(huì)通過(guò)增加建材數(shù)量的方法，導(dǎo)致大量建材的使用，產(chǎn)生了更多建筑垃圾，無(wú)論是使用填埋還是燃燒的方式處理，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

因此，必須選擇新型綠色建筑材料，實(shí)現(xiàn)材料的良性循環(huán)應(yīng)用。例如，新材料保溫板和防水材料等。這些新材料既可以滿(mǎn)足建筑質(zhì)量的要求，減少能源消耗，控制環(huán)境污染，還能使設(shè)計(jì)師充分利用項(xiàng)目周邊資源，提高資源利用率，減少材料消耗和浪費(fèi)，保證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3.5 建筑外形設(shè)計(jì)優(yōu)化

在低碳理念下，建筑設(shè)計(jì)需要注重建筑外形的優(yōu)化。例如，在外墻設(shè)計(jì)中，積極引入新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，降低能耗，滿(mǎn)足節(jié)能減排的要求。在墻面造型中，材料的選擇、形狀和色彩的合理搭配應(yīng)考慮能量的利用。在屋頂建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，屋頂綠化的種植方式既能防止夏季高溫，又能起到冬季保溫的作用，同時(shí)起到美化環(huán)境的效果。在窗戶(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，窗墻比的設(shè)計(jì)多選擇中空玻璃和鋁框的窗戶(hù)進(jìn)行保溫，這不僅符合室內(nèi)照明和采暖的設(shè)計(jì)要求，還可以有效控制能耗，滿(mǎn)足低碳理念。建筑外形優(yōu)化設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑能耗。設(shè)計(jì)師必須積極借鑒國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)案例，加強(qiáng)低碳理念在建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用。

3.6 基于低碳設(shè)計(jì)，增大空間利用率

人們對(duì)建筑空間有不同的需求，為了減少碳排放和環(huán)境污染，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮不同功能空間的不同需求。具體建造中，首先要以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，注重建筑空間的安全性和舒適性，其次要控制工程項(xiàng)目的整體造價(jià)。采取合理方式提高建筑空間利用效率是提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。在人口密集、可用地相對(duì)較少的地區(qū)，通過(guò)靈活設(shè)計(jì)不同的建筑空間，可以解決這一問(wèn)題。

3.7 科學(xué)使用綠色能源

現(xiàn)代低碳建筑設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)乜稍偕Y源，結(jié)合自然地理?xiàng)l件，科學(xué)選擇節(jié)能體系，合理利用能源。設(shè)計(jì)師要考慮到建筑的保溫性，積極探索在建筑供暖過(guò)程中使用新能源的可能性，進(jìn)而降低能耗，控制環(huán)境污染和二氧化碳排放。在建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，科學(xué)利用可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，高效利用清潔可再生的太陽(yáng)能、風(fēng)能等，實(shí)施建筑低能耗工程，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，提高建筑設(shè)計(jì)的整體水平。

3.8 建筑智能化、數(shù)字化設(shè)計(jì)

在實(shí)踐中，無(wú)論是簡(jiǎn)單的建筑結(jié)構(gòu)形式還是復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)形式，面對(duì)當(dāng)前日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，整體設(shè)計(jì)難度在不斷增大。在應(yīng)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)時(shí)，滿(mǎn)足低碳設(shè)計(jì)理念，要積極利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、BIM技術(shù)等新興數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)構(gòu)建智能設(shè)計(jì)框架系統(tǒng)，以建設(shè)項(xiàng)目為目標(biāo)，對(duì)設(shè)計(jì)方案和建筑信息模型進(jìn)行直觀展示，便于設(shè)計(jì)師調(diào)查和對(duì)比分析設(shè)計(jì)方案，探討方案是否符合低碳建筑的價(jià)值。建筑智能化設(shè)計(jì)可以從樓宇控制系統(tǒng)入手，進(jìn)行節(jié)能減排，這對(duì)低碳理念在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用具有很高的借鑒價(jià)值，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該從資金和技術(shù)人才等方面給予有效支持。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在遵循低碳設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，利用規(guī)劃手段，結(jié)合綠色能源，依托綠色建筑技術(shù)和綠色建材進(jìn)行建筑空間的數(shù)字化、智能化節(jié)能改造和設(shè)計(jì)，可從根本上降低建筑物的能耗，提高資源循環(huán)利用率，打造科學(xué)、合理的低碳節(jié)能建筑空間。