低碳建筑設(shè)計(jì)中易忽視的問(wèn)題及項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路

朱雪巖

（上海同建強(qiáng)華建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200092）

0 引言

近年來(lái)，低碳節(jié)能概念在社會(huì)上得到了普遍認(rèn)同，人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)正在逐漸增強(qiáng)，建筑設(shè)計(jì)也迎來(lái)了設(shè)計(jì)思想的更迭，低碳成為建筑設(shè)計(jì)界的熱門詞匯。與任何新生事物一樣，低碳設(shè)計(jì)在正確的執(zhí)行道路上充滿波折，如今，低碳建筑設(shè)計(jì)具體指的是什么，怎樣做才對(duì)，要做到什么程度等，還存在不小的爭(zhēng)議。

1 低碳建筑、生態(tài)建筑和綠色建筑的內(nèi)涵和異同

低碳建筑是指能耗低、對(duì)環(huán)境污染小的建筑。低碳建筑的理念既反映在建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也反映在施工運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，保證建筑建設(shè)的低能耗、低污染、低排放、重環(huán)保。在建筑建成使用時(shí)，折算下來(lái)的碳排放指標(biāo)也較低。在建筑完成使用后的拆除，依然可以達(dá)到上述“三低一重”。低碳建筑的衡量標(biāo)準(zhǔn)是建筑的全生命周期碳排放。

生態(tài)建筑是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境，運(yùn)用生態(tài)學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)的基本原理和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，合理組織建筑與其他相關(guān)因素之間的關(guān)系，使建筑與自然環(huán)境之間成為一個(gè)有機(jī)的生態(tài)結(jié)合體。同時(shí)，生態(tài)建筑具有良好的室內(nèi)氣候條件和較強(qiáng)的生物氣候調(diào)節(jié)能力，以滿足人們居住環(huán)境舒適要求，使人、建筑與自然生態(tài)環(huán)境之間形成一個(gè)良性循環(huán)系統(tǒng)。

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)能夠節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處的高質(zhì)量建筑[1]。

上述3個(gè)定義的基本內(nèi)涵相同，互有補(bǔ)充，各有側(cè)重和不同之處。這3個(gè)定義對(duì)于建筑設(shè)計(jì)師的現(xiàn)實(shí)意義在于，從3個(gè)角度審視了建筑設(shè)計(jì)是否是真的實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)低碳，并從環(huán)境到建筑自循環(huán)再到建筑的全生命周期碳排放進(jìn)行考慮，以免偏向任何一面。建筑設(shè)計(jì)師可以清晰地在設(shè)計(jì)創(chuàng)作中貫徹相關(guān)理念，避免為了建筑某個(gè)階段或某個(gè)方面的低碳設(shè)計(jì)而忽視了其全周期的整體低碳設(shè)計(jì)，例如，某些建筑設(shè)計(jì)師集中注意力控制建筑使用期的碳排放，而忽視了建設(shè)期和拆除期的碳排放。

2 低碳建筑設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

建筑設(shè)計(jì)從定性地考慮建筑能耗問(wèn)題，到開始定性定量地計(jì)算建筑節(jié)能，直到如今低碳建筑評(píng)分指標(biāo)越來(lái)越細(xì)化。在我國(guó)，低碳建筑設(shè)計(jì)走過(guò)了一條快速發(fā)展的道路，但直至今日，我國(guó)還沒(méi)有專門的低碳建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，低碳設(shè)計(jì)概念和相關(guān)要求在建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中的體現(xiàn)主要集中在國(guó)家或地方的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家或地方的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)規(guī)范這兩大規(guī)范之中。因?yàn)闆](méi)有具體的低碳建筑設(shè)計(jì)規(guī)范指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作，加上建筑設(shè)計(jì)思潮發(fā)展變化太快，廣大建筑設(shè)計(jì)師在落實(shí)低碳設(shè)計(jì)時(shí)，既沒(méi)有具體規(guī)范指引，又缺乏足夠的案例研究，更多基于設(shè)計(jì)師個(gè)體對(duì)于低碳設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，由此而產(chǎn)生了良莠不齊的設(shè)計(jì)結(jié)果，造成了不少的設(shè)計(jì)誤區(qū)和錯(cuò)誤。

3 低碳建筑設(shè)計(jì)中的誤區(qū)或常見錯(cuò)誤

3.1 沒(méi)有因地制宜地進(jìn)行低碳建筑設(shè)計(jì)

不同地區(qū)有其本身固有的氣候地形特點(diǎn)，建筑設(shè)計(jì)師往往沒(méi)有仔細(xì)研究，而直接引用了在其他地方能夠成功，但實(shí)際上與本地環(huán)境不相符的設(shè)計(jì)。

地源熱泵技術(shù)是在20世紀(jì)初期提出并逐漸成熟的地下淺層能源利用技術(shù)，通過(guò)輸入少量的高品位能源（電能）實(shí)現(xiàn)由低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移，具有只消耗1 kW·h能量就可以得到4 kW·h以上熱/冷量的優(yōu)勢(shì)[2]。地源熱泵技術(shù)在歐美國(guó)家被廣泛使用，按理說(shuō)，我國(guó)也應(yīng)順理成章地廣泛引進(jìn)，但實(shí)際上在我國(guó)的很多地區(qū)是不適合采用該技術(shù)的。因?yàn)榈卦礋岜眉夹g(shù)依賴于地?zé)岷退Y源，而這兩項(xiàng)資源在我國(guó)很多地方都較為匱乏，若盲目廣泛使用地源熱泵技術(shù)會(huì)造成地?zé)岷退Y源的進(jìn)一步減少。當(dāng)這地?zé)岷退Y源減少時(shí)，為了彌補(bǔ)損失，必然會(huì)增加其他方面的碳排放。

木材是建材中的一個(gè)大類。在林木資源豐富而建筑較小型、房屋需求量不是特別大的地方，因木材可以快速再生，所以其生產(chǎn)符合低碳理念（雖然木材建筑不一定低碳，因?yàn)檫€涉及節(jié)能、維護(hù)消耗等，和地理氣候條件等密切相關(guān)）。但是在我國(guó)，林木資源并不豐富，房屋的需求量大，自有林木資源的再生速度遠(yuǎn)抵不上其消耗量，同時(shí)，林木的種植養(yǎng)護(hù)也需要大量的高碳能源，因此我國(guó)的木材生產(chǎn)屬于高碳產(chǎn)業(yè)。

3.2 低碳設(shè)計(jì)時(shí)只聚焦于使用階段

如今不少建筑設(shè)計(jì)師只關(guān)注建筑使用階段的碳排放，而忽視其他階段的碳排放。建筑全周期的低碳排放為：建筑全生命周期總碳排放=生產(chǎn)施工碳排放+使用時(shí)期碳排放+拆除時(shí)期碳排放。其中，生產(chǎn)施工碳排放=建材/設(shè)備生產(chǎn)碳排放+運(yùn)輸碳排放+施工安裝碳排放，建材/設(shè)備生產(chǎn)碳排放=建材設(shè)施上游廠家碳排放+自身生產(chǎn)碳排放。

根據(jù)目前情況推算，建筑在使用時(shí)期碳排放約占全生命周期的70%~90%，但其他階段也不可忽視，尤其是當(dāng)建筑施工階段的碳排放達(dá)到25%以上時(shí)，必須引起建筑設(shè)計(jì)師重視。同時(shí)，施工階段過(guò)高的碳排放，往往還說(shuō)明獲得這些生產(chǎn)物資的潛在實(shí)際碳排放遠(yuǎn)大于目前得到的碳排放數(shù)據(jù)，因?yàn)榻ú暮驮O(shè)備在生產(chǎn)上游獲取原材料階段的碳排放和未來(lái)為了修復(fù)環(huán)境而需要付出的碳排放被忽視了[3]。

常見的典型設(shè)計(jì)錯(cuò)誤有：建筑設(shè)計(jì)師為了滿足當(dāng)?shù)卣囊恍┲笜?biāo)要求，如廣泛使用太陽(yáng)能光伏板，因而無(wú)視日照、建筑朝向是否恰當(dāng)，在建筑外立面或屋頂安裝光伏板。但是在此過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師并沒(méi)有計(jì)算光伏板生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的碳排放（獲取硅材等原材料和生產(chǎn)加工設(shè)備時(shí)的碳排放）和建筑使用期節(jié)約的碳排放比值。若不能高效使用低碳節(jié)能技術(shù)，實(shí)際上就等于額外產(chǎn)生了這些技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，增加了社會(huì)碳總排放量。

4 建筑設(shè)計(jì)師在具體項(xiàng)目低碳設(shè)計(jì)中的中心思想和思路

4.1 低碳建筑設(shè)計(jì)的中心思想

（1）深刻理解各項(xiàng)節(jié)能低碳技術(shù)和產(chǎn)品，因地制宜，具體問(wèn)題具體分析。

（2）建立基于全周期低碳排放的建筑設(shè)計(jì)理念，精算各項(xiàng)低碳技術(shù)產(chǎn)出投入比，計(jì)算公式為：低碳技術(shù)產(chǎn)出投入比=使用該項(xiàng)技術(shù)建筑全周期節(jié)約的碳排放/（使用該技術(shù)的建材/設(shè)備生產(chǎn)碳排放+拆除階段的碳排放）。建議以該比值不小于2作為該技術(shù)可以考慮使用的底線。

4.2 低碳建筑設(shè)計(jì)的思路

4.2.1 因地制宜利用自然因素

建筑設(shè)計(jì)自始至終是人與自然的協(xié)調(diào)問(wèn)題，低碳設(shè)計(jì)可以且完全可以利用好的自然因素有陽(yáng)光、自然通風(fēng)和當(dāng)?shù)氐奈锂a(chǎn)。

（1）低碳設(shè)計(jì)中陽(yáng)光的應(yīng)用。太陽(yáng)是地球大部分能量的來(lái)源，太陽(yáng)能是當(dāng)前建筑應(yīng)用最廣泛的新能源，在建筑物光能充足的部位放置光伏板，吸收光能轉(zhuǎn)化為電能，既可利用太陽(yáng)能來(lái)替代建筑物一部分電能，也可以將該電能并入配電網(wǎng)。除此之外，將太陽(yáng)能作為建筑光源的利用也是非常重要的。設(shè)計(jì)中應(yīng)努力把光線引導(dǎo)到建筑空間內(nèi)部，光線的引入不僅可以解決建筑采光問(wèn)題，也可創(chuàng)作出良好的建筑空間效果，如建筑大師安藤忠雄的作品——光的教堂、古埃及阿斯旺的阿布辛拜勒神廟等。光線引入既可以是直接引入，也可以是間接引入，如通過(guò)中庭等空間直接引入光源。同時(shí)，還可利用相關(guān)技術(shù)在建筑中引入光線，例如，在日本的地下空間開發(fā)中，常用光導(dǎo)纖維或者多重的鏡面將室外光引入建筑地下空間，既節(jié)能，又打破了地下空間固有的壓抑感。設(shè)計(jì)中利用好光線，既要考慮光線對(duì)于建筑單體的影響，也要考慮建筑群體互相之間的影響，控制建筑間距、建筑走向、與周邊環(huán)境的關(guān)系等，以保證建筑單體充足的日照和采光。用自然光能代替人工照明，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，使之創(chuàng)造出建筑空間的藝術(shù)性，減少建筑碳排放，這是建筑設(shè)計(jì)師首先要考慮的問(wèn)題。

（2）低碳設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的應(yīng)用。我國(guó)古代有天人合一的建筑設(shè)計(jì)理念，因此，我國(guó)的古典園林院落均具有通風(fēng)良好的特性。如今，在現(xiàn)代建筑風(fēng)潮的更迭下，天人合一理念在建筑設(shè)計(jì)界逐漸被淡忘。建筑設(shè)計(jì)普遍優(yōu)先采用空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)而非自然通風(fēng)（在超高層建筑和某些特殊高層建筑中，因技術(shù)原因，只能采用空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)）。從建筑外立面設(shè)計(jì)角度而言，采用空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有了開窗對(duì)立面的影響，可以簡(jiǎn)單地處理外立面，設(shè)計(jì)時(shí)候比較方便，但是若深入分析，現(xiàn)代建筑也能做到兼顧外立面和自然通風(fēng)。利用好自然風(fēng)，將極大地減少暖通空調(diào)的能耗。利用自然通風(fēng)應(yīng)用減少能耗的例子如下：①合理利用中庭，利用熱濁空氣上升的原理，從建筑上部把熱濁氣排出。②為建筑設(shè)置必需的層高和凈高，改善氣悶的感覺(jué)，減少空調(diào)使用。③商辦類公共建筑采用變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)時(shí)，外機(jī)位置若較閉塞，在設(shè)計(jì)時(shí)，上下樓板可以預(yù)留通風(fēng)口，形成拔風(fēng)效應(yīng)，減少空調(diào)外機(jī)負(fù)擔(dān)也避免了空調(diào)機(jī)老化更新的碳排放。

（3）低碳設(shè)計(jì)中當(dāng)?shù)匚锂a(chǎn)的應(yīng)用。如果建筑所在地有特定的可作為建材的物產(chǎn)，都應(yīng)將其評(píng)判為低碳物產(chǎn)。低碳物產(chǎn)對(duì)于節(jié)能的作用顯而易見，但這需要建筑設(shè)計(jì)師具有創(chuàng)新精神。例如，日本建筑大師隈巖吾在他的設(shè)計(jì)中利用了日本林木多的特點(diǎn)，使用木材和竹子作為建材，完美地結(jié)合了建筑的生態(tài)低碳性和美學(xué)性，提出建筑要力求突出當(dāng)?shù)匚幕吞攸c(diǎn)非常值得肯定。隈巖吾近期的作品——東京奧運(yùn)主會(huì)場(chǎng)，原設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)是著名的扎哈團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)非?，F(xiàn)代，采用了3D造型金屬板，但造價(jià)昂貴超支嚴(yán)重，東京奧委會(huì)被迫換隈巖吾團(tuán)隊(duì)作為建筑設(shè)計(jì)單位，最后作品就是現(xiàn)在的以木結(jié)構(gòu)觀感為特色的場(chǎng)館，造價(jià)不到扎哈設(shè)計(jì)的一半。另外一些如東京奧運(yùn)會(huì)新聞發(fā)布廳等配套建筑，直接采用了裝配式木結(jié)構(gòu)，更是用后即可拆除回收，充分體現(xiàn)了低碳設(shè)計(jì)原則。

扎哈團(tuán)隊(duì)和隈巖吾的設(shè)計(jì)在這個(gè)項(xiàng)目中，雖然提供了一樣的功能，不分高低的藝術(shù)性，或許使用期間的碳排放也是一樣的，但如果考慮建設(shè)過(guò)程和回收過(guò)程，顯然前者是高消耗高造價(jià)，后者是低消耗低造價(jià)。扎哈團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)，為了外形炫酷而付出了高碳的代價(jià)，從低碳的角度出發(fā)不值得推崇。

4.2.2 從易做起，深刻理解新技術(shù)產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)

對(duì)于在建筑所在地具有優(yōu)勢(shì)的低碳材料，一般可以考慮盡量使用。因?yàn)檫@往往意味著更低的運(yùn)輸碳排放，更低的生產(chǎn)碳排放（在如今環(huán)保政策嚴(yán)格的背景下，低生產(chǎn)成本一般意味著得到這些產(chǎn)品的碳排放較低）。

對(duì)于各種新興低碳產(chǎn)品，必須清楚它們的優(yōu)缺點(diǎn)才可使用，尤其是這些產(chǎn)品不在有關(guān)建設(shè)主管部門經(jīng)過(guò)論證推廣的新材料新技術(shù)目錄上。如前文所述，地源熱泵、太陽(yáng)能的不當(dāng)利用等，都是因?yàn)闆](méi)有充分理解技術(shù)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)以身作則，多研究應(yīng)用建設(shè)主管部門經(jīng)過(guò)多次論證推廣的產(chǎn)品技術(shù)。

4.2.3 保持低碳設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性

低碳設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性，不是極簡(jiǎn)主義，而是體現(xiàn)了最少碳排放得到同樣功能的建筑或構(gòu)筑物。在東京奧運(yùn)場(chǎng)館設(shè)計(jì)中，隈巖吾的設(shè)計(jì)相比于扎哈團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)潔。北京冬奧會(huì)首鋼賽區(qū)場(chǎng)館設(shè)計(jì)，充分利用了當(dāng)?shù)氐睦蠌S房，沒(méi)有推倒或給它們掛上各種現(xiàn)代的外立面，保留了建筑原貌，不做額外雕飾，這種設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)潔。北京冬奧會(huì)首鋼賽區(qū)場(chǎng)館的設(shè)計(jì)，無(wú)論是建材使用，還是施工、運(yùn)營(yíng)直到以后的再利用，都秉持了最低碳排放的原則。同時(shí)，建筑物的歷史印跡被留存，體現(xiàn)了滄桑的時(shí)間感，藝術(shù)性也彌足珍貴。

設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性還意味著建筑設(shè)計(jì)階段就要選擇排放量較小的建筑體型方案，然后再考慮低碳技術(shù)。例如，選擇恰當(dāng)?shù)慕ㄖ叨群蜆?biāo)準(zhǔn)層面積、恰當(dāng)?shù)捏w表/容積比、恰當(dāng)?shù)膸缀涡误w，以及建筑窗墻比等，要慎重對(duì)待外立面裝飾件的多寡、建筑的必須構(gòu)造與藝術(shù)造型的高度統(tǒng)一等細(xì)節(jié)方面問(wèn)題。方案的選型、設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)的一面，恰恰是低碳設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，若控制好這方面可以起到事半功倍之效。

4.2.4 低碳設(shè)計(jì)要考慮人的接受度

建筑設(shè)計(jì)需要以人為本，無(wú)論低碳設(shè)計(jì)的何種技術(shù)，落實(shí)時(shí)必須考慮人的接受度。東京奧運(yùn)提出了低碳口號(hào)，其場(chǎng)館建設(shè)完全值得肯定，但是使用紙做的床等方案是值得商榷的，因?yàn)檫@些床可以回收，體現(xiàn)了低碳理念，但因其不夠牢固，影響人的使用，讓人感覺(jué)不佳，因此不值得推薦。

4.2.5 低碳設(shè)計(jì)不可無(wú)視細(xì)節(jié)措施

建筑設(shè)計(jì)中的有些措施，可能暫時(shí)無(wú)法計(jì)量碳排放的節(jié)約量，但定性分析，可以發(fā)現(xiàn)這些措施對(duì)低碳設(shè)計(jì)是明顯有益的，因此不能無(wú)視這些措施。例如，上文中的空調(diào)外機(jī)位置的預(yù)留通風(fēng)口的措施，規(guī)范并沒(méi)有規(guī)定必須這樣做，但根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)常識(shí)判定，該措施明顯有利于減少碳排放，因此應(yīng)該予以應(yīng)用。

4.2.6 低碳設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞建筑功能設(shè)計(jì)展開

低碳概念脫離不了建筑設(shè)計(jì)的母體，不能為了低碳設(shè)計(jì)而損失了功能需求。貌似滿足低碳要求但不好用的建筑，因?yàn)榻ㄖ式档停繂挝还δ芡瓿闪繉?duì)應(yīng)的碳排放必定會(huì)增加，需要其他建筑或其他碳排放方式才能完成這些未完成的功能。

5 結(jié)語(yǔ)

低碳環(huán)保理念已被現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)界廣泛接受，但因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)理念發(fā)展較快，相應(yīng)的規(guī)范和成熟案例的推廣有所滯后，建筑設(shè)計(jì)師在低碳設(shè)計(jì)中往往對(duì)低碳技術(shù)的應(yīng)用和如何更好地做到低碳設(shè)計(jì)理解不深，存在流于形式的低碳設(shè)計(jì)現(xiàn)象，本文結(jié)合作者的工作經(jīng)驗(yàn)，從一般建筑設(shè)計(jì)師在低碳建筑設(shè)計(jì)中容易忽視的方面做了探討，以期為相關(guān)人員提供參考。