碳中和理念下的建筑一體化設計

謝 渤

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著全球二氧化碳排放量逐漸增加，全球變暖問題也愈發(fā)嚴重，不利于人類的生存以及發(fā)展，因此，降低我國實際二氧化碳排放量成為迫切需要解決的問題。針對二氧化碳排放問題，我國開始倡導低碳理念，并將低碳理念融入到各個行業(yè)中。根據(jù)調(diào)查顯示，建筑行業(yè)不僅需要較大的能源消耗，還會產(chǎn)生較多的二氧化碳，對我國生態(tài)環(huán)境有著嚴重危害。建筑行業(yè)在發(fā)展過程中，需要促進節(jié)能減排理念的應用，有效減少二氧化碳的排放量。在進行建筑一體化設計過程中，需要節(jié)能減排理念運用到建筑設計的各個環(huán)節(jié)，促進建筑設計向綠色化發(fā)展。

1 碳中和理念提出背景

由于二氧化碳排放量的逐漸上升，全球變暖成為我國急需解決的問題。圖1（2011年—2020年我國二氧化碳排放），為了能夠保護我國生態(tài)環(huán)境，改變我國氣候現(xiàn)狀，針對二氧化碳實際排放情況，推行碳中和理念，降低我國各個行業(yè)二氧化碳排放量，有效改善我國氣候現(xiàn)狀以及生態(tài)環(huán)境。碳中和理念在我國各個行業(yè)中應用，能夠在減少二氧化碳排放量的同時，減少行業(yè)生產(chǎn)資源以及能源的消耗，促進我國行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保證我國行業(yè)發(fā)展經(jīng)濟效益，我國社會經(jīng)濟發(fā)展提供更多支持。建筑行業(yè)是我國能源消耗以及二氧化碳排放量較多的主要行業(yè)，碳中和理念下，需要建筑行業(yè)在各個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)節(jié)能減排，有效減少能源消耗以及二氧化碳排放，促進建筑行業(yè)向著綠色化發(fā)展。建筑行業(yè)需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的建筑設計方法，在設計過程中降低能源消耗，減少二氧化碳排放量，建筑一體化設計是針對建筑綠色化發(fā)展提出的設計方法，能夠?qū)⒐?jié)能減排理念融入到建筑設計的各個環(huán)節(jié)中，優(yōu)化建筑設計過程，使建筑行業(yè)更加符合社會發(fā)展需求。

圖1 2011年—2020年我國二氧化碳排放量

2 碳中和理念下建筑設計的優(yōu)勢

2.1 減少資源消耗

建筑設計過程中出現(xiàn)大量的資源浪費，減少建筑設計過程中的經(jīng)濟投入。在傳統(tǒng)的建設設計過程中，建筑設計人員缺少可持續(xù)發(fā)展意識，選擇建筑材料時對各項因素考慮不充分，導致建筑資源消耗過大，造成較多的資源浪費，影響建筑設計所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。碳中和理念下，建筑設計人員節(jié)能減排的意識逐漸提升，在選擇建筑材料時，會充分考慮建筑材料的整體性能，以及在建筑施工過程中會產(chǎn)生的資源消耗，避免造成大量的建筑資源浪費。設計人員會選擇耐用性較高以及強度較大的材料，這樣能夠在保證建筑設計質(zhì)量的同時，有效減少建筑資源的消耗。建筑設計中對節(jié)能環(huán)保型建筑材料的應用也越來越多，并且對傳統(tǒng)的建筑方式進行創(chuàng)新，建筑一體化以及裝配式建筑方式應用越來越廣泛，有效降低了建筑資源的消耗。

2.2 改善生態(tài)環(huán)境

在傳統(tǒng)的建筑施工過程中，對生態(tài)環(huán)境的污染較為嚴重，給人們的日常生活也造成較大的影響。建筑施工過程中需要較多的機械設備進行輔助施工，機械設備運行過程中產(chǎn)生較大的噪音，給人們的生活環(huán)境造成影響。建筑施工區(qū)域粉塵污染較為嚴重，周圍環(huán)境也較為容易受到其影響，隨著建筑工程施工規(guī)模的逐漸擴大，對生態(tài)環(huán)境的影響也越來越嚴重。碳中和理念下，建筑施工過程中更加重視綠化問題，合理利用建筑施工周圍土地資源，對其進行綠化建設，減少對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懸约皩ι鷳B(tài)環(huán)境的污染。加強建筑施工周圍土地綠化，還能夠有效吸收建筑施工中所產(chǎn)生的二氧化碳，有效減少建筑施工中所產(chǎn)生的二氧化碳排放量。

2.3 節(jié)約水資源

給排水管道設計是建筑設計中的重要內(nèi)容，能夠為人們提供生活用水，滿足人們生活中對水資源的基本需求。設計人員在進行建筑給排水管道設計時，沒有按照建筑的實際需求進行設計，導致給排水管道設計不合理，造成大量的水資源浪費。碳中和理念下，設計人員將節(jié)能減排理念融入到給排水系統(tǒng)設計中，根據(jù)建筑的實際需求設計進行給排水管道設計，保證給排水管道分布科學合理，滿足人們?nèi)粘Ｓ盟枨蟮耐瑫r，實現(xiàn)節(jié)約水資源，避免水資源浪費較多，給我資源供應帶來較大的壓力。給排水管道需要配合建筑內(nèi)部的節(jié)能器具使用，這樣才能夠有效達到節(jié)約水資源的目的。設計人員可以為給排水設計循環(huán)利用管道，將居民用水凈化后，用于洗車、灌溉、清掃等工作，充分利用水資源，實現(xiàn)建筑行業(yè)的節(jié)能減排。

2.4 降低能源消耗

建筑使用過程中需要消耗較多的能源，加上人們?nèi)鄙俟?jié)能減排意識，使建筑能源消耗越來越快，二氧化碳排放量也越來也高。碳中和理念下，建筑設計更加注重節(jié)能減排，為了能夠減少建筑使用過程中產(chǎn)生的能源消耗，建筑設計過程中會使用太陽能能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，將太陽熱量轉(zhuǎn)化為能源，實現(xiàn)為建筑居民供暖。照明系統(tǒng)使建筑設計中的重點，照明系統(tǒng)運行過程中所需要消耗的能源較多，設計人員可以使用節(jié)能燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈具，有效節(jié)約照明系統(tǒng)的耗能，在建筑樓道內(nèi)部安裝節(jié)能聲控燈，為人們提供照明的同時，減少建筑中能源的損耗。在選擇建筑內(nèi)部其他基礎設施時，設計人員要選擇低碳節(jié)能型設施，有效節(jié)省建筑能源消耗以及降低二氧化碳排放量，使建筑設計能夠符合碳中和理念的要求，為推動建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

3 碳中和理念在建筑中的應用

碳中和也被稱為碳補償，主要目的是應對全球變暖問題，減少二氧化碳的排放量，降低能源消耗，促進全球生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。碳中和理念需要對我國每年平均排放二氧化碳量進行計算，在利用植樹或者是其他方式抵消二氧化碳的排放量，從而達到中和二氧化碳的目的，避免生態(tài)環(huán)境進一步惡化。傳統(tǒng)的建筑設計環(huán)節(jié)較多，對建筑的不同區(qū)域需要分開設計。碳中和理念下進行建筑設計，對于建筑的整體性要求較高，需要保證建筑一體化，設計人員需要考慮的設計因素也較多。建筑一體化設計能夠有效減少建筑施工過程中二氧化碳的排放量，降低能源消耗，減少建筑施工過程中對生態(tài)環(huán)境的影響。碳中和理念下，建筑一體化設計過程中，設計人員可以使用新型節(jié)能能源作為建筑主要能源，能夠有效減少二氧化碳的排放量，使建筑設計向著綠色化發(fā)展。

4 案例分析與對比

4.1 丹麥生態(tài)住宅

丹麥生態(tài)住宅主要以碳中和理念為依據(jù)進行設計，在碳中和理念下實現(xiàn)了建筑一體化，充分利用太陽能以及自然采光為居民提供基礎的能源保障，有效減少了二氧化碳的排放量。如丹麥生態(tài)住宅使用了太陽能集熱地板，在屋頂安裝太陽能集熱地板，利用太陽能地板吸收熱量轉(zhuǎn)化為能源，滿足居民日常生活供暖。太陽能地板的應用，能夠節(jié)約較多的能源。（圖2丹麥生態(tài)住宅）

圖2 丹麥生態(tài)住宅

丹麥生態(tài)住宅除了配備太陽能集熱板，還安裝了太陽能電池，能夠?qū)ψ≌萃獯昂熯M行遙控，降低太陽能照射的同時，將太陽能轉(zhuǎn)換為能源進行儲蓄，為住宅供暖提供保障。丹麥生態(tài)住宅在建筑設計過程中，保證了建筑的功能性，加強建筑整體保溫工作，實現(xiàn)物理供暖，減少了供暖過程中產(chǎn)生的能源消耗。利用太陽能集熱板以及太陽能電池，收集以及儲存熱量，并將熱量轉(zhuǎn)化為能源滿足居民的日常生活使用。

4.2 寧波諾漢丁漢大學可持續(xù)能源技術研究中心

寧波諾丁漢大學可持續(xù)能源技術研究中心就是以碳中和理念為基礎，融入綠色技術研究成果所設計出的一體化建筑。建筑整體對能源消耗較小，并且能夠減少的二氧化碳的排放量，充分利用自然能源實現(xiàn)建筑供暖、照明等。建筑主要利用太陽能、風能以及淺層地熱等再生能源，不需要消耗電力也能夠滿足建筑整體照明以及供暖需求，與正常建筑的能源消耗相比，一體化建筑消耗能源更少，二氧化碳排放量更低。該建筑設計縮小了建筑整體大小，從而實現(xiàn)降低建筑耗能，并且通過泡沫防護等措施，加強建筑內(nèi)部外部保暖工作，減少在供暖上建筑對能源的消耗以及二氧化碳的排放，使用節(jié)能燈具進行照明，降低照明系統(tǒng)在建筑中的耗能。其中所采取的被動式節(jié)能設計，可以通過建筑體型、覆土設計、圍護結構設計、熱質(zhì)材料設置、自然在光等措施，減少建筑在使用過程中所消耗的電力，能夠有效達到節(jié)能的目的。建筑中所使太陽能、風能等再生資源，可以不依賴電網(wǎng)進行發(fā)電，就能夠滿足建筑的用電需求，實現(xiàn)能源的循環(huán)利用。

5 碳中和理念下的建筑一體化設計措施

5.1 加強對周圍環(huán)境的保護

碳中和理念下進行建筑一體化設計，需要加強對建筑區(qū)域周圍環(huán)境的保護，擴大建筑區(qū)域周圍綠化面積，利用植物進行光合作用吸收二氧化碳，降低建筑工程施工中二氧化碳的排放量。設計人員在進行建筑一體化設計時，要充分考慮建筑周圍情況，如果建筑區(qū)域周圍植物較多，設計人員可以采取合適的保護措施保護植物，同時，可以加強周圍植物綠化范圍，種植合適的綠化植物，降低建筑工程施工對環(huán)境的影響。設計人員在設計過程中，需要對建筑體積以及建筑材料進行分析，通過縮小建筑體積的方式，降低建筑使用過程中的能源消耗，結合建筑區(qū)域周圍環(huán)境選擇合適的環(huán)保綠色建筑材料，減少建筑材料中的有毒物質(zhì)對環(huán)境的影響，設計需要充分融入碳中和理念，保證建筑設計更加符合環(huán)境的發(fā)展需求。

5.2 太陽能熱空間和溫度梯度場房間設計

碳中和理念下進行建筑一體化設計，需要在降低建筑耗能的同時，降低二氧化碳的排放量，設計人員可以將再生能源應用到設計當中，再生能源的應用，能夠有效降低建筑在使用過程中的能量消耗，并且能夠滿足建筑居民日常的生活需求。設計人員在進行太陽能熱空間和溫度梯度房間設計過程中，需要對房間布局進行合理規(guī)劃，充分保留房間的熱量，這些熱量可以轉(zhuǎn)換為能源，為建筑提供有力的能源支撐。太陽能熱空間主要是吸收太陽光照以及太陽熱量，符合碳中和理念下建筑一體化的設計需求。建筑一體化設計還需要配備風能，陰雨天太陽能洗吸收的熱量不足，可能會導致建筑供暖系統(tǒng)出現(xiàn)問題，這時候可以利用風能發(fā)電實現(xiàn)供暖。

5.3 自然采光地設計

碳中和理念下建筑一體化設計越來越符合現(xiàn)代建筑發(fā)展的需求，有效減少了建筑施工所造成的污染以及建筑使用過程中產(chǎn)生的能源消耗。建筑一體化設計過程中，照明系統(tǒng)對能源的消耗較大，會導致二氧化碳排放量持續(xù)增加，設計人員在進行建筑照明系統(tǒng)設計時，可以利用自然采光實現(xiàn)建筑照明，減少建筑照明系統(tǒng)對能源的消耗。設計人員要利用建筑自然采光，保證建筑室內(nèi)采光較好，減少建筑白天照明系統(tǒng)的使用頻率。設計人員可以采取鏡面折射的方式，增加建筑室內(nèi)明亮度，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹恼彰餍枨?，盡量保證建筑室內(nèi)窗戶較大，使建筑能夠受到更多的陽光照射，增加建筑室內(nèi)整體明亮度。

5.4 考慮建筑整體環(huán)境

碳中和理念下建筑一體化設計需要設計人員考慮建筑整體，保證建筑整體質(zhì)量以及協(xié)調(diào)性。設計人員在設計的過程中，要了解建筑區(qū)域周圍環(huán)境情況，將碳中和理念更好的融入到建筑設計中。建筑一體化設計要符合地區(qū)特色，能夠展示區(qū)出建筑所在地區(qū)的文化風貌，確保建筑與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一性。設計人員可以擴大建筑設計中的綠化范圍，采用合適的節(jié)能環(huán)保材料作為建筑的主要材料，有效減少建筑耗能以及二氧化碳排放，保證建筑特色的同時，促進建筑設計向著綠色化發(fā)展。

碳中和理念在建筑一體化設計中應用，能夠有效建筑使用過程中所產(chǎn)生的能源消耗，能夠避免環(huán)境污染問題，有利于改善生態(tài)條件，促進建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在進行建筑一體化設計的過程中，不僅需要追求建筑外型美觀性，還需要考慮建筑施工過程中對于能源的消耗，促進建筑能夠向著綠色化的方向發(fā)展。在進行建筑一體化設計的過程中，應將碳中和理念融入其中，并能夠在建筑設計過程中尊重自然，提高建筑一體化設計的生態(tài)效益，從而降低建筑應用對能源的消耗。建筑設計一體化中應多運用新能源，太陽能空調(diào)、太陽能光伏發(fā)電、風能發(fā)電技術等，能夠有效降低能源的消耗，達到節(jié)約能源目的的同時，提高能源使用效率。

6 結語

綜上所述，碳中和理念下建筑一體化設計，能夠合理應用建筑資源，實現(xiàn)節(jié)能減排，對推動建筑行業(yè)綠色化發(fā)展有著重要作用。