低碳住宅建筑理念在建筑學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用

初 曉 哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司

近年來，建筑工程領(lǐng)域迅猛發(fā)展，其中存在的能源損耗現(xiàn)象受到了人們越來越高的關(guān)注。為了助力建筑工程領(lǐng)域的節(jié)能減排發(fā)展，以低碳理念促進(jìn)建筑能力的提升，充分滿足節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的發(fā)展要求，就必須從最基本的建筑學(xué)設(shè)計著手，潛移默化地滲透低碳設(shè)計理念。本文從低碳設(shè)計理念的內(nèi)涵出發(fā)，通過明確低碳住宅建筑理念在建筑學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用原則，探尋行之有效的應(yīng)用方法，促進(jìn)建筑領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

1 低碳設(shè)計理念的內(nèi)涵

低碳設(shè)計理念充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，在各行各業(yè)綜合發(fā)展水平不斷進(jìn)步的時代背景下，人們對節(jié)能環(huán)保有了更深層次的認(rèn)識。低碳設(shè)計在住宅建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，要求相關(guān)主體在進(jìn)行建筑工程施工的過程中能夠合理地進(jìn)行資源的優(yōu)化配置，選擇綠色、環(huán)保且安全的建筑材料，使低碳設(shè)計的理念融入每一個施工環(huán)節(jié)中，提高建筑資源的利用率，滿足節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的要求，實現(xiàn)人類社會發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)。相關(guān)設(shè)計人員在開展設(shè)計工作時，應(yīng)當(dāng)秉持著對自然環(huán)境負(fù)責(zé)和對人類社會的發(fā)展負(fù)責(zé)的態(tài)度，從根本上降低對生態(tài)環(huán)境造成的破壞，處理好污染排放問題，提升住宅工程的安全性和舒適性。

2 低碳住宅建筑理念在建筑學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用原則

在可持續(xù)發(fā)展觀念的引導(dǎo)下，低碳生活理念越來越深入人心。低碳住宅建筑理念在建筑學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用不能盲目進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循以下幾方面原則。

2.1 節(jié)約資源的消耗量

在可持續(xù)發(fā)展理念的引導(dǎo)下，資源的不合理使用和隨意調(diào)配儼然已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域發(fā)展面臨的嚴(yán)峻問題。在進(jìn)行住宅建筑的設(shè)計時，為了從根本上降低成本消耗，同時降低不必要的原材料損耗，必須要注重節(jié)約資源用量。另外還需要提升設(shè)計的美觀性以及住宅的綜合設(shè)計水平，突破傳統(tǒng)設(shè)計方式的局限，融合低碳設(shè)計理念，滿足居住者的審美需求。需要明確的是，無論是低碳住宅設(shè)計，還常規(guī)住宅設(shè)計，都必然會消耗一定量的資源和材料，提高資源的利用率至關(guān)重要。

有關(guān)調(diào)查顯示，相對于發(fā)達(dá)國家而言，國內(nèi)建筑領(lǐng)域在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面仍然存在著諸多不足，如工程建設(shè)仍在使用一些污染性較為嚴(yán)重的材料，而綠色資源卻未能得到充分利用，產(chǎn)生了大量的資源浪費(fèi)，生態(tài)環(huán)境也因此而受到了一定的破壞。綠色低碳建筑理念的合理應(yīng)用要求設(shè)計人員在進(jìn)行住宅建筑的規(guī)劃設(shè)計時，能夠通過對比擇取最優(yōu)的設(shè)計方案，達(dá)到節(jié)能減排的目的[1]。

2.2 降低污染物排放量

在建筑工程施工工作開展的過程中，會損耗大量的建筑材料。與此同時，無論是施工前期的準(zhǔn)備工作，還是施工中期的材料損耗和施工后期的廢棄物處理，都可能會造成環(huán)境污染。因此在進(jìn)行住宅建筑的規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)充分考慮到住宅周邊區(qū)域的環(huán)境情況，有針對性地進(jìn)行建筑原材料的選擇，尤其要避免使用帶有污染物的原材料。

住宅建筑建造最主要的價值是滿足居住者的居住需求。過大的污染物排放量將降低建筑物的宜居性和舒適性，不僅無法滿足居住者最基本的居住要求，也不利于保障居住者的生命財產(chǎn)安全。不僅如此，在建筑施工的過程中還可能會產(chǎn)生一系列的污染問題，如機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可能會產(chǎn)生噪音污染、砂石運(yùn)輸和混凝土拌制可能會產(chǎn)生粉塵污染等。

2.3 提升設(shè)計環(huán)保性能

隨著人民生活水平的不斷提高和建筑領(lǐng)域綜合發(fā)展水平的不斷進(jìn)步，建筑工程的規(guī)模越來越大，住宅工程施工中運(yùn)用到的建筑材料種類越來越多樣，這使得建筑原材料的損耗量大幅度增加。在進(jìn)行低碳設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡可能地以可再生資源替代不可再生資源，提升住宅建筑規(guī)劃設(shè)計的環(huán)保性。低碳住宅設(shè)計應(yīng)當(dāng)尊重整體環(huán)境的和諧性。

住宅建筑建造的目的是為了滿足人們的生活需求，雖然屬于人造物體，但也將成為生態(tài)環(huán)境體系中的一部分，其存在會或多或少對區(qū)域內(nèi)的其他物體產(chǎn)生影響，既包括正面積極的影響，也包括負(fù)面消極的影響。提升住宅建筑設(shè)計的環(huán)保性不能將其視為獨立存在的個體，而是應(yīng)當(dāng)將其寓于整體環(huán)境中，提升區(qū)域整體規(guī)劃設(shè)計的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性[2]。

3 低碳住宅建筑理念在建筑學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用方法

3.1 衡量影響建筑設(shè)計的綜合因素

對建筑低碳設(shè)計產(chǎn)生影響的因素多種多樣，包括建筑工程周邊區(qū)域的自然環(huán)境、建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計、住宅建筑的門窗設(shè)計、建筑物墻面的設(shè)計與處理等，都會在一定程度上影響建筑設(shè)計水平。

設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在充分掌握建筑周邊環(huán)境的前提下，有針對性地進(jìn)行建筑設(shè)計優(yōu)化。尤其應(yīng)當(dāng)注意不能只關(guān)注建筑物自身的設(shè)計情況，還應(yīng)當(dāng)將建筑物用于周邊環(huán)境中，調(diào)整好建筑物之間的距離，保障建筑物內(nèi)部的通風(fēng)性能和采光性能。當(dāng)建筑物能夠獲得足夠的光照時，住宅內(nèi)部的熱量需求得到了一定程度上的滿足，室內(nèi)的明亮度有所提高，能夠一定程度上節(jié)約人為改造室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生的電力等資源消耗；當(dāng)建筑物擁有較好的通風(fēng)效果時，建筑物內(nèi)部的空氣能夠得到置換，房間內(nèi)空氣的清新度有所提升，一定程度上減少人為進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)處理產(chǎn)生的電力等資源消耗[3]。

3.2 提高土方工程的設(shè)計利用水平

在建筑設(shè)計工作開展的過程中，不僅需要關(guān)注建筑工程的整體規(guī)劃，更需要貫徹落實施工前期的土方施工問題。初級階段需要進(jìn)行土方的開挖、運(yùn)輸以及回填，為后續(xù)的施工工作創(chuàng)造有利的條件。而土方開挖后生成的棄土需要得到合理的處理，才能降低對后續(xù)施工造成的負(fù)面影響。針對土方的轉(zhuǎn)移，運(yùn)用的機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備都會產(chǎn)生一定的環(huán)境污染。

而棄土可以被重新應(yīng)用于建筑環(huán)境中，進(jìn)行布景處理，一方面能夠降低對周邊環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響[4]，另一方面也能顯著提升土壤的利用率。值得注意的是，從其他地區(qū)運(yùn)輸大量土方進(jìn)入施工現(xiàn)場進(jìn)行地形改造的運(yùn)輸難度較大，造價成本較高，設(shè)計人員可以選擇將施工區(qū)域內(nèi)其他區(qū)域挖掘產(chǎn)生的土方用于施工現(xiàn)場的地形改造，不僅能夠減少資金損耗，同時也能夠提高施工效率。建議設(shè)計人員能夠去往施工現(xiàn)場了解施工環(huán)境情況，進(jìn)行土方挖掘和土方回填量的計算，提高土方資源的利用率[5]。

3.3 重點關(guān)注住宅建筑周邊的環(huán)境

近年來，國內(nèi)建筑領(lǐng)域的發(fā)展水平大幅度提升，建筑師們的優(yōu)質(zhì)設(shè)計作品為設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展注入了源源不斷的動力，也彰顯了國內(nèi)現(xiàn)代建筑的發(fā)展?jié)摿?。許多建筑工程的設(shè)計人員希望通過設(shè)計出標(biāo)志性、創(chuàng)新性的建筑物，提高社會影響力。但在低碳環(huán)保的建筑設(shè)計理念的引導(dǎo)下，住宅建筑的設(shè)計不能一味地追求創(chuàng)新，而是應(yīng)更多關(guān)注其設(shè)計能否滿足低碳環(huán)保和健康宜居的要求，是否能夠順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求，從而有針對性地予以優(yōu)化和改進(jìn)。

低碳建筑設(shè)計理念要求設(shè)計人員能夠合理借助施工區(qū)域內(nèi)的場地優(yōu)勢，減少建筑工程量，充分借助周邊區(qū)域的光線和風(fēng)向優(yōu)勢，提高可再生資源的利用率，降低不必要的能源損耗。應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注的是，住宅建筑的低碳設(shè)計應(yīng)當(dāng)成為一類惠及公眾的設(shè)計。不僅要在前期的工程建設(shè)環(huán)節(jié)體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，而且在后續(xù)投入使用的過程中同樣需要延續(xù)綠色、低碳的理念，充分借助居住區(qū)域內(nèi)部的整體規(guī)模效應(yīng)[6]。

3.4 以綠色建筑材料替代傳統(tǒng)材料

在進(jìn)行低碳住宅建筑的規(guī)劃設(shè)計時，還應(yīng)當(dāng)樹立材料優(yōu)化意識，即以綠色建材替代傳統(tǒng)建材，達(dá)到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的目的。在建筑工程領(lǐng)域綜合發(fā)展水平不斷進(jìn)步的背景下，建筑市場中的建材種類越來越多元化，但質(zhì)量卻參差不齊。傳統(tǒng)的建筑材料雖能夠滿足住宅建筑施工在質(zhì)量方面的要求，但卻未能兼顧環(huán)保要求，于是多樣化的綠色建材應(yīng)運(yùn)而生。以綠色建筑材料替代傳統(tǒng)污染性較強(qiáng)的建筑材料，更能滿足建筑設(shè)計領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的要求。設(shè)計人員應(yīng)盡可能選擇在生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生能源消耗或者產(chǎn)生的能源消耗量較低的建筑材料[7]，以可再生、可循環(huán)建筑材料替代不可再生的建筑材料，降低環(huán)境污染。

此外，在選擇建筑材料時，還需要充分考慮到住宅建筑所處區(qū)域的地域性特征和生態(tài)性特征。值得注意的是，大力推廣綠色建筑材料并不意味著要杜絕使用傳統(tǒng)的建筑材料。部分建材造價較低，并且可以輕易取得。以黃土為例，許多地區(qū)在進(jìn)行住宅建筑時會以黃土作為主要材料之一，如混合蘆葦、麥草等，強(qiáng)化整體結(jié)構(gòu)的連接性和穩(wěn)定性，一方面達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的要求，另一方面也降低了住宅建筑的建造成本[8]。

3.5 借助景觀植物的環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢

很多綠色植被都具備改善空氣的作用，植物在光合作用下能夠產(chǎn)生大量的氧氣，同時吸收空氣中的二氧化碳?；诘吞祭砟畹淖≌ㄖO(shè)計可以更多地借助綠色植物的環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢，在建筑物周邊進(jìn)行綠色植被的規(guī)劃，一方面能夠提升區(qū)域內(nèi)的綠化水平，滿足人們對周邊環(huán)境的美觀性要求；另一方面綠色植被還能夠發(fā)揮更加顯著的減排效果，營造生態(tài)宜居的住宅環(huán)境。此外，隨著城市化進(jìn)程的逐步加快和生活水平的不斷提升，私家車的數(shù)量急劇增加，汽車的通行不僅會產(chǎn)生噪音，更會排放大量的污染性氣體和粉塵，而在住宅建筑周邊設(shè)置綠色植被景觀能夠隔絕噪音，降低粉塵，為建筑物擋風(fēng)。加強(qiáng)住宅周邊區(qū)域的綠色植被設(shè)計還有助于建立功能性豐富的配套空間，如休閑廣場、晨練區(qū)域等，滿足住戶們的精神需求，給予住戶們更加優(yōu)質(zhì)的居住體驗[9]。

3.6 提升可再生能源的利用率

低碳環(huán)保理念的核心在于節(jié)約能源，降低碳排放量。大自然賦予人類的部分資源是有限的，一旦消耗殆盡，短時間內(nèi)無法再次形成，甚至永遠(yuǎn)都不可能再次生成。但與此同時，大自然也賦予了人類許多無窮無盡的資源，如太陽能、風(fēng)能等。在進(jìn)行低碳建筑的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)及時轉(zhuǎn)變思路，更多地借助可再生能源的應(yīng)用優(yōu)勢，提升住宅建筑的綜合設(shè)計品質(zhì)。

首先，住宅建筑的低碳設(shè)計應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)實條件有針對性地進(jìn)行節(jié)能系統(tǒng)的選擇。例如我國北方地區(qū)四季分明，冬季氣候寒冷，部分地區(qū)冬季的最低溫度甚至可達(dá)-40 ℃，住宅建筑在投入使用后每年冬天都需要采取集中供暖或分散供暖的方式調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。傳統(tǒng)的住宅建筑供暖方式是通過燃燒煤炭等放熱材料，產(chǎn)生熱能，從而達(dá)到提升室內(nèi)溫度的目的。在進(jìn)行住宅建筑的低碳設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)注重做好氣候寒冷地區(qū)建筑物的保溫設(shè)計，避免室內(nèi)溫度的大量流失，減少熱量損耗。相關(guān)設(shè)計人員可以從建筑外墻的保溫設(shè)計著手，記住建筑外墻設(shè)計的熱量交換功能，隔絕冷空氣，使室內(nèi)溫度能夠保持均衡狀態(tài)。另外，根據(jù)以往的住宅建筑設(shè)計經(jīng)驗，門窗的保溫設(shè)計不達(dá)標(biāo)是容易導(dǎo)致室內(nèi)熱量流失的主要原因之一，門窗作為住宅建筑中承擔(dān)著熱量交換功能的部分，在進(jìn)行這一方面的設(shè)計時，一方面需要考慮室內(nèi)通風(fēng)的要求，另一方面還需要改善室內(nèi)采光情況。除此之外，門窗設(shè)計的密封性也是需要重點考量的因素，在不影響室內(nèi)通風(fēng)和環(huán)保性能的前提下，避免熱量從門窗處大量流失。在我國的南方地區(qū)，夏季氣候炎熱，室內(nèi)溫度較高，進(jìn)行低碳設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)考慮到建筑物的隔熱性能和遮陽性能，盡可能創(chuàng)造舒適的室內(nèi)空間[10]。

其次，住宅建筑的低碳設(shè)計應(yīng)當(dāng)合理利用清潔能源。太陽能、風(fēng)能等可再生能源取之不盡，用之不竭，在住宅建筑設(shè)計中，以可再生能源替代不可再生能源，一方面能夠有效節(jié)約自然資源，另一方面清潔度較高，幾乎不會造成環(huán)境污染問題，更有助于住宅建筑設(shè)計領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。除此之外，相關(guān)設(shè)計人員還可以利用部分資源能夠循環(huán)使用的特質(zhì)，在不影響住宅建筑使用功能和建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行資源的二次利用，達(dá)到節(jié)約資源的目的。例如，在進(jìn)行住宅建筑的規(guī)劃設(shè)計時，可以在住宅建筑中增設(shè)廢水的過濾系統(tǒng)和回收系統(tǒng)，生活廢水在使用后可以集中收集再進(jìn)行處理，提高水資源的利用率。

最后，住宅建筑的低碳設(shè)計應(yīng)當(dāng)注重新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。如今，資源匱乏的情況日益嚴(yán)峻，以與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活關(guān)系極為密切的水資源為例，面對水資源損耗量逐年增加的情況，在進(jìn)行用水系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)融合節(jié)水方案。例如，經(jīng)過過濾處理后的水源可以用于景觀或灌溉中，盡可能降低污水集中處理產(chǎn)生的能源消耗量，降低污水排放。

4 結(jié)語

目前，城市的碳排放情況越來越嚴(yán)峻，低碳化的理念已經(jīng)逐漸滲透到各行各業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，住宅建筑的設(shè)計同樣需要朝著低碳設(shè)計的方向轉(zhuǎn)型，使低碳設(shè)計理念能夠在設(shè)計中更好地發(fā)揮效用。

在今后的發(fā)展進(jìn)程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)從節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境兩大方面出發(fā)，在提升住宅建筑設(shè)計質(zhì)量的同時，加強(qiáng)對于住宅建筑周邊的環(huán)境的保護(hù)，借助景觀植物的環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢，提升可再生能源的利用率，加強(qiáng)對于資源消耗量的合理控制，達(dá)到提高資源利用率、滿足節(jié)能減排要求的目的，為廣大住戶們建立綠色、健康且宜居的生活空間，充分保障生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展。