低碳理念下的建筑設(shè)計(jì)探究

張繼玲

（單縣城鄉(xiāng)環(huán)衛(wèi)一體化服務(wù)中心，山東單縣 274300）

1 引言

近年來(lái)，低碳理念成為當(dāng)下建筑領(lǐng)域的主流趨勢(shì)。應(yīng)用低碳理念能夠極大地節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)。因此，低碳化成為我國(guó)建筑行業(yè)未來(lái)的主要發(fā)展方向。然而，仍然有部分建筑類企業(yè)過(guò)于重視自身發(fā)展的短期利益，并未將低碳化建筑設(shè)計(jì)理念融入建筑工程設(shè)計(jì)中，使得設(shè)計(jì)工作存在明顯的盲目性，進(jìn)而產(chǎn)生巨大的資源浪費(fèi)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)所消耗的能源占國(guó)家能源消耗總量的一半以上。因此，依托低碳理念來(lái)展開(kāi)建筑設(shè)計(jì)及施工就顯得極為重要。同理，這也要求建筑設(shè)計(jì)人員充分結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)技術(shù)及政策，引入相應(yīng)的低碳理念，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的效果[2]。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，要求充分涵蓋建筑選址、規(guī)劃與設(shè)計(jì)等多方面，整個(gè)過(guò)程深度貫徹節(jié)能環(huán)保理念，由此來(lái)全面推進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。具體討論如下。

2 低碳理念下建筑設(shè)計(jì)方法

2.1 科學(xué)搭配自然采光與自然通風(fēng)

基于低碳理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)最大限度地選用自然采光作為建筑物的主要采光手段，并將自然風(fēng)作為建筑物的主要通風(fēng)手段。與此同時(shí)，還可通過(guò)翻轉(zhuǎn)、改變窗戶開(kāi)口的形狀以及改變其他設(shè)計(jì)方法來(lái)引入更多的自然資源（風(fēng)、自然光）。對(duì)于后期使用者來(lái)說(shuō)，合理利用自然光和風(fēng)能顯著減少人工照明和制冷設(shè)備運(yùn)行所帶來(lái)的能源消耗和污染，從而更好地節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)低碳化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

2.2 優(yōu)選符合低碳理念的建筑材料

低碳理念下的現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)需要盡可能地使用節(jié)能環(huán)保類材料。在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，建筑材料是導(dǎo)致污染和能源消耗的主要因素。有些傳統(tǒng)材料的不當(dāng)使用會(huì)給環(huán)境帶來(lái)影響。例如，加氣混凝土使用不當(dāng)會(huì)揮發(fā)氮?dú)?，質(zhì)量不合格的人造板和油漆會(huì)釋放甲醛等有毒類氣體。這些有毒有害氣體的釋放，不僅污染環(huán)境，而且嚴(yán)重影響使用者的身心健康。基于低碳理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)對(duì)木材、石灰、石材和油漆等建筑材料的審查力度，以確保材料不會(huì)損害使用者的生命健康[3]。因此，可以應(yīng)用節(jié)能環(huán)保材料，同時(shí)確保建筑物內(nèi)的良好通風(fēng)，以確保建筑物內(nèi)的空氣清新，溫度適宜。

2.3 積極選用可再生清潔能源

低碳理念下，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極選用可再生能源，實(shí)現(xiàn)能源資源的循環(huán)利用。一方面，要求因地制宜地選擇節(jié)能系統(tǒng)，采用科學(xué)合理的能源利用方式，由此才能充分適應(yīng)不同地區(qū)的地域特點(diǎn)。例如，對(duì)于中國(guó)北方的城市，要重視建筑本身所具備的保溫性能，不斷尋找建筑采暖的新能源，以減少傳統(tǒng)燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放；另一方面，基于低碳理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)也應(yīng)加強(qiáng)可再生能源的綜合利用。可再生能源包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、水電、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等。設(shè)計(jì)者應(yīng)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)生命周期中合理利用這些可再生能源，以有效替代傳統(tǒng)能源，如在建筑物中安裝太陽(yáng)能屋頂熱水器、太陽(yáng)能集熱器等能量收集設(shè)備，有效利用太陽(yáng)能，實(shí)現(xiàn)真正的低碳建筑設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化與完善。

2.4 科學(xué)合理地規(guī)劃建筑布局

低碳理念下的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)保證規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。一方面，要注意建筑與環(huán)境的有機(jī)融合。這就要求建筑設(shè)計(jì)師在規(guī)劃設(shè)計(jì)中分析建筑環(huán)境發(fā)展的實(shí)際情況，要細(xì)化至具體問(wèn)題和細(xì)節(jié)內(nèi)容。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)盡可能地借助低碳理念的設(shè)計(jì)方法來(lái)全面推進(jìn)建筑環(huán)境的有機(jī)發(fā)展，或通過(guò)建筑環(huán)境的有利條件來(lái)助推建筑低碳設(shè)計(jì)的最終實(shí)現(xiàn)。另一方面，基于低碳理念的現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)需要注意保證相應(yīng)的綠化率，在此基礎(chǔ)上全面細(xì)化環(huán)境綠化設(shè)計(jì)，最終依托合理配置，優(yōu)化低碳建筑的環(huán)境。此外，要注意圍繞建筑環(huán)境合理規(guī)劃交通路線。在規(guī)劃層面實(shí)現(xiàn)建筑與整個(gè)城市環(huán)境的有機(jī)融合，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

3 低碳理念下的建筑設(shè)計(jì)案例

3.1 工程概述

以廈門某住宅小區(qū)建筑項(xiàng)目為例，該小區(qū)用地11 332 m2，總建筑面積約30 000 m2，建筑密度20%，綠化率50%。住宅采用板式建筑形體，建筑群體的屋面造型采用形似“波浪”般的同向設(shè)計(jì)，形成強(qiáng)烈的韻律感。小區(qū)內(nèi)住宅建筑規(guī)劃采用斜列式布局方式，力求為住戶呈現(xiàn)最大的觀景區(qū)和采光面。該住宅建筑總規(guī)劃為中高層板式住宅，采取1 梯2 戶，南北通透的形式。該住宅建筑項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初就已融入了大量的低碳設(shè)計(jì)理念。其具體內(nèi)容有6 個(gè)方面，分別闡述如下。

3.2 建筑布局低碳設(shè)計(jì)

在建筑布局設(shè)計(jì)上，節(jié)能低碳設(shè)計(jì)主要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)進(jìn)行。除了滿足樓間距外，還要考慮廈門夏季的主導(dǎo)風(fēng)向，盡量利用太陽(yáng)能，自然通風(fēng)，節(jié)約能源。

建筑布局有2 種最常見(jiàn)的布局模式：行列式布局和自由布局。行列式布局創(chuàng)造的空間關(guān)系相對(duì)有序、規(guī)則，但自由布局可以為聚落創(chuàng)造豐富的內(nèi)部空間。

3.3 建筑平面低碳設(shè)計(jì)

在工程項(xiàng)目所在地區(qū)，夏季是住宅建筑產(chǎn)生能耗的主要季節(jié)。有效的自然通風(fēng)可以顯著改善室內(nèi)熱環(huán)境，降低夏季空調(diào)能耗。其中，室內(nèi)隔墻的平面結(jié)構(gòu)是直接影響建筑物室內(nèi)有效通風(fēng)的主要因素，尤其是對(duì)穿堂風(fēng)的生成。

本項(xiàng)目的室內(nèi)布局，廚房偏北，衛(wèi)生間位于西邊，主房朝南，適合夏季通風(fēng)，冬季采暖。

如果可能的話，理想的室內(nèi)設(shè)計(jì)方法是將居住單元的內(nèi)部盡可能敞開(kāi)，盡可能滿足自然通風(fēng)的要求。除了一些需要拆分的空間，其他單元的內(nèi)部功能空間不拆分，僅做不同的功能拆分，通過(guò)象征性的細(xì)分邊界來(lái)最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，這類邊界可以是室內(nèi)家具，也可以是地面水平高等。

3.4 建筑剖面低碳設(shè)計(jì)

建筑剖面的選擇通常是不同通風(fēng)方法的反映。風(fēng)壓通風(fēng)主要以建筑物的主體形狀、方向、建筑物的開(kāi)口位置、平面的深度和房間的凈高來(lái)做參照。一般來(lái)說(shuō)，它不會(huì)影響建筑斷面的形狀。相對(duì)而言，室外的自然通風(fēng)對(duì)建筑的型材設(shè)計(jì)有很大的影響。

熱通風(fēng)模式通常由人類活動(dòng)、太陽(yáng)輻射熱、建筑物內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的熱量以及外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輻射熱引起。隨著高溫氣體上升，底部氣壓下降，外部空氣從底部流入補(bǔ)充氣壓，實(shí)現(xiàn)空氣循環(huán)流動(dòng)的效果。

在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，通常可有效實(shí)現(xiàn)熱壓通風(fēng)的2種最基本形式——通風(fēng)塔式與中庭式。其他由此產(chǎn)生的一系列不同的建筑形式，所形成的熱壓通風(fēng)效果，也基本都是在這2 種模式基礎(chǔ)上演化而來(lái)的。

3.5 建筑立面低碳設(shè)計(jì)

建筑立面低碳設(shè)計(jì)具體可在建筑立面增加立體綠化效果，由此營(yíng)造出遮陽(yáng)功能，增強(qiáng)夏季的自然通風(fēng)效果。對(duì)于一些高層住宅建筑的設(shè)計(jì)，可以在外墻部分設(shè)計(jì)花草種植平臺(tái)、花架等與墻體設(shè)計(jì)相結(jié)合的綠化設(shè)施。立面的綠化也可提供極好的遮陽(yáng)、防風(fēng)和通風(fēng)功能。此外，還有建筑屋頂?shù)木G化和節(jié)能設(shè)計(jì)，都是基于同樣的原則。

3.6 建筑材料低碳設(shè)計(jì)

建筑材料的選擇應(yīng)考慮建筑材料生產(chǎn)制造過(guò)程和運(yùn)輸過(guò)程中的能源消耗情況，同時(shí)還需考慮制造過(guò)程中的污染物排放和環(huán)境保護(hù)等特點(diǎn)。在實(shí)際建設(shè)當(dāng)中，可選擇減少建筑材料總量，采用更環(huán)保的建筑材料，更多地使用本地材料和3R（可回收、可回收、可重復(fù)使用）材料。在實(shí)際選用中，一些3R 建筑材料，包括木、竹、石、鋼、紙和植物纖維等，可用于特定設(shè)計(jì)，在整個(gè)建筑生命周期結(jié)束時(shí)可進(jìn)行回收利用，由此降低原材料的能耗和相應(yīng)的資源消耗。

3.7 可再生性清潔能源的應(yīng)用設(shè)計(jì)

緊隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)能源消耗量不斷增加，由此產(chǎn)生的污染也越來(lái)越嚴(yán)重。因此，迫切需要清潔、可再生和可持續(xù)的能源。建筑物運(yùn)行階段的能源消耗占建筑物整個(gè)生命周期的比例很大，為有效控制能源消耗，需要以“開(kāi)源”的形式來(lái)降低運(yùn)營(yíng)階段的傳統(tǒng)能源消耗。具體根據(jù)所在地區(qū)的氣候和地理環(huán)境條件，優(yōu)先開(kāi)發(fā)和利用該地區(qū)的各種可持續(xù)能源。常見(jiàn)的有太陽(yáng)能和風(fēng)能等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，低碳理念已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域發(fā)展的主流方向，因此，要求新形勢(shì)下的建筑設(shè)計(jì)工作者，充分認(rèn)識(shí)生態(tài)的和諧與統(tǒng)一，結(jié)合實(shí)際引入新技術(shù)，盡可能利用可再生資源，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)建筑布局，優(yōu)選符合低碳理念的建筑材料，良好搭配自然采光與自然通風(fēng)，最后在此基礎(chǔ)上結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際來(lái)制訂一套符合工程實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)方案。