低碳概念下的建筑設計應對策略分析

文／王慧 青島市城市規(guī)劃設計研究院 山東青島 266000

逄振杰 西藏悅讀紀文化傳媒有限公司青島分公司 山東青島 266000

朱倩 青島市城市規(guī)劃設計研究院 山東青島 266000

引言：

在建筑行業(yè)發(fā)展過程中也逐漸增加了環(huán)境影響問題，例如在建筑工程中利用各種機械設備和水泥混凝土材料等，將會在一定程度上污染生態(tài)環(huán)境。提出低碳概念之后，通過分析建筑行業(yè)發(fā)展過程中的二氧化碳排放問題，并且結合建筑行業(yè)特性制定解決措施，降低建筑工程中的碳排放量。在我國建筑事業(yè)發(fā)展過程中需要利用低碳理念優(yōu)化設計建筑結構，合理降低建筑損耗，有效保護生態(tài)環(huán)境，促進建筑行業(yè)向綠色、節(jié)能的方向發(fā)展。

1.概述低碳建筑設計

1.1 概念

低碳建筑概念是一種以節(jié)能為導向的設計理念，而且這一理念符合自然發(fā)展規(guī)律，在堅持人與自然的和諧共處的前提下，確保在整體的建筑結構受到損害的同時，能夠平衡效益產(chǎn)出和資源消耗。在低碳建筑的設計中，設計人員需要注重節(jié)能減排工作，融合自然消耗資源和可利用資源，確保整座建筑不僅能夠保持產(chǎn)業(yè)自身的使用價值，還能夠與周圍的生態(tài)環(huán)境達到最大程度的融為一體，從而為國家建設產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。開展低碳建筑設計，可以確保能量的可持續(xù)使用，以新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，確保各種資源都具有可持續(xù)性和可再生性，例如需要充分利用風能、光能和水能等，可以減少建設項目中產(chǎn)生的廢物，同時也可以合理利用其它資源，切實保護生態(tài)環(huán)境[1]。隨著人民的生活水平越來越高，以低碳思想為主導的建造方法越來越符合人民的日常需要，通過舒適性的匹配保障了建造技術的執(zhí)行。比如，在選用建材的時候，要選用原生態(tài)、無污染的材料，并且在使用的時候，材料不會對周圍的環(huán)境和生活環(huán)境造成危害，有利于優(yōu)化人們居住環(huán)境的生態(tài)化。

1.2 重要性

近幾年來我國的經(jīng)濟結構穩(wěn)步發(fā)展，其而在建筑工程施工過程中需要消耗較多的社會資源和自然資源，如果經(jīng)濟發(fā)展速度超過了環(huán)境保護速度，就會帶來很大的生態(tài)問題，有些情況下，由一些環(huán)境效應引發(fā)的病毒將會危害到整個生態(tài)環(huán)境。例如針對空氣污染，我國在過去數(shù)十年的發(fā)展中，整體生態(tài)環(huán)境處于和諧的狀態(tài)。但是，隨著最近幾年的發(fā)展，霧霾的發(fā)生幾率越來越高，其中含有的有毒物質(zhì)也會對人類的身體健康構成威脅。在目前的建筑業(yè)中應用低碳設計思想，可以在某種意義上防止由于環(huán)保問題導致的生態(tài)平衡遭到破壞。分為以下幾點：第一，符合人民的日常需要，在建筑的低碳化設計下，可以很好的保障建筑業(yè)和居民的主觀需要，尤其是在最近幾年，隨著大自然理念、和諧理念的不斷深入，基于低碳的建筑設計，與區(qū)域的環(huán)境進行了精確的匹配，確保了整體的生態(tài)環(huán)境沒有受到損害或者沒有受到太大的損害，從而提升了建筑的居住品質(zhì)[2]。第二，能夠適應建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要；低碳概念的提出和設置，是基于建筑業(yè)在全生態(tài)環(huán)境下運作的污染機理而制定的，也是建筑業(yè)發(fā)展進程中的一種重要的引導機制。通過持續(xù)的新技術和新工藝的引入，使整個建筑業(yè)處于一種可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，為建筑行業(yè)的發(fā)展挺基礎信息。

1.3 現(xiàn)狀

基于當前國家的生態(tài)環(huán)境發(fā)展潮流，在低碳理念下進行的建筑設計，通過對建設產(chǎn)業(yè)在生態(tài)環(huán)境風險中發(fā)揮的作用機理的研究，提出一套符合生態(tài)環(huán)境要求的方案。此外，當?shù)卣舶l(fā)揮職能監(jiān)管的角色，通過對建設項目的設計工作和建設過程的監(jiān)測，保證建筑相關工作的開展符合低碳概念。但是相對于國際上比較成熟的低碳建筑系統(tǒng)，國內(nèi)的低碳建筑的設計思想還處在起步階段，這兩種主要表現(xiàn)在兩個方面。首先，從目前國內(nèi)開展的低碳建筑設計監(jiān)管來看，其在法規(guī)體系上還存在著一些不足，這是因為在這個體系的構建中，整個體系都是在持續(xù)地進行著實踐和探索，其中一些碳排放的測量還必須通過建筑的實際運行和施工來進行，這樣就導致了沒有一個能夠被用來衡量碳排放的標準，從而也就不能為建筑的低碳化設計提供更準確的數(shù)據(jù)支撐。其次低碳理念理論和實際情況存在不相符的情況，很多開發(fā)商打著“低碳”的旗號來擴大自己的資源和開展基礎設施，但是在現(xiàn)實項目中卻不夠重視低碳設計理念的價值[3]。如果這種收益形成的不良的經(jīng)濟鏈條能夠滿足開發(fā)者的發(fā)展需要，那么大多數(shù)的開發(fā)商都會大力宣傳“低碳”，但在具體的項目中卻沒有表現(xiàn)出低碳設計理念，導致建筑施工不符合前期開發(fā)需求，也不利于實現(xiàn)低碳理念。

2.低碳概念下建筑設計原則

2.1 整體設計相協(xié)調(diào)的原則

總體設計相協(xié)調(diào)的原則下，設計人員要需要綜合分析建筑工程文化特色和各種特征，因此選擇適合建筑工程的新型能源和節(jié)能技術等，在滿足低碳設計理念需求的同時，進一步優(yōu)化建筑各項基本功能，同時提高建筑設計的文化性和質(zhì)量水平。

2.2 節(jié)約能源消耗的原則

能源消耗的節(jié)約指的是減少利用空調(diào)和地暖等耗能較高的設備，開展節(jié)能環(huán)保設計工作。需要加大力度開發(fā)和利用新能源，例如需要充分開發(fā)太陽能和風能等。通過充分利用自然東風，可以改進空調(diào)系統(tǒng)，有利于最大化的利用風能。另外在兼顧場地溫度環(huán)境的同時，應注重采集和利用自然光資源。

2.3 節(jié)約資源消耗的原則

節(jié)約資源消耗的原則主要是體現(xiàn)于施工材料選擇和應用等方面。選擇建筑材料的時候，應對建筑物的構造進行全面的優(yōu)化，降低建筑物的能源消耗，加大力度利用可再生資源，合理處置建筑材料[4]。另外在室內(nèi)施工和裝修中應嚴禁使用有害和污染性的裝飾材料，選用的一切裝修材料均應符合國家相關標準。

2.4 創(chuàng)造健康環(huán)境原則

創(chuàng)造健康環(huán)境原則指的是要保證室內(nèi)環(huán)境的清新度，維持建筑溫度和濕度條件的適宜性，可以通暢性的流通空氣，保障室內(nèi)采光的充足性。為降低外部氣溫對房間的影響，使房間內(nèi)的氣溫處于平穩(wěn)的水平，需要調(diào)節(jié)室內(nèi)供熱系統(tǒng)。

3.低碳概念下的建筑設計應對策略

3.1 低碳規(guī)劃

在低碳理念下的建筑設計，設計人員需要全面分析建筑工程周圍的環(huán)境，結合周圍的特定現(xiàn)實，分析建筑工程如何更好的融合于周邊環(huán)境，特別是建設項目的低碳設計，必須要與周圍的環(huán)境相互配合，而周圍的環(huán)境又不滿足低碳理念，因此要進行低碳的設計，讓它更好地契合低碳建筑的設計內(nèi)涵。另外在建設項目周圍增加綠化區(qū)域，這是低碳理念下的一項關鍵內(nèi)容，增加周圍綠化區(qū)域的面積和密度，在進行路面鋪設的時候，要對路線進行合理的規(guī)劃，既要考慮方便，又要在不損害綠化植被的前提下，更好地結合人造建筑物和周圍的環(huán)境，讓低碳理念和作用得以更好地發(fā)揮，保證建設工程周圍的環(huán)境健康、可持續(xù)發(fā)展。

3.2 外形設計

建筑主要的設計環(huán)境為外形，不僅需要合理選擇墻體材料，還要優(yōu)化設計建筑結構。在將低碳概念融入到外形設計中的同時，為了更好地減少能耗，設計人員需要將與外形有關的各種要素綜合起來，通過對墻體材料、外部結構、材料顏色等方面進行深入研究，測算各種影響因子對節(jié)能的影響[5]。比如在進行墻壁的設計時，通過設計屋面材料，并且結合建筑工程的周圍環(huán)境確定墻體厚度，在北方地區(qū)，可以增厚處理建筑保溫板，優(yōu)化整體建筑的保溫效果，從而減少我國北方地區(qū)的供暖設備的能耗。同時為了確保建筑物的隔熱和保濕效果，應該合理降低窗墻比，設計人員要盡量利用鋁制窗框，這樣不僅可以保溫，還可以減少光污染的危險，從而實現(xiàn)綠色、節(jié)能的建筑目標。

3.3 利用低碳建筑材料

在低碳理念引導下，要讓建筑工程的綠色環(huán)保效應更加明顯，需要在建設項目中，應用技術環(huán)境友好、可持續(xù)利用的新建材。在建設項目的設計中，要全面地考慮到項目的成本，盡量降低耗能高和污染嚴重的建材的用量。在選擇低碳建材時，應充分利用自然資源，并且突出地域特色，盡量在建筑工程的周圍就地取材。此外有關研究機構還必須持續(xù)地研究和開發(fā)新型的建筑節(jié)能材料，提高其研究水平，在保持新型建筑節(jié)能材料的廣泛使用的同時，也要表現(xiàn)出其易于建造和取材方便的特點，從而極大地減少建筑項目的內(nèi)部碳排放，滿足低碳設計理念。

建材是決定施工品質(zhì)的重要因素，在選材過程中應該融合低碳設計理念，分析項目投入和社會效益的關系。要實現(xiàn)建筑的低碳化，在設計階段就要融合低碳概念，并且利用低碳概念優(yōu)化配置施工材料。例如設計單位在建筑材料設計過程中需要綜合緊急性和綠色化以及環(huán)保性等基礎，注重建筑各種性能，并充分考慮材料的強度、有效性、穩(wěn)定性等各項功能需求，同時需要考慮到材料對人們的生產(chǎn)和生活的作用[6]。需要控制材料的數(shù)量，要符合建筑經(jīng)濟原則。因為外部因素會影響到建筑材料質(zhì)量，導致建材發(fā)生劣化或損傷，從而影響到施工質(zhì)量。所以在進行建材設計時，設計人員需要考慮各種材料變化，以防止其與構件的局部相接觸而造成的破壞。另外，應該重視對建材的貯存與防護。在建筑設計中融合可回收的材料，實現(xiàn)建筑材料的回收再利用。

3.4 加大力度使用自然光能源

當前我國的二氧化碳排放量較多，主要是由于過度地利用了黑色能源，所以在建設項目的設計過程中，必需要加大力度使用自然光能源，從而優(yōu)化建筑工程的低碳環(huán)境性能。同時也能更好地增強使用者的居住感受。設計建筑工程內(nèi)部照明設備的時候，必須盡可能地選擇具有節(jié)能、環(huán)境友好的燈光裝置，既能夠降低電能的損耗，優(yōu)化發(fā)揮出低碳環(huán)保的作用。其次依據(jù)施工項目的室內(nèi)空間構造，合理布置照明設備，既避免產(chǎn)生燈光盲區(qū)，又能有效地發(fā)揮自然光線的作用，降低電離能源能耗。

3.5 提高能源資源利用率

在低碳理念下，如何提高能量使用的有效性，是進行建筑設計的重點。提高能量資源使用效率可以產(chǎn)生非常明顯的好處，它可以減少建設項目的建設投資，對建設費用進行管理，改變了浪費的情況，減少了建筑能耗，還降低了碳排放，更加突出了低碳環(huán)境的概念。針對目前建設項目建設中存在的能耗與資源浪費問題仍然比較突出的實際情況，有必要對建筑能耗進行科學配置，推廣利用各種先進性的低碳環(huán)保型的技術和設備等，高效的利用建筑工程的能源和資源[7]。

在節(jié)能方面，我國建筑行業(yè)已經(jīng)取得了長足的進步。對大型公共建筑、辦公、商務等建筑進行節(jié)能改造已成為大勢所趨。我國現(xiàn)有的新建民用建筑物中，開始推廣利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，滿足建筑的電力需求。太陽能發(fā)電具有明顯的節(jié)能、減排、低能耗等優(yōu)點。此外，利用太陽能發(fā)電的能量，一棟住宅可儲存24 小時以上的太陽能。不斷發(fā)展太陽發(fā)電技術之后，可以在公共設施和商業(yè)建筑中廣泛利用太陽能照明技術。

近年來，國家城市建設取得了顯著的減排成效。但是目前中國許多大城市仍在使用非可更生的燃料，如煤和燃氣等。例如一些能效較高的建筑物，可以通過采用光伏發(fā)電、空氣調(diào)節(jié)裝置等節(jié)省能源。在許多大城市，利用太陽能屋面進行節(jié)能減排，改善人居環(huán)境，是一種新興的節(jié)能減排技術[8]。從本質(zhì)上講，利用太陽能作為一種新型的能源利用方式，可以提高建筑結構的服役年限，減輕氣候變化所造成的危害，同時還可以避免由于溫度升高引起的熱能損耗，減少對環(huán)境的影響。另外，很多大城市也在大力推進屋面太陽能的使用。太陽能屋面是一種高效、潔凈、環(huán)保的新型建筑，在國內(nèi)已得到廣泛關注。

3.6 提高空間利用率

在低碳理念下進行的建筑設計，設計人員需要高效的利用建筑工程空間資源。在建筑戶型的設計中，設計人員需要結合住戶的居住需求，突出空間的靈活性和可變性，在提高建筑項目的受用周期的同時，減少排放建筑垃圾[9]。

在目前的建成條件下，空間設計關系到建筑環(huán)境的利用率，提高房屋結構利用率，可以控制建筑產(chǎn)出比，使其符合施工要求。在建筑設計過程中，需要測算出單體建筑在整體建筑中的作用，在確保最大限度地利用空間的同時，減少由于空間資源消耗。另外對于空間的特點，也可以加入可再生的資源，以確保在有限的使用空間內(nèi)，達到最大限度地減少建設周期。

3.7 智能設計

低碳建筑今后發(fā)展的重要趨勢為智能設計，通過構建智慧建筑系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對建筑物前期設計、中期建設和后期運營過程中的各種數(shù)據(jù)進行全面集成，不僅可以提高建筑居住的舒適性，而且在各種高科技的支撐下，可以充分利用各種建筑資源。在建筑體系中實現(xiàn)智能系統(tǒng)的時候，可以最大化地提升機械裝備的工作效能，提升建筑的使用效率，減少建筑工程的環(huán)境污染，讓建筑系統(tǒng)達到可持續(xù)發(fā)展[10]。在設計過程中，需要結合現(xiàn)代化技術和建筑體系，分析在建筑設計和施工中高新技術的使用效果，通過合理設定相關參數(shù)，減少參數(shù)和施工的誤差，自然性的過渡傳統(tǒng)建筑和智能化建筑，提高低碳建筑使用效率。

3.8 減少碳排放

在低碳概念下的建筑設計工作，最重要的措施是降低碳排放，保證建筑可以更好的應對氣候變化。為了達到這個目的，設計人員必須采取一系列的舉措。例如利用低碳建筑材料，可以減少材料使用過程中的碳排放。通過對建筑形態(tài)、朝向及外立面的合理規(guī)劃，也可以達到節(jié)約能耗的目的。大力發(fā)展建筑節(jié)能減排新工藝，可有效地降低建筑能耗、減少二氧化碳排放量。在建設運行期，提高供暖和供冷系統(tǒng)的使用效率，并且開展碳中和設計工作，例如可以利用碳捕捉和存儲技術、生態(tài)建筑設計等，實現(xiàn)建筑凈碳排放[11]。完善碳排放監(jiān)測和報告機制，對建筑碳排放進行跟蹤檢查，推廣低碳生活理念，引導住戶在實際生活中注重減少能源利用情況，在個體層次出發(fā)減少碳排放。

3.9 優(yōu)化運營管理

開展低碳建筑設計工作，運營管理工作發(fā)揮著重要的作用。建立智能化的建筑運營管理系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控建筑能耗和設備運行狀態(tài)等，保障調(diào)控工作的精準性，避免浪費能源。定期更新升級建筑節(jié)能設備，保障設備運行的穩(wěn)定性，降低能耗。同時加強能耗數(shù)據(jù)的公開和透明度，提倡節(jié)能減排和節(jié)能監(jiān)管。針對較大的綜合體或區(qū)域，可采用共同用能方式，取得較好的節(jié)能效果和較低的運行費用[12]。在此基礎上，結合運行管理策略，達到節(jié)能降耗、提高節(jié)能降耗的目的。對其進行有效的運行管理，既有利于達到節(jié)能減排的目的，又可以減少建設運行費用，促進建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

結語：

在建筑行業(yè)發(fā)展過程中，低碳概念下的建筑設計工作符合時代發(fā)展需求，因此設計人員需要綜合分析低碳概念，在建筑材料和空間設計等方面有效融合低碳概念，為人們提供舒適性和安全性的居住環(huán)境，同時可以推動建筑行業(yè)健康發(fā)展。