基于“雙碳”目標(biāo)的第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)策略

蘇 麗

常德城發(fā)項(xiàng)目咨詢管理有限公司 湖南 常德 415000

雙碳是指碳達(dá)峰和碳中和，即在某一時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放量的峰值，之后逐步減少排放量，最終實(shí)現(xiàn)碳排放與碳吸收的平衡。這是為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展而提出的戰(zhàn)略性舉措。其目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的共同努力，包括建筑行業(yè)。建筑行業(yè)是全球最大的能源消耗行業(yè)之一，也是溫室氣體排放的重要來源。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年中國建筑業(yè)的碳排放量占全國總排放量的比重已經(jīng)超過50%。尤其是建筑材料的能耗和碳排放已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他行業(yè)，成為碳排放的主要來源之一[1]。因此，建筑行業(yè)應(yīng)當(dāng)緊急行動(dòng)起來，積極推進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)作出積極貢獻(xiàn)。

第四代住房是綠色建筑的一種演變形式，在2021年發(fā)布的《T∕CECS 855-2021 城市森林花園住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)這類住宅的建筑布局進(jìn)行了分類，主要分為以下三種類型：空中戶屬庭園住宅、空中共享園林住宅、空中共享園林住宅（空中停車）（完全體）。這種建筑不再是單調(diào)的鋼筋水泥建筑，而是致力于在城市中打造具有自然氛圍的建筑群。通過運(yùn)用綠化設(shè)計(jì)和可持續(xù)技術(shù)，它將使城市變成一個(gè)猶如森林般的生態(tài)系統(tǒng)，與自然環(huán)境和諧共生。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)存在的問題

1.1 成本較高

綠色建筑設(shè)計(jì)所需的高性能材料和技術(shù)在剛剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)價(jià)格比較昂貴，導(dǎo)致建筑項(xiàng)目的成本增加。這主要是因?yàn)檫@些材料和技術(shù)相對(duì)較新，市場(chǎng)供應(yīng)相對(duì)較少，生產(chǎn)規(guī)模較小，從而導(dǎo)致了較高的制造成本。同時(shí)，一些高性能材料和技術(shù)要求施工人員和維修人員具備更高的專業(yè)知識(shí)和技能，使得相應(yīng)的培訓(xùn)和人力成本也會(huì)增加。此外，綠色建筑需要更頻繁地檢查和維護(hù)，以確保其性能和效果，進(jìn)而增加了人力成本。但是，隨著綠色建筑的不斷發(fā)展和市場(chǎng)需求的增加，相關(guān)的高性能材料和技術(shù)正在逐漸成熟和普及，成本會(huì)出現(xiàn)降低的趨勢(shì)[2]。

1.2 材料的選擇和使用存在缺陷

盡管綠色建筑設(shè)計(jì)在能源消耗和環(huán)境保護(hù)方面有很大的優(yōu)勢(shì)，但在建筑材料的選擇和使用上仍存在一些不足。一些綠色建筑設(shè)計(jì)在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的建筑廢棄物，盡管這些廢棄物可以進(jìn)行回收和再利用，但處理和管理廢棄物仍然需要耗費(fèi)一定的資源和成本。另外，一些綠色建筑設(shè)計(jì)過于追求高科技和高性能，忽視了傳統(tǒng)建筑文化和自然環(huán)境的融合，導(dǎo)致建筑與周圍環(huán)境和人文景觀的脫節(jié)。

1.3 設(shè)計(jì)方案與實(shí)際相偏離

在建筑設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員由于各種因素，沒有充分開展前期準(zhǔn)備工作，使得建筑施工過程中無法滿足設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)要求，如空間布局、通風(fēng)采光、隔音效果等，導(dǎo)致建筑物無法滿足設(shè)計(jì)方案中的功能需求，從而降低建筑物的使用價(jià)值。并且設(shè)計(jì)方案中的結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)存在誤差或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)偏差。此外，設(shè)計(jì)方案的實(shí)施過程中，監(jiān)理和管理不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案與實(shí)際相偏離[3]。例如，監(jiān)理人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正施工中的問題，或者施工管理不嚴(yán)格，導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響建筑整體施工質(zhì)量。

2 “雙碳”目標(biāo)下第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)的意義和原則

2.1 第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)的意義

第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)有利于實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和低碳排放，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化作出貢獻(xiàn)。通過減少能源消耗和碳排放，減少對(duì)環(huán)境的壓力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在設(shè)計(jì)中注重居住者的健康和舒適，提供良好的室內(nèi)環(huán)境。不僅能夠改善居住者的生活品質(zhì)，還有助于提高工作和學(xué)習(xí)的效率。并且長(zhǎng)期來看，綠色建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的效果，雖然需要一定的投資成本，但通過節(jié)約能源和資源，可以降低建筑運(yùn)營和維護(hù)的成本。此外，第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)注重生態(tài)保護(hù)，減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。通過保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性，可以維持生態(tài)平衡，保護(hù)珍稀物種和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)的原則

基于“雙碳”目標(biāo)的第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)旨在解決傳統(tǒng)綠色建筑設(shè)計(jì)存在的問題，并進(jìn)一步推動(dòng)綠色建筑發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)的核心原則可以分為三點(diǎn)。第一，高效節(jié)能原則。通過采用節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，如太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、地源熱泵、高效絕緣材料等，減少建筑的能源消耗[4]。同時(shí)，通過合理的建筑布局和朝向設(shè)計(jì)，最大限度地利用自然光和自然通風(fēng)，減少對(duì)人工照明和空調(diào)系統(tǒng)的依賴，降低能源消耗。第二，低碳排放原則。除了采用高效節(jié)能設(shè)備和技術(shù)外，還可以采用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等，減少對(duì)化石燃料的依賴。此外，還可以采用碳中和技術(shù)，如碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)，將建筑運(yùn)營過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存起來，減少碳排放。第三，可持續(xù)發(fā)展原則。在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，需要考慮材料的可持續(xù)性，選擇環(huán)保材料和可回收材料，減少對(duì)自然資源的消耗。同時(shí)，還需要考慮建筑的生命周期成本和環(huán)境影響，綜合評(píng)估建筑的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，確保建筑在長(zhǎng)期運(yùn)營中能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 基于“雙碳”目標(biāo)第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

3.1 優(yōu)化建筑能源效率

3.1.1 充分利用可再生能源，優(yōu)先選擇高效節(jié)能設(shè)備

在雙碳目標(biāo)下，第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)需要充分利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源來供應(yīng)建筑的能源需求。在建筑物的屋頂通過合理布局安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供應(yīng)給建筑的電力需求，最大限度地利用太陽能資源。還可以選擇高效的太陽能熱水器和合理設(shè)計(jì)水管路線，利用太陽能將水加熱，提供建筑的熱水需求。并根據(jù)建筑所在地風(fēng)能資源的情況，通過風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)能，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，降低能源消耗。同時(shí)利用地?zé)崮茉醋鳛楣┡椭评涞哪茉磥碓?，通過地源熱泵系統(tǒng)將地下的熱能轉(zhuǎn)移到建筑內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。還可以利用可再生的生物質(zhì)能源，如木屑、秸稈等作為燃料，通過生物質(zhì)能發(fā)電或生物質(zhì)能供暖系統(tǒng)，提供建筑的能源需求。另外，在照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、暖通設(shè)備等方面優(yōu)先選擇高效節(jié)能設(shè)備，如LED照明、地源熱泵等。這些設(shè)備和技術(shù)可以有效地減少能源消耗和碳排放，提高建筑能源效率。并通過智能控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制建筑內(nèi)部設(shè)備的能源消耗，根據(jù)實(shí)際需求，合理調(diào)節(jié)設(shè)備的工作模式和能耗，以達(dá)到最佳的能源利用效率。還需要定期對(duì)建筑內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢查，確保其正常運(yùn)行和高效工作，及時(shí)修復(fù)故障和更換老化設(shè)備，以保持設(shè)備的高能效狀態(tài)，不僅有助于保護(hù)環(huán)境，還可以減少能源成本。

3.1.2 優(yōu)化建筑內(nèi)部布局和設(shè)計(jì)，合理選擇建筑材料

設(shè)計(jì)人員需要考慮建筑內(nèi)部功能區(qū)域的布局，合理安排工作區(qū)、休息區(qū)和公共區(qū)域的位置，減少能源的浪費(fèi)。合理地建筑布局和朝向可以最大限度地利用自然光和自然通風(fēng)。例如，在南向的窗戶上安裝遮陽設(shè)備，減少夏季陽光直射進(jìn)入建筑內(nèi)部的熱量，還可以使室內(nèi)空間能夠更好地受益于自然通風(fēng)，減少對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的使用。并采用高效絕緣材料和隔熱材料來構(gòu)建建筑外墻，選擇高隔熱性能的窗戶，如雙層或三層中空玻璃窗，減少熱量傳導(dǎo)和散失。同時(shí)選擇高反射率的屋頂材料、高隔熱的外墻材料等，減少建筑物對(duì)外界熱量的吸收，降低室內(nèi)溫度[5]。此外，還可以使用低碳材料，減少資源消耗和環(huán)境影響，例如：使用高強(qiáng)度鋼材替代普通鋼材，降低材料的用量和碳排放；使用高性能混凝土替代普通混凝土，減少水泥的使用量和碳排放，進(jìn)而提高建筑能源效率，并為可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

3.2 運(yùn)用碳中和技術(shù)和智能化技術(shù)

3.2.1 碳中和技術(shù)的應(yīng)用

碳中和技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要手段之一。在第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用碳中和技術(shù)來減少建筑的碳排放，并將剩余的碳排放抵消，以實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。通過碳捕獲、碳儲(chǔ)存等技術(shù)將建筑運(yùn)營過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存起來，防止其進(jìn)入大氣中，減少建筑的碳排放，實(shí)現(xiàn)碳排放與碳吸收的平衡。還可以在設(shè)計(jì)中通過增加植物覆蓋面積，例如在建筑屋頂、墻面或庭院種植植物，來利用植物的光合作用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)釋放氧氣。這個(gè)過程可以幫助減少大氣中的二氧化碳濃度，提高空氣質(zhì)量，并將其儲(chǔ)存在植物體內(nèi)。同時(shí)選擇具有高碳吸收能力的植物品種，如大型喬木和灌木，提高碳吸收效率，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。

3.2.2 智能化技術(shù)的應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用智能化技術(shù)，通過集成各種傳感器和自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)部環(huán)境的智能控制。例如，智能溫度控制系統(tǒng)可以根據(jù)人員活動(dòng)和房間使用情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，以提供舒適的環(huán)境同時(shí)降低能源消耗。智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)光線強(qiáng)度和人員活動(dòng)情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度和時(shí)間，以提高能源利用效率。還可以通過收集和分析建筑內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)，如用電量、水量、溫度等，識(shí)別能源消耗的高峰期和低谷期，并制定相應(yīng)的能源管理策略。在設(shè)計(jì)中還可以應(yīng)用智能水管理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)和控制建筑內(nèi)部用水的系統(tǒng)。例如：監(jiān)測(cè)浴室、廚房和洗手間等區(qū)域的用水量，以及水龍頭、淋浴和馬桶等設(shè)備的使用情況，當(dāng)檢測(cè)到?jīng)]有人使用洗手間時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉水龍頭和沖水裝置，減少無效的用水。還能夠利用系統(tǒng)檢測(cè)水質(zhì)情況，例如水的渾濁度、pH值和污染物含量等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問題并采取相應(yīng)的措施，保證用水的安全和健康。并根據(jù)不同時(shí)間段和人員活動(dòng)情況，預(yù)測(cè)用水需求，自動(dòng)調(diào)整用水設(shè)備的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)用水的節(jié)約和合理利用，提高用水效率。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還可以利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，預(yù)測(cè)建筑未來的能源需求和運(yùn)營狀況，從而提前采取相應(yīng)的措施，降低能源浪費(fèi)和運(yùn)營成本。

3.3 注重室內(nèi)環(huán)境的舒適性

傳統(tǒng)建筑材料和家具中常含有揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），如甲醛等，這些物質(zhì)會(huì)釋放到室內(nèi)空氣中，對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。長(zhǎng)期暴露在高VOC濃度環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致頭痛、眼痛、呼吸道疾病等健康問題。因此，在第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)中，室內(nèi)環(huán)境舒適性是一個(gè)重要的考慮因素，關(guān)注室內(nèi)空氣質(zhì)量，采用低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的涂料、膠水和家具，這些材料在制造過程中使用的化學(xué)物質(zhì)含量較低，會(huì)釋放較少的有害物質(zhì)到室內(nèi)空氣中。低VOC的涂料和膠水可以減少室內(nèi)有害氣體的釋放，而低VOC的家具則采用無毒、環(huán)保的材料制造，減少對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的污染。此外，設(shè)計(jì)還會(huì)考慮室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過合理的室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)，能夠及時(shí)排除室內(nèi)的污染物和異味，保持室內(nèi)空氣的流通和新鮮。采用高效過濾器和空氣凈化設(shè)備，可以進(jìn)一步提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，去除細(xì)微顆粒物和有害氣體，為居住者提供一個(gè)健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。不僅提高了居住者的生活質(zhì)量，也提升了整個(gè)建筑的可持續(xù)性和環(huán)保性能。

3.4 加強(qiáng)建筑與自然環(huán)境的融合

第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)注重建筑與自然環(huán)境的融合，通過綠色景觀設(shè)計(jì)、生態(tài)水體設(shè)計(jì)等手段，使建筑與周圍的自然環(huán)境相互融合，形成一個(gè)生態(tài)友好的建筑生態(tài)系統(tǒng)。例如，在建筑周圍設(shè)置綠化帶和花園，種植各種植物，增加綠色空間，提供更多的氧氣和陰涼空間，改善周圍的氣候和空氣質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員還可以考慮在建筑物周圍設(shè)置雨水收集和利用系統(tǒng)，通過收集和利用雨水來滿足建筑的非飲用水需求，減少對(duì)自來水的依賴。同時(shí)，在建筑設(shè)計(jì)中考慮生態(tài)水體的設(shè)計(jì)，如人工湖泊、水景等，為居住者提供一個(gè)美麗、宜人的生活環(huán)境，增加建筑的觀賞性和舒適性。另外，設(shè)計(jì)人員還可以考慮在建筑物周圍設(shè)置綠色屋頂和垂直綠化，通過植物的光合作用，吸收二氧化碳，釋放氧氣，提高空氣質(zhì)量，減少建筑對(duì)氣候的影響。同時(shí)，綠色屋頂和垂直綠化還可以減少建筑物對(duì)外界熱量的吸收，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)系統(tǒng)的使用，提高建筑的生態(tài)性能，降低對(duì)自然資源的消耗和環(huán)境的破壞。

3.5 加強(qiáng)建筑與社區(qū)的互動(dòng)與共享

第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)還應(yīng)加強(qiáng)建筑與社區(qū)的互動(dòng)與共享，通過共享能源系統(tǒng)、共享空間和共享設(shè)施等方式，實(shí)現(xiàn)資源的共享和優(yōu)化利用。建筑可以通過安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，將多余的電力供應(yīng)給周圍的社區(qū)，以實(shí)現(xiàn)能源的共享。同時(shí)，建筑可以設(shè)置共享空間，如公共花園、健身房、兒童游樂區(qū)等，供社區(qū)居民共同使用，提高社區(qū)的社交性和互動(dòng)性。建筑還可以設(shè)置共享設(shè)施，如共享車庫、共享洗衣房等，供社區(qū)居民共同使用，減少資源的浪費(fèi)和環(huán)境的負(fù)擔(dān)。通過加強(qiáng)建筑與社區(qū)的互動(dòng)與共享，可以提高資源的利用效率，減少能源的消耗和碳排放，促進(jìn)社區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和綠色生活方式的普及。

4 結(jié)語

綜上所述，第四代住宅綠色建筑設(shè)計(jì)策略是基于“雙碳”目標(biāo)的，即減少碳排放和碳消耗。其核心理念是通過利用可再生能源、提高能源利用效率和優(yōu)化建筑材料選擇來降低住宅建筑的能源消耗和碳排放。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該優(yōu)化建筑能源效率，運(yùn)用碳中和技術(shù)和智能化技術(shù)，注重室內(nèi)環(huán)境的舒適性，加強(qiáng)建筑與自然環(huán)境的融合、加強(qiáng)建筑與社區(qū)的互動(dòng)與共享，進(jìn)而推動(dòng)第四代住宅綠色建筑的實(shí)施，為人們提供舒適、健康、節(jié)能的居住環(huán)境。