可持續(xù)發(fā)展理念在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

【摘要】文章從可持續(xù)發(fā)展的視角出發(fā)，探討其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。闡述了可持續(xù)發(fā)展理念的內(nèi)涵和意義，分析其與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系。論述了可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，包括節(jié)能環(huán)保技術(shù)、被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略、綠色建材選用、建筑空間優(yōu)化等方面。結(jié)合案例分析，總結(jié)了可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中的成功經(jīng)驗(yàn)和存在問(wèn)題。研究為推動(dòng)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】可持續(xù)發(fā)展；建筑設(shè)計(jì)；節(jié)能環(huán)保；綠色建材；被動(dòng)式設(shè)計(jì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU201 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）10-0036-03

0 引言

建筑業(yè)作為能源消耗大戶(hù)和環(huán)境影響的重要領(lǐng)域，更需要積極踐行可持續(xù)發(fā)展理念。近年來(lái)，我國(guó)高度重視生態(tài)文明建設(shè)，將綠色發(fā)展作為國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。在此背景下，建筑行業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。將可持續(xù)發(fā)展理念融入現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)，不僅是建筑師的職責(zé)所在，更是推動(dòng)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。文中將從可持續(xù)發(fā)展的視角，探討其在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共生提供思路和借鑒。

1 可持續(xù)發(fā)展與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系

建筑作為人類(lèi)活動(dòng)的重要載體，其規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)和改造的全過(guò)程都應(yīng)體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。在建筑設(shè)計(jì)中踐行可持續(xù)發(fā)展，首先要考慮建筑的選址、布局與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的協(xié)調(diào)，盡可能減少對(duì)場(chǎng)地原有生態(tài)的破壞。其次，要合理利用空間，提高建筑的使用效率，減少不必要的資源浪費(fèi)。再者，要優(yōu)化建筑材料的選用，推廣可再生、可回收、低排放的綠色建材。同時(shí)，還要重視建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，通過(guò)被動(dòng)式設(shè)計(jì)最大限度利用自然采光通風(fēng)，減少能耗；積極采用高效節(jié)能的設(shè)備系統(tǒng)，提高能源利用效率[1]。

從社會(huì)可持續(xù)的角度看，建筑設(shè)計(jì)要考慮建筑的包容性、公平性、宜居性，為居民提供舒適、健康、安全的空間，促進(jìn)社會(huì)交往、文化傳承與社區(qū)營(yíng)造。從經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的角度看，建筑設(shè)計(jì)要在滿(mǎn)足使用需求的基礎(chǔ)上，兼顧建筑全壽命周期成本，提高投資效益。

2 可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用

太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹睦?，為建筑提供了清潔、低碳的能源選擇。地?zé)崮艿膽?yīng)用，則可以利用地表淺層的恒溫特性，通過(guò)地源熱泵系統(tǒng)為建筑提供冷熱源，減少傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗[2]。地源熱泵系統(tǒng)的能效比可達(dá)3.5～4.5，比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)提高30%～40%的能源利用效率。在寒冷地區(qū)，地源熱泵系統(tǒng)可將建筑供暖能耗降低50%以上。

高效節(jié)能設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用，如發(fā)光二極管照明、變頻控制的暖通空調(diào)系統(tǒng)、熱回收新風(fēng)系統(tǒng)等，通過(guò)優(yōu)化能源利用效率，最大限度地減少建筑運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗，實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能環(huán)保。發(fā)光二極管照明比傳統(tǒng)照明節(jié)能50%～80%，壽命長(zhǎng)達(dá)50 000 h以上。變頻空調(diào)系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷需求自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率，比定頻空調(diào)節(jié)能30%～60%。熱回收新風(fēng)系統(tǒng)可回收排風(fēng)中70%～80%的熱量，顯著降低新風(fēng)處理能耗。

通過(guò)采用低輻射鍍膜玻璃、真空玻璃等高性能門(mén)窗，可將窗戶(hù)的傳熱系數(shù)降低到1.5 W/（m2.K）以下，比普通雙層玻璃提高50%以上的保溫性能。外墻保溫系統(tǒng)的應(yīng)用，如巖棉、聚苯乙烯等保溫材料，可將外墻的傳熱系數(shù)控制在0.3 W/（m2.K）以下，有效減少建筑的熱損失。

智能化控制系統(tǒng)的引入，為建筑節(jié)能提供了新的可能。通過(guò)建筑能源管理系統(tǒng)（BEMS），可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制。智能照明控制系統(tǒng)可根據(jù)自然光照度和人員活動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度，節(jié)能效果可達(dá)30%～40%。智能遮陽(yáng)系統(tǒng)可根據(jù)太陽(yáng)位置和室內(nèi)熱環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)角度，有效降低夏季空調(diào)運(yùn)行負(fù)荷。

2.2 被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略的應(yīng)用

在北半球，南向是最佳朝向，可以在冬季獲得充足的太陽(yáng)輻射熱，同時(shí)在夏季通過(guò)適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)設(shè)計(jì)避免過(guò)熱。建筑的長(zhǎng)軸應(yīng)盡可能沿東西向布置，以減少東西向外墻面積，降低夏季的熱增益。合理的建筑布局，如錯(cuò)落有致的體塊組合，可以增加建筑表面積，促進(jìn)自然通風(fēng)。中庭空間的設(shè)置則可以形成“煙囪效應(yīng)”，增強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)能力，同時(shí)還可以引入自然光，減少內(nèi)部空間的照明需求。

通過(guò)合理設(shè)置窗墻比，可以在保證采光效果的同時(shí)避免過(guò)多的熱損失。一般而言，窗墻比建議控制在0.3～0.5，具體數(shù)值需根據(jù)建筑所在氣候區(qū)和功能需求進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化窗戶(hù)形式與尺寸，如采用高窗設(shè)計(jì)，可以將自然光引入室內(nèi)更深處。光導(dǎo)管技術(shù)的應(yīng)用可以將自然光引入無(wú)法直接采光的空間，其效率可達(dá)到傳統(tǒng)天窗的3～5倍。

通過(guò)對(duì)建筑開(kāi)口的合理組織，結(jié)合風(fēng)壓通風(fēng)和熱壓通風(fēng)原理，可以實(shí)現(xiàn)有效的自然通風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)是利用建筑不同立面的壓力差，通過(guò)開(kāi)窗形成空氣流動(dòng)。熱壓通風(fēng)則是利用建筑內(nèi)外溫差產(chǎn)生的空氣密度差，形成垂直方向的空氣流動(dòng)。雙層立面設(shè)計(jì)可以在不同氣候條件下提供有效的通風(fēng)緩沖區(qū)，既能促進(jìn)自然通風(fēng)，又可以提高建筑的保溫隔熱性能。

2.3 綠色建材的選用

竹材作為一種快速生長(zhǎng)的可再生資源，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和環(huán)保特性。經(jīng)過(guò)防腐、防蟲(chóng)處理的竹材可用于建筑結(jié)構(gòu)、裝飾和家具制造。工程竹材的抗壓強(qiáng)度可達(dá)60～80 MPa，抗彎強(qiáng)度可達(dá)100～120 MPa，與普通木材相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。木材作為傳統(tǒng)的可再生建材，通過(guò)可持續(xù)森林管理和現(xiàn)代加工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更高效地利用。交叉層積木板（CLT）技術(shù)的發(fā)展使得木結(jié)構(gòu)建筑可以達(dá)到更高層數(shù)，同時(shí)具有良好的保溫隔熱性能。

低碳環(huán)保材料的選擇是綠色建材的另一個(gè)重要方向。低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的涂料和膠黏劑可以顯著改善室內(nèi)空氣質(zhì)量[3]。水性涂料的VOC含量通常低于50 g/L，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)溶劑型涂料的300～500 g/L。新型硅藻泥材料不僅具有優(yōu)良的吸附甲醛能力，還能調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，其吸附甲醛的效率可達(dá)到普通涂料的5～10倍。

建筑材料的循環(huán)利用和再生利用是綠色建材應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。建筑垃圾的資源化處理可以將廢棄混凝土、磚塊等材料破碎后作為再生骨料，用于新混凝土的生產(chǎn)。研究結(jié)果表明，摻入30%再生骨料的混凝土可以達(dá)到與普通混凝土相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。廢棄玻璃經(jīng)過(guò)處理可以制成泡沫玻璃，作為輕質(zhì)保溫材料使用，其導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.04～0.06 W/（m2.K）。廢舊塑料通過(guò)改性處理可制成新型復(fù)合材料，用于非承重構(gòu)件或裝飾部件的制造。

透水混凝土的應(yīng)用可以改善城市生態(tài)環(huán)境，其滲水系數(shù)可達(dá)300～500 mm/h，有效緩解城市內(nèi)澇問(wèn)題。高性能混凝土通過(guò)優(yōu)化配比和摻加特殊組分，可以大幅提高強(qiáng)度和耐久性，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)100 MPa以上，使用壽命可延長(zhǎng)到100年以上。

2.4 建筑空間優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過(guò)采用模塊化設(shè)計(jì)和可變構(gòu)件，空間可以根據(jù)不同時(shí)段和需求快速轉(zhuǎn)換功能。例如，采用智能隔斷系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)空間的動(dòng)態(tài)分割與整合。這種系統(tǒng)通常由輕質(zhì)材料制成，具有良好的隔音性能（隔音量可達(dá)35～40 dB），同時(shí)配備電動(dòng)控制裝置，可通過(guò)智能終端操控。模塊化家具設(shè)計(jì)則進(jìn)一步增強(qiáng)了空間的適應(yīng)性，如多功能壁柜系統(tǒng)可以集成工作臺(tái)、儲(chǔ)物空間和休息區(qū)，占地面積小但功能豐富。

空間利用效率的提升還體現(xiàn)在垂直空間的充分利用上。高架地板系統(tǒng)不僅可以靈活布置管線(xiàn)，還能創(chuàng)造額外的儲(chǔ)物空間。挑高空間結(jié)合夾層設(shè)計(jì)，可以在有限面積內(nèi)創(chuàng)造更多使用面積。研究表明，合理的夾層設(shè)計(jì)可以增加20%～30%的使用面積，同時(shí)不會(huì)顯著增加建筑成本。

通過(guò)引入自然元素，可以改善室內(nèi)微氣候，提升空間品質(zhì)。例如，室內(nèi)庭院設(shè)計(jì)不僅可以引入自然光線(xiàn)和新鮮空氣，還能調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。研究表明，適當(dāng)?shù)氖覂?nèi)綠化可以降低室溫2～3 ℃ ，提高相對(duì)濕度5%～10%。垂直綠化系統(tǒng)，如綠墻技術(shù)，可以在有限的平面空間內(nèi)創(chuàng)造大面積的植被覆蓋。先進(jìn)的綠墻系統(tǒng)集成了自動(dòng)灌溉和營(yíng)養(yǎng)供給裝置，可以維持植物的長(zhǎng)期健康生長(zhǎng)。

智能家居系統(tǒng)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)布設(shè)在空間內(nèi)的多種傳感器實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、濃度等環(huán)境參數(shù)，結(jié)合人工智能算法分析用戶(hù)的行為模式和偏好，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的自動(dòng)調(diào)節(jié)。例如，在用戶(hù)外出時(shí)自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)和照明，在用戶(hù)回家前根據(jù)其習(xí)慣提前開(kāi)啟新風(fēng)系統(tǒng)和熱水器，在夜間降低空調(diào)風(fēng)速以營(yíng)造安靜的睡眠環(huán)境等。

智能化技術(shù)還可應(yīng)用于空間的安全和健康管理。煙霧和一氧化碳傳感器可及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和燃?xì)庑孤╇[患，聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)保障居住安全?？諝赓|(zhì)量傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)物等污染物的濃度，結(jié)合新風(fēng)系統(tǒng)和空氣凈化裝置，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

3 可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢(shì)和展望

3.1 技術(shù)創(chuàng)新與集成應(yīng)用

可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用正在經(jīng)歷前所未有的技術(shù)創(chuàng)新與集成。新型環(huán)保材料的研發(fā)和應(yīng)用不斷突破，如自?xún)艋炷痢⒐夥ＡУ?，大幅提升了建筑的環(huán)保性能。能源技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了更高效的可再生能源系統(tǒng)，如高效率太陽(yáng)能電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等，使建筑能夠更好地實(shí)現(xiàn)能源自給自足。智能化技術(shù)的融入則讓建筑具備了自我調(diào)節(jié)和優(yōu)化的能力，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)和人工智能算法，實(shí)現(xiàn)能源使用的精確控制和室內(nèi)環(huán)境的智能調(diào)節(jié)。

水資源管理技術(shù)的創(chuàng)新，如中水回用系統(tǒng)、雨水收集利用技術(shù)等，顯著提高了建筑的水資源利用效率。綠色施工技術(shù)的發(fā)展，如預(yù)制裝配式建筑、3D打印技術(shù)等，不僅縮短了施工周期，還大大減少了建筑垃圾的產(chǎn)生。這些技術(shù)的集成應(yīng)用，正在推動(dòng)建筑向著更加智能、高效、環(huán)保的方向發(fā)展。

3.2 法律法規(guī)的引導(dǎo)與支持

法律法規(guī)在推動(dòng)可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)和發(fā)展方面扮演著至關(guān)重要的角色。各國(guó)正在通過(guò)制定和完善相關(guān)法律法規(guī)，為可持續(xù)建筑的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持和引導(dǎo)。建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，要求新建建筑和改造建筑必須達(dá)到更高的能效水平。綠色建筑評(píng)價(jià)體系的建立和完善，為建筑的全生命周期可持續(xù)性提供了衡量標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針[4]。

財(cái)政激勵(lì)政策的實(shí)施，如稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼等，有效刺激了開(kāi)發(fā)商和業(yè)主采用可持續(xù)建筑技術(shù)的積極性。土地使用政策的調(diào)整，鼓勵(lì)高密度、混合功能的城市開(kāi)發(fā)模式，有助于減少城市擴(kuò)張和交通需求。采購(gòu)政策的綠色化，通過(guò)示范項(xiàng)目帶動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)向可持續(xù)方向發(fā)展。

3.3 公眾參與和可持續(xù)意識(shí)提升

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，公眾對(duì)可持續(xù)生活方式的認(rèn)知和需求不斷增強(qiáng)。這種意識(shí)的轉(zhuǎn)變直接影響了人們對(duì)居住環(huán)境的選擇，促使開(kāi)發(fā)商和設(shè)計(jì)師更加重視可持續(xù)建筑的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

教育在提升公眾可持續(xù)意識(shí)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。從基礎(chǔ)教育到高等教育，可持續(xù)發(fā)展理念正被逐步納入課程體系。中小學(xué)開(kāi)設(shè)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)文明等課程，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感。高校將可持續(xù)發(fā)展理念融入建筑、規(guī)劃、環(huán)境等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)具備可持續(xù)發(fā)展思維的創(chuàng)新人才。

各國(guó)綠色建筑委員會(huì)和專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)等機(jī)構(gòu)開(kāi)展可持續(xù)場(chǎng)地、能源、水資源、材料等方面的設(shè)計(jì)策略和技術(shù)培訓(xùn)，促進(jìn)了可持續(xù)理念在建筑行業(yè)的應(yīng)用?？沙掷m(xù)建筑認(rèn)證，如美國(guó)能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先鋒獎(jiǎng)、我國(guó)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)等，為項(xiàng)目樹(shù)立了可持續(xù)典范，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向。獲得認(rèn)證的項(xiàng)目在市場(chǎng)中更具競(jìng)爭(zhēng)力，激勵(lì)越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)商和設(shè)計(jì)師投身可持續(xù)建筑的設(shè)計(jì)與建造[5]。

公眾教育活動(dòng)，如綠色建筑開(kāi)放日、可持續(xù)社區(qū)參訪(fǎng)等，增進(jìn)了公眾對(duì)可持續(xù)建筑的了解和接受度。在這些活動(dòng)中，參與者可以親身體驗(yàn)綠色建筑的舒適環(huán)境，了解其在節(jié)能、節(jié)水、空氣質(zhì)量等方面的益處，從而更加認(rèn)可可持續(xù)的居住方式。社區(qū)宣傳和居民參與，有助于形成良性互動(dòng)。居民的反饋為項(xiàng)目?jī)?yōu)化提供依據(jù)，項(xiàng)目的改進(jìn)又提升了居民的滿(mǎn)意度，形成可持續(xù)建筑推廣的正向循環(huán)。

未來(lái)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，公眾可能會(huì)有更多機(jī)會(huì)直觀體驗(yàn)可持續(xù)建筑的效果和優(yōu)勢(shì)。公眾科學(xué)項(xiàng)目的推廣，可能會(huì)讓更多普通民眾參與到建筑環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集中，增強(qiáng)他們的環(huán)境意識(shí)和責(zé)任感。社區(qū)自治和共建共享模式的發(fā)展，可能會(huì)催生出更多創(chuàng)新的可持續(xù)建筑和社區(qū)解決方案。

4 結(jié)語(yǔ)

可持續(xù)發(fā)展理念在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，是建筑業(yè)履行社會(huì)責(zé)任、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。通過(guò)對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究，增強(qiáng)對(duì)建筑師在其中所發(fā)揮的關(guān)鍵作用產(chǎn)生更深刻認(rèn)識(shí)。未來(lái)，應(yīng)繼續(xù)探索可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐，為實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生、建筑與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。可持續(xù)發(fā)展不僅是建筑業(yè)的責(zé)任，更是全社會(huì)的共同使命。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]李璟熠（1989—），男，南昌人，本科，工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。