基于建筑低碳設計分析與研究

【摘 要】在當下人們的環境保護意識逐漸增強以及對人居環境提出更高要求的背景下，低碳建筑不僅是環保理念在建筑實體上的物質載體體現，而且也是符合可持續發展理念的必然抉擇。本文首先分析了當前低碳建筑的應用現狀，然后通過對建筑中低碳設計及其優勢進行深入研究，最后對建筑低碳設計理念及應用進行了探討，可供同行參考。

【關鍵詞】建筑；低碳設計；低碳材料；環境；

前言

低碳建筑理念是最近幾年開始興起的一種綠色建筑理念，它的核心目的在于追求最少的非可再生能源的耗用滿足人們最大的住宅能源需要。 這種建筑理念的興起與世界能源危機的深刻背景密切相關，通過低碳住宅建筑理念的應用，有效地減輕當前人的發展對自然資源帶來的巨大壓力， 實現綠色建筑發展目標，達到住宅建筑與自然環境之間的和諧統一。當今社會作用于自然生態環境和消耗自然資源最大的生產活動是建筑活動。全力發揮我們的智慧，為減排作出應有的貢獻是完全可以的。首先是應因地制宜地考慮環境型建筑的標準，也就是結合自然條件、資源條件、文化條件和經濟條件來確定各地的綠色建筑標準，不盲目復制，讓節能方案切合實際。另外，在建筑設計上充分利用自然資源設計通風性能、朝向等，在屋面、墻體、門窗等建筑外圍護結構上使用具有隔熱和保溫性能的材料，能耗低的產品應盡量使用在空調等建筑暖通設備上，與此同時，充分開發利用地熱資源、太陽能、風能等。因而，從我們傳統設計走向低碳道路的改革創新需要各方領域的互相合作，并保證安全和可靠，提高效率，降低運行費用，且能改善環境，并達到節能和環保的要求。

一、低碳建筑現狀分析

節能建筑應用較多的目前應該是玻璃幕墻，對屋頂、外墻以及樓地板的研究使用較為欠缺。同時，低碳建筑夏熱冬冷地區的研究，較寒冷地區的研究多，主要原因是夏熱冬冷地區采暖和空調能耗均較高，節能設計需同時考慮圍護結構的保溫和隔熱性，而這兩者是相互矛盾的，要想達到既保溫又隔熱的目的，需要解決的問題還有許多。目前關于建筑物體排放 CO2的研究表明： 建筑物的日常耗能占建筑生命周期CO2排放量的絕大部分，此外，建材的生產與運輸階段的CO2排放量占一小部分。由此可知，建筑節能減排首先要從降低日常能耗開始，這也是效果最明顯的一個環節，其次則是從建材的生產和運輸等方面。

二、低碳節能建筑的優勢分析研究

1、低碳節能建筑明顯地降低了能量的消耗。經相關人員研究表明，建筑物在建設和使用過程中消耗能源大于 50%，同時生成 34%的污染物。低碳節能建筑能有效地減少能耗，據統計數據，低碳節能建筑的耗能與一般的建筑相比能耗降低超過 70%。

2、低碳節能建筑再現新型建筑藝術。傳統的建筑采用的是商品化的生產技術設計和建設過程。低碳節能建筑突出強調了將本地的文化和原材料融入建筑設計之中，不違背當地的自然和氣候條件，展現出本地風格并形成新的建筑美學。3） 低碳節能建筑適應四季之景。傳統的建筑很多與自然環境是相沖突的，室內環境不流通，這對身體的健康是不利的。低碳節能建筑設計內部與外部是連通的，根據氣候變化，對室內環境進行自動地過渡調節。

三、建筑低碳設計的應用問題分析

1、低碳建筑設計的原則和指導思想。要注重“低碳節能”的思想，要在思想上樹立節能意識，并且合理運用低碳節能技術。要積極挖掘和利用低能耗資源及自然資源來做好低碳節能建筑設計； 低碳節能建筑設計的特點在于符合建筑整體設計。從當地的文化內涵深度發掘不同建筑類型的特點，整合并完善建筑使用功能，設計出適合本地生態環境的建筑技術，提升整個建筑的文化品質。

2、材料選用。我國每年大量的能耗中，建筑能耗占 40% ，要真正實現節約能源，建造可持續建筑； 低碳的建材對低碳建筑的實現有著非常重要的作用。既要減少排放，又要節約能源。所以要通過低碳設計來實現低碳技術和零碳技術乃至負碳技術策略，實現低碳、零污染、高效率可持續發展目標。a． 太陽能。太陽能在建筑上的應用分為光伏發電和太陽能熱水系統。前者是利用半導體界面將光能直接轉換為電能。可以將光伏電池板作為建筑元素與樓頂、墻面、陽臺和窗戶有機的結合，構成一體化設計。b． 風能。傳統的建筑，室內設計是密閉的，對空調有較強的依賴性。節能建筑則是較好的利用自然風讓房間清新如田野。

節能建筑的自然通風不僅是完全靠自然風的流動來調節室內空氣流動，保持空氣的清新度； 而且還要借助無動力屋頂通風設備來調節風流和風速。后一種能長期的保持良好的工作狀態，它是利用形式中無動力通風設備不需要維修。c． 地熱。地源熱泵系統是將土壤、地表水和地下水等變為冬季制熱的來源及夏季制冷的來源，它是一種利用淺層地熱能，借助熱泵機組實現向建筑物熱量和冷氣的供應，同時還可以制備生活用熱水，是一種新型的中央空調系統。d． 植被。植被可以吸收輻射，不但能非常有效地遮陽，還可以有效降溫。此外植被產生空氣壓差，能改變風速強度，改變氣流方向，來導引繞開建筑物或氣流進入。植被在光合作用的過程中能吸收太陽輻射，從而使周圍環境變得涼爽。在墻面綠化上也是采用以上原理，強烈陽光直射面爬滿綠色藤狀植物，減少對墻面的照射，降低外墻表面溫度，以此來保證室內溫度穩定。

3、主動建筑低碳設計。建筑立面選擇素混凝土，既節省了一次性瓷磚貼面、花崗巖大理石和粉刷層，也避免了開采石材時對大自然造成的人為破壞； 為了減少在運輸過程當中對能源造成的浪費，水泥就地取材和攪拌成品混凝土。

4、被動建筑低碳設計。在建筑中，外圍護結構的熱損耗較大，在外墻使用外保溫，使用中空玻璃，使用保溫屋面，是建筑節能的主要實現方式。提高能源利用的效率并優化能源系統。

5、利用節能建筑圍護構件。為了更好地滿足透光、通風保溫、隔熱等各種需求，則應更好地利用新的建筑圍護結構部件，根據外界條件的變化改變其物理性能，達到維持室內良好的物理環境、同時降低能源消耗的目的是實現建筑節能的最基礎技術條件。其主要涉及的產品有： 屋頂保溫和隔熱、外墻保溫和隔熱、熱物理性能優異的外窗和玻璃幕墻、智能外遮陽裝置以及基于相變材料的蓄熱型圍護結構和基于高分子吸濕材料的調濕型飾面材料。尤其是通風型屋頂產品、通風遮陽窗簾的使用、外墻外保溫可通風裝飾板都大大提高了產品的質量，同時又降低了建筑運行成本。

6、智能系統的優化設計。利用建筑智能系統化技術實現低碳建筑的目標，一方面是發掘現有建筑智能化系統的節能降耗的內在潛力，主要通過建筑設備管理系統對建筑環境參數及空調、電梯等機電設備進行實時監測與控制，在滿足當前需求的前提下，優化運行設備，減少設備開啟臺數和運行時間以節約電能，從而減少發電廠對大氣污染物的排放，以保護環境。

四、結語

在低碳設計過程中，從整體思維出發，探索建筑系統與環境大系統之間廣泛相關的聯系。其他所有的人工產品對自然資源的消耗和環境建筑相比應負更多的責任。據分析表明，建造活動消耗了最多的能源和自然資源。人類排放的所有溫室效應氣體中，來自于建筑材料的大約占到 50%，其中包括： 生產運輸、建筑的建造以及運行管理。導致形成城市熱島效應最主要的原因是城市的混凝土建筑群密集，從而使城市的綠化面積減少，空氣質量變差； 另外，混凝土墻對城市的聲環境、光環都有很多不利影響。由于混凝土比植被、土壤具有更大的熱容量和吸熱率，使建筑物儲存了較多的熱量，并向四周及室內輻射、傳遞，導致室內溫度高，被迫大量使用人工空調環境，因而排放出更多的熱量，使大氣和室內的熱環境加重。其中更大的隱患是惡劣的熱環境，嚴重影響了人們的生活方式、情緒變化、工作狀態等，以上是針對此類狀況作出的相應分析，提出自己的一些看法和觀點。

參考文獻：

[1]曾旭東，秦媛媛．設計初期實現低碳建筑設計方法的探索［J］．新建筑，2010

[2]劉海鷗．探析高層建筑設計中的低碳設計理念［J］．價值工程，2011