試論日本可持續的建筑設計方法與實踐

文/劉震 武漢理工大設計研究院有限公司設計一所 湖北武漢 430070

日本的可持續發展理念經過多年發展，在建筑設計方面取得了很好的應用效果，我國作為碳排放大國，當前已經開始重視建筑的節能減排工作，推行可持續發展理念，通過設計和實踐體系借鑒工作，能夠更好推行該項工作，促進建筑行業的持續發展。

1、日本可持續的建筑設計與實踐方法

日本可持續建筑的設計方法體現在兩個方面，其一為對自然資源的高效應用，其二為應用功耗更低的電氣設備，在完成設計后開展工程施工。日本可持續建筑設計和實踐方法如下：

1.1 建筑設計方面

建筑設計方面體現的工作內容為“開源”和“節流”，在建筑設計中全面踐行這兩個設計思想。

“開源”方面的設計思路為，根據不同地區的光照條件、降水條件、風力條件優化設計方案，優化的內容包括建筑朝向、建筑子系統銜接等，讓建筑能夠充分應用這些資源。例如日本某地區位于北半球，建筑朝向為坐北朝南，同時該建筑與海岸線距離較近，說明該地區降水豐富，同時具備較好的風力條件。在建筑設計中，建筑頂端通過栽種綠植等方式遮擋光照，同時土壤中的水分蒸發時，產生的吸熱效果能夠降低炎熱環境下的建筑室內溫度。另外開源的另一個方式為應用清潔能源，包括太陽能發電技術、風能發電技術等，為建筑系統提供電能。

“節流”思想為降低建筑運行中產生的能耗，建筑的能耗有多種產生方式，其一為用電設備耗能，通過用電設備的合理參數選擇可以降低能耗。其二為建筑能量散失，包括熱量散失、冷氣散失等多個方面，通過圍護結構、建筑建材的合理選用和使用，防止熱量散失。

1.2 實踐方面

在完成建筑設計工作后，需要按照設計圖紙開展施工工作，本文以某日本建筑為研究對象，該建筑在運行后一段時間，借助可持續發展理念建成設計方案，在此基礎上完成建筑施工，優化了建筑的運行性能。優化方案為，在建筑屋頂鋪設綠植，全面更換建筑的圍護結構，提高建筑的保溫隔熱性能。另外在建筑外部建設太陽能發電系統和風力發電系統，實踐分析內容如下：

（1）能耗降低方面。能耗為可持續理念下建筑的重要考慮內容，本文的能耗研究工作為，分析相同時間內建筑消耗的市電量。最終結果表明，建筑運行中的耗電量在相同時間中降低了43%，從中可以發現，在該設計方案的應用中，建筑自帶發電能力，同時建筑的整體耗電量下降，這兩個方面共同作用下降低了建筑的能耗[1]。

（2）環境影響方面。環境影響主要為分析建筑運行中產生的溫室氣體量，由于該建筑經過可持續優化后，消耗的電能大幅下降，意味著建筑消耗更少的自然資源就能夠完美運行，建筑運行中排放的溫室氣體數量大幅下降。此外在太陽能發電設備和風力發電設備的運行中，實踐結果表明未對環境造成破壞，從整體上來看，經過優化后的建筑對環境影響更小。

2、日本可持續的建筑設計與實踐方法對我國建筑行業的啟示

2.1 建筑整體設計

建筑整體設計包括圍護系統、建筑布局、建筑朝向等多方面內容，在我國的建筑整體設計中，可應用的設計思路如下：

（1）朝向選擇。我國地域廣闊，不同地區的氣候環境差異性極大，但是我國位于北半球，建筑朝向設計中，基礎設計方案為坐北朝南，實現對自然光源的應用。但是考慮到不同區域的風力不同，需要優化朝向設計方案。例如大連地區屬于沿海城市，各個季節的風力都較為強勁，夏季白天風力方向為內陸到海平面，在建筑朝向設計中，在確保建筑基礎方案的基礎上，按照風力方向進一步優化建筑朝向，確保建筑能夠有效應用風力條件[2]。

（2）內部布局。建筑的內部布局能夠從根本上決定自然資源應用水平，尤其對于光照資源來說，需要保證內部空間能夠高效應用自然光照。為達到這種應用效果，建筑可以通過降低墻體數量的方法提高通透性，同時建筑中的墻體應用淺色涂料，防止涂料產生吸光效果，通過提高建筑太陽光的應用效率，能夠降低一些電氣設備的運行時間。

（3）圍護系統。維護系統發揮重要的熱量保持功能，在可持續的建筑設計中，需要合理選擇維護系統的建筑材料，大幅提升整個系統的運行質量。在設計過程中，需要重視維護系統面積對建筑采光性能的影響，要求設計人員在保證建筑外墻強度的基礎上增加窗戶的面積，提高建筑的采光能力。

2.2 電氣系統設計

電氣系統中，通過維護系統的科學設計能夠達到降低能耗的效果，這種方式可視為被動式節能方式。當電氣系統經過合理設計時，能夠主動降低建筑的運行能耗。電氣系統的設計過程中，其一為合理選擇用電設備功率，以空調為例，雖然功率較低的空調能夠降低單位時間內的能耗，但是室內溫度發生同樣變化時，設備的運行時間變長，可能會導致設備產生更高能耗。所以在具體的實際工作開展中，設計人員要做好設備的試驗工作，確保選擇的空調能夠達到節能效果。

其二為應用新型技術，對于電氣設備來說，當前已經開發出了變頻技術，該項技術能夠根據電力系統的波動情況自動調整用電設備功率，提高設備的運行效率，另外在建筑外可以通過應用太陽能發電設備和風力發電設備提供電能。

結論：

綜上所述，在日本可持續的建筑設計中，設計內容包括圍護系統、電氣系統和發電系統，同時在建筑頂端栽種綠色植物，達到對自然資源的高效應用。這種可持續設計理念對我國建筑行業的啟示為，對建筑中的所有系統開展優化工作，達到全面推行可持續發展理念的目的。