基于低碳要求的綠色建筑設(shè)計(jì)探討

陳佳暄

（廣東省重工建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

建設(shè)綠色低碳建筑的主要目標(biāo)是降低建筑整體環(huán)境負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)建筑與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的融合，這一舉措不僅有利于人們身心健康，而且還可以有效減少建筑資源消耗，減少對環(huán)境造成的污染，保護(hù)建筑生態(tài)環(huán)境?；诘吞家蟮慕ㄔO(shè)是人與自然的融合，人與自然的和諧發(fā)展。綠色發(fā)展是指知識與實(shí)踐的統(tǒng)一，生產(chǎn)生活方式的統(tǒng)一綠色發(fā)展已成為時代要求，建設(shè)綠色建筑是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措。將綠色發(fā)展理念融入建筑設(shè)計(jì)中，在建筑空間建設(shè)和綠化研究中找到精準(zhǔn)平衡。建設(shè)綠色建筑，不僅能有效保護(hù)建筑及其周邊生態(tài)環(huán)境，還能減少人們?nèi)粘；顒涌赡墚a(chǎn)生的環(huán)境破壞和污染，減少建筑資源消耗，做到建筑生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展，能夠更好地使建筑生態(tài)踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，更好地落實(shí)綠色建筑政策實(shí)施，為人們的活動創(chuàng)造更好的環(huán)境。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)的含義

建筑設(shè)計(jì)是一個廣泛的話題，在設(shè)計(jì)時，我們不僅要考慮生態(tài)和人文環(huán)境方面還要考慮氣候和區(qū)域方面，并將這些元素充分融入建筑中，使它們成為一個連貫的整體，并為可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程做出貢獻(xiàn)。設(shè)計(jì)綠色建筑就是在整個建造過程中盡可能少地使用有限的資源，以最大限度地利用資源，以盡可能少的資源消耗和盡可能少的污染為建筑增加價值。為人們創(chuàng)造綠色、健康、安全的空間，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生，將建筑與環(huán)境構(gòu)成一個綠色循環(huán)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益相結(jié)合的目標(biāo)[1]。綠色建筑的建設(shè)規(guī)劃是為了在不污染環(huán)境的基礎(chǔ)上，為人們創(chuàng)造一個良好的工作和生活環(huán)境。綠色建筑設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 綠色建筑設(shè)計(jì)

2 我國當(dāng)前綠色安全住宅建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

根據(jù)我國目前的住宅建筑情況，住宅建筑設(shè)計(jì)在中國南方和北方有很大的不同。此外，綠色建筑的居住設(shè)計(jì)空間相對較小，難以更好的推廣。住宅建筑在北方的屋頂大多是平坦的，在南方則受氣候和環(huán)境的影響，屋頂主要是尖頂?shù)?。從環(huán)境保護(hù)的角度來看，綠色住宅的主要目的是實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境相輔相成，實(shí)現(xiàn)建筑、人與環(huán)境的和諧統(tǒng)一?，F(xiàn)在的大部分建筑大多是現(xiàn)代化的建筑，在一定程度上使我們放棄了對于環(huán)境和綠色生態(tài)發(fā)展的追求，發(fā)展與自然格格不入，不符合現(xiàn)代綠色建筑的要求。綠色建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀如圖2 所示。

圖2 綠色建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

3 綠色建筑設(shè)計(jì)的原則

3.1 和諧發(fā)展的原則

建筑是自然界中的重要組成部分，它與其他自然物體形成一個有機(jī)的整體，在發(fā)展過程中與其他物體僅發(fā)生有限的互動。在建造建筑物時，我們需要考慮自然因素，將其與自然環(huán)境和人居環(huán)境相結(jié)合，才能有效地整合和平衡生態(tài)與人居環(huán)境。設(shè)計(jì)必須考慮人文因素，以當(dāng)?shù)匚幕癁橹笇?dǎo)，充分利用原材料和建筑資源，尊重自然，建造具有當(dāng)?shù)靥厣慕ㄖ2]。體現(xiàn)現(xiàn)代生態(tài)文化的內(nèi)涵和精髓，通過科技先進(jìn)的建筑和獨(dú)特的藝術(shù)形式，營造藝術(shù)、自然、生活豐富多彩的綠色建筑環(huán)境。

3.2 健康舒適的原則

住宅建筑最獨(dú)特的價值就是可以居住。最重要的是，建筑應(yīng)該讓人們能夠舒適安全地生活和工作，在規(guī)劃住宅建筑時必須充分考慮這一作用。充分利用有限資源解決采光、通風(fēng)、換氣、采暖、制冷和環(huán)保問題，為居民創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注重保護(hù)人的身心健康，在設(shè)計(jì)綠色建筑時要注重考慮綠色建筑的特性，減少不必要的材料的浪費(fèi)，提高建筑材料的使用效率。綠色建筑更要促進(jìn)建筑的適應(yīng)性、靈活性、擴(kuò)展性、科學(xué)性和適應(yīng)性。綠色建筑健康舒適設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 綠色建筑健康舒適性設(shè)計(jì)

3.3 利用的合理性原則

高能耗、低效率是我國建筑行業(yè)的普遍現(xiàn)象，比如：資源沒有充分利用，資源被嚴(yán)重浪費(fèi)，破壞了自然環(huán)境和人類棲息地。要解決這個問題，設(shè)計(jì)必須選擇更好的能源充分利用設(shè)計(jì)方案，充分利用有限資源，控制耗能高資源的浪費(fèi)，尤其是消費(fèi)供水、電、供暖和制冷等領(lǐng)域。可持續(xù)發(fā)展是與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，盡可能不影響建筑物及其周邊環(huán)境的生態(tài)平衡。注意資源消耗，避免不必要的浪費(fèi)[3]。

4 綠色低碳建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 生態(tài)平衡

建筑的整體布局是建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分。住宅整體劃分的合理性，取決于整個住宅區(qū)的綠色節(jié)能重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)綠色低碳建筑的過程中，必須尊重對建筑現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，避免人為因素對建筑生態(tài)環(huán)境的干擾或破壞。科學(xué)規(guī)劃建筑整體綠化環(huán)境非常重要，即“它不是一個具體的建筑，而是一個區(qū)域的整體設(shè)計(jì)”。這就要求設(shè)計(jì)師在建筑整體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地形等，營造綠色生態(tài)的建筑景觀。為保證建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的完成，在生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，盡可能地進(jìn)行整體環(huán)境設(shè)計(jì)和建筑地理景觀的恢復(fù)[4]。在進(jìn)行生態(tài)綠色建筑規(guī)劃時，要考慮建筑的整體環(huán)境，考慮建筑的朝向和建筑周邊地形等條件，盡量做到整齊劃一。

4.2 重視建筑的整體設(shè)計(jì)

在綠色建筑設(shè)計(jì)過程中著重要將目光放到建筑的整體設(shè)計(jì)上，其中最重要的設(shè)計(jì)點(diǎn)在于以下方面：

4.2.1 選擇合理的外形

外形是建筑物的面積與體積的比值，與建筑物的熱性能密切相關(guān)。與曲面建筑相比，在建筑體量相同的情況下，分散模式的熱量消耗會高于集中模式，因此需要有效控制建筑樓層高度，減少凹凸變化在建筑表面和體型上的表現(xiàn)，根據(jù)面積合理地控制窗和墻的比值，盡量選擇扁平建筑造型的設(shè)計(jì)規(guī)則。規(guī)劃設(shè)計(jì)房屋總平面圖時，不能忽視設(shè)備和管道的組合，設(shè)計(jì)地下室的空間時，應(yīng)減少設(shè)備管線之間的距離，提高地下室的利用率，減少管線的熱損失。

4.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能直接影響建筑的能耗。如果建筑物的性能沒有達(dá)到最佳狀態(tài)，冬天房屋內(nèi)部的熱量會通過圍護(hù)的結(jié)構(gòu)意外散失，從而導(dǎo)致供暖系統(tǒng)承受負(fù)荷；夏天的熱量隨圍護(hù)的結(jié)構(gòu)聚集房子里面，使制冷器難以給住宅降溫。規(guī)劃時要對外墻進(jìn)行有效控制，采取適當(dāng)措施降低墻體的導(dǎo)熱系數(shù)，防止熱橋效應(yīng)，保護(hù)基本結(jié)構(gòu)，減少不必要的浪費(fèi)。

4.3 推進(jìn)建筑智能化設(shè)計(jì)

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，我國智能建筑設(shè)計(jì)發(fā)生了巨大變化，智能建筑已成為時代的主要標(biāo)志，我們不僅要保持建筑原有的自然風(fēng)格，同時也注重運(yùn)用高科技設(shè)備和設(shè)施，充分提升建筑本身的價值。目前，建筑工程中廣泛應(yīng)用了自動化和智能化、科學(xué)化和人工化、電氣化和控制化整齊合一的電子通訊技術(shù)以及其他智能應(yīng)用技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。這些技術(shù)在綠色低碳建筑建設(shè)完成后，根據(jù)系統(tǒng)的自動化屬性智能地調(diào)節(jié)建筑內(nèi)的溫度條件，提高人們?nèi)粘９ぷ鲿r的舒適度，以及學(xué)生學(xué)習(xí)時環(huán)境的舒適度。同時自動化智能系統(tǒng)在建筑中也可以用于建筑燈光以及其他電子設(shè)備的自動開關(guān)，有效降低能耗，保證減少電子垃圾的產(chǎn)生。采用智能化設(shè)計(jì)方法，可以構(gòu)建一個多功能、高品質(zhì)、新穎、豐富的建筑平臺[5]。從物理上來說，這是一種垂直空間的形式。通過先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，我們不僅可以降低能耗，還可以實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。水平空間采用智能化設(shè)計(jì)方法，協(xié)調(diào)和建立關(guān)系，實(shí)現(xiàn)聲、光、熱、溫的統(tǒng)一，讓人們感受到真實(shí)的自然景觀和現(xiàn)代科技的結(jié)合，比如高效信息通訊系統(tǒng)提高了建筑的檔次，為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的綠色和可持續(xù)發(fā)展理念打下了良好的基礎(chǔ)。

4.4 門窗設(shè)計(jì)

住宅建筑中的門窗設(shè)計(jì)很重要，因?yàn)殚T窗的大小直接影響房屋里面居住的舒適度。從窗戶進(jìn)入房間的陽光會增加室溫。窗戶和地板之間的區(qū)域在節(jié)能計(jì)劃中有明確的定義。在規(guī)劃時，使用節(jié)能規(guī)劃軟件來計(jì)算和控制窗口比例，建筑造型和三維景觀設(shè)計(jì)可以將陽光直射和光線結(jié)合，利用建筑物現(xiàn)有的功能或裝飾構(gòu)件遮陽[6]。確保門窗的位置和尺寸滿足自然風(fēng)的流通；均勻地組織房屋周圍的活動。此外，采用雙層玻璃門進(jìn)行附加裝飾，推拉門通過公共走廊通風(fēng)，也能達(dá)到有效調(diào)節(jié)室內(nèi)的通風(fēng)作用。通風(fēng)設(shè)計(jì)如圖4 所示。

圖4 通風(fēng)設(shè)計(jì)

4.5 利用新能源設(shè)計(jì)節(jié)能建筑

在建筑業(yè)中，人們越來越重視新能源的開發(fā)和利用，大部分已在實(shí)踐中得到應(yīng)用。綠色低碳建筑在設(shè)計(jì)時要綜合考慮到建筑整體的環(huán)境安排以及節(jié)能減排效率，在設(shè)計(jì)建筑的設(shè)計(jì)和后期建設(shè)時，節(jié)約利用所有可利用的資源，例如天然資源以及水資源等不可再生資源，在綠色建筑整體規(guī)劃設(shè)計(jì)時，也要使用與新能源技術(shù)，與綠色低碳建筑本身的功能和性質(zhì)相結(jié)合，為人們的日?；顒雍腿粘９ぷ魈峁└喔憷臈l件。太陽能和風(fēng)能的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗鼈儾粌H無污染，而且可再生、可持續(xù)，這兩種能源在轉(zhuǎn)換過程中都很方便。例如，轉(zhuǎn)換為電能可以促進(jìn)日常照明，為工作應(yīng)用創(chuàng)造條件。但是，使用這兩種新能源還應(yīng)考慮建筑所在地的自然環(huán)境，如當(dāng)?shù)靥鞖?、日照?qiáng)度。和日照天數(shù)、風(fēng)力強(qiáng)度等。對建筑周圍其他建筑的影響，具體問題具體分析，以實(shí)現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計(jì)理念，尤其是在能耗較高的空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)都需要進(jìn)行能源的開發(fā)利用，以更好地減少能源消耗。建筑設(shè)計(jì)和施工集成光熱加熱器，方便熱水供應(yīng)；在建筑物的屋頂和外墻設(shè)計(jì)和使用一體化光伏太陽能電池板，結(jié)合先進(jìn)的逆變技術(shù)和電池，實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電[7]。太陽能設(shè)計(jì)如圖5 所示。

圖5 太陽能設(shè)計(jì)

4.6 盡可能地利用自然光源

綠色建筑強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保，充分利用自然資源來滿足這一需求，在建筑的能耗中，光能消耗是不可避免的，即日常照明效果。在房間里工作，最重要的是照明效果好，工作的心情也會很愉快。首先，從節(jié)能的角度來看，我們應(yīng)該盡量減少電能的消耗，盡量使用自然光源。其次，以窗戶為出發(fā)點(diǎn)，改變窗戶的位置和數(shù)量，實(shí)現(xiàn)綠色建筑的理念。最后，在建筑的頂層，我們可以使用玻璃和其他透明材料將光線吸引到房間中。這不僅提高了照明效果，還利用太陽能滿足其他需要。

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)域氣候特點(diǎn)，建筑立面的三維結(jié)構(gòu)不僅可以充分利用自然通風(fēng)條件，還可以遮陽阻擋夏季的眩光，防止過度日照導(dǎo)致能耗增加，保持室內(nèi)溫度恒定，降低空調(diào)能耗。建筑外觀設(shè)計(jì)可以有效解決通風(fēng)和遮陽之間的矛盾。通過改變太陽方位角的變化規(guī)律，采用透明玻璃制成，光線充足，通風(fēng)良好，遮陽板的設(shè)計(jì)需要更加細(xì)致，穿孔鋁板后面是一扇敞開的窗戶，在不影響整體立面效果的情況下，開啟了建筑的部分窗戶，從而達(dá)到更好的通風(fēng)效果，大大提高建筑的運(yùn)行性能。采光設(shè)計(jì)如圖6 所示。

圖6 采光設(shè)計(jì)

5 結(jié)語

目前，人們的環(huán)保意識不斷提高，低碳節(jié)能理念得到廣泛推廣和應(yīng)用，它直接關(guān)系到自然環(huán)境和人類健康，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)逐步向低碳、節(jié)能方向發(fā)展，實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)模式應(yīng)基于相應(yīng)的規(guī)劃體系和可持續(xù)發(fā)展原則，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和規(guī)劃建筑，大力采用環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)材料，確保符合低碳節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為人們創(chuàng)造舒適、健康、環(huán)保的環(huán)境，廣泛利用太陽能、風(fēng)能、水電等再生自然能源，既能降低能源消耗，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又能保證建筑的舒適性和環(huán)保性，提高用戶對建筑功能的體驗(yàn)。國家大力倡導(dǎo)創(chuàng)建環(huán)保節(jié)能型社會，建設(shè)綠色低碳建筑可以為環(huán)境保護(hù)做出巨大貢獻(xiàn)，我們要致力于建設(shè)綠色低碳建筑，設(shè)計(jì)綠色建筑，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源資源、保護(hù)綠色環(huán)境、改善氣候的目標(biāo)。