低碳理念下建筑設(shè)計應(yīng)對策略探析

孫 棟 (青島興源盛榮房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 山東 青島 261000)

在社會經(jīng)濟迅速增長的背景下,社會各界和廣大人民群眾越來越關(guān)注能源消耗和環(huán)境保護,需要引起重視的一個重要問題就是各行業(yè)如何踐行低碳理念。作為能耗較大、環(huán)境污染十分嚴峻的行業(yè)之一的建筑業(yè),要高度重視踐行低碳理念,堅持走綠色可持續(xù)發(fā)展道路,促進建筑行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。要想實現(xiàn)這一目標,建筑工程項目就要從設(shè)計開始貫徹落實低碳理念,改進原來與低碳理念有沖突的設(shè)計方案,使之突出節(jié)能環(huán)保,為后續(xù)施工建設(shè)環(huán)節(jié)能減排奠定堅實基礎(chǔ)。

一、低碳建筑設(shè)計的重要性

(一)推動社會可持續(xù)發(fā)展。將低碳理念貫徹落實到建筑設(shè)計中,是對當下設(shè)計人員提出的全新要求之一。近年來,我國經(jīng)濟加快從速度規(guī)模型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變,作為能源消耗大戶的建筑行業(yè)面對強保護、高債務(wù)、高風險、低增長、低利潤、低水平、缺資金、缺人才、缺技術(shù)、缺融合的困境,在“十四五”期間要實現(xiàn)“五個轉(zhuǎn)向”,即市場環(huán)境——“增量市場”轉(zhuǎn)向“存量市場”,運營模式——“各管一段”轉(zhuǎn)向“戰(zhàn)區(qū)聯(lián)合作戰(zhàn)”,競爭態(tài)勢——“百花齊放”轉(zhuǎn)向“我花開后百花殺”,組織模式——“低效粗放隨意散亂”轉(zhuǎn)向“市場化頂層設(shè)計”,工藝技術(shù)——“半手工”轉(zhuǎn)向“產(chǎn)業(yè)化”。而低碳建筑設(shè)計,是建筑業(yè)實現(xiàn)“五個轉(zhuǎn)向”、推動社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提。

(二)助力建筑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。相比理念轉(zhuǎn)變和結(jié)構(gòu)調(diào)整,科技創(chuàng)新對于施工企業(yè)低碳發(fā)展作用則更加直接。具體來說,企業(yè)實施低碳施工過程,一是要通過科學的施工組織設(shè)計,實現(xiàn)機械使用效能的最大化,以此降低機械使用帶來的能耗和二氧化碳排放。二是要通過優(yōu)化設(shè)計,促成綠色、環(huán)保、生態(tài)建筑材料和低耗能設(shè)備在建筑上的使用,以及低碳、零碳建筑產(chǎn)品的最終實現(xiàn)。三是要通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新,在科學可行的范圍內(nèi)有效地節(jié)約建筑原材料,尤其是鋼材、混凝土和周轉(zhuǎn)材料的使用。四要廣泛推行工程項目的標準化管理,進而達到安全優(yōu)質(zhì)的目標,避免低品質(zhì)的建筑產(chǎn)品帶來更大的浪費。低碳住宅逐漸成為市場新寵,為建筑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展起到推動作用。

(三)滿足人們的現(xiàn)實需求。建筑工程項目施工目標是保障建筑工程項目的服務(wù)功能能夠顯著提升,營造舒適、溫馨、和諧、安全的生活環(huán)境。近年來,在人們生活水平日益提升,對居住環(huán)境、工作環(huán)境的要求日益提高。要想滿足人們的現(xiàn)實需求,就需要建筑設(shè)計人員在設(shè)計工作中貫徹落實低碳理念,為后續(xù)建設(shè)工程項目施工建設(shè)更節(jié)能、更環(huán)保奠定堅實基礎(chǔ),切實解決過多的能耗和環(huán)境污染問題。

二、低碳理念下建筑設(shè)計思路

(一)低碳建筑新時代的來臨,建筑就要遵從自然與萬物共存的原則。我們要尊重自然,同時要充分利用氣象及天然自然,在建筑設(shè)計中一定要堅持立足于自然采光和自然通風為主的設(shè)計原理;建筑的總平面設(shè)計要有利于冬季日照,避開冬季主導(dǎo)風向,夏季利于自然通風;場地總平面設(shè)計要不破壞當?shù)氐奈奈铩⒆匀凰怠竦厣值缺Ｗo區(qū);根據(jù)當?shù)貧夂蚝妥匀毁Y源條件,充分利用太陽能、地熱能等可再生自然。在方案設(shè)計、規(guī)劃階段,統(tǒng)籌利用好各種水資源,通過技術(shù)、經(jīng)濟比較,充分回收和利用雨水,用于綠化景觀、洗車等。

(二)低碳建筑新時代,要走向效率設(shè)計。從建筑師的角度講效率設(shè)計最重要的是空間效率的設(shè)計。建筑師是建筑空間的創(chuàng)造者,要追求每1立方的效率,每1立方的造價的高低實際上是計算在1平方的水平面上用材料資源建了多少空間所花費的金錢,節(jié)約沒1立方的空間就意味著節(jié)約了材料、節(jié)約了資源、節(jié)約了能源,從而也就減少了碳的排放量。因此,提高建筑空間的有效率對低碳建筑新時代的來臨有著重大意義。

(三)走向適應(yīng)性設(shè)計,是開辟低碳建筑新時代的一種重要措施。建筑物壽命應(yīng)在50～100年之上,但是現(xiàn)在有很多建筑物在它生命期未盡之時就早早地被拆了,其中一個原因就是不適用。這無疑是一個很大的資源浪費,可持續(xù)性建筑就應(yīng)該具有再利用的特點,因此提倡適應(yīng)性設(shè)計就是要創(chuàng)造能適應(yīng)時代變化而造成的功能變化的建筑物的設(shè)計方式,是它變?yōu)榭梢愿淖兊目伞斑m應(yīng)性”的建筑。因為“變”是絕對的,建筑設(shè)計的不確定性是很多的,因此提倡適應(yīng)性設(shè)計的就是創(chuàng)造一種以“不變應(yīng)萬變”的設(shè)計模式來解決這個“變”的問題。

(四)開創(chuàng)低碳建筑新時代,走向循環(huán)的設(shè)計是其重點。在上述適應(yīng)設(shè)計中要求設(shè)計要考慮整個結(jié)構(gòu)體系的再利用,循環(huán)設(shè)計則要求建筑選用的材料和采用的構(gòu)件在其壽命結(jié)束時能夠再循環(huán)和再利用;這些材料或構(gòu)件可被應(yīng)用為再循環(huán)產(chǎn)品的原料。因此循環(huán)設(shè)計還設(shè)計到在材料或構(gòu)件壽命結(jié)束時能把廢棄物減少到最低程度。這樣,才會做到物質(zhì)最大利用化,減少浪費,以達到低碳建筑的要求。

三、低碳理念下建筑設(shè)計原則

(一)節(jié)能

低碳建筑是指在建筑物的全生命周期范圍內(nèi),包括建筑材料的生產(chǎn)、運輸、施工及建筑的運行、拆除等整個階段,能源消耗低和二氧化碳排放量少的建筑,因此在材料的選擇和使用方面,要充分的考慮到如何減少碳排放量以及降低能源消耗。此外還要對自然界中的風能、太陽能等可持續(xù)能源進行合理利用,為建筑提供所必需的能源供應(yīng)。

(二)環(huán)保

低碳建筑要求在其規(guī)劃設(shè)計階段,不但要考慮和自然環(huán)境友好共存的關(guān)系,還要考慮到建筑的合理自然通風、日照等等,盡可能地保留原來場地中的自然環(huán)境。在建筑材料的選擇方面,要盡可能地選取當?shù)夭牧?且在施工建設(shè)階段要對場地內(nèi)的鄉(xiāng)土植物進行必要的保護,減少在自然環(huán)境中廢棄物的排放,實現(xiàn)建筑整體環(huán)境上的優(yōu)化,從而達到提高人們生活質(zhì)量的目的。

(三)以人為本

大力倡導(dǎo)低碳建筑的目的,不只是為了減少二氧化碳的排放量、降低能源和資源的消耗,更主要的目的是對人們居住生活的環(huán)境進行健康性設(shè)計,因此在對低碳建筑進行平面設(shè)計的時候,要對熱環(huán)境質(zhì)量、空氣環(huán)境質(zhì)量、光環(huán)境質(zhì)量、聲環(huán)境質(zhì)量等方面進行考量,保證自然環(huán)境的親和性,讓居住在其中的人們感覺盡可能地舒適。

四、低碳概念下的建筑設(shè)計應(yīng)對策略

(一)優(yōu)化建筑選址

在建筑物建設(shè)的過程中,選址是一項非常關(guān)鍵的工作。選擇合適的地址能夠在很大程度上降低建設(shè)成本,為工程建設(shè)提供更多資源能量。例如使用合適的光照角度能夠提供更佳的光線。在進行建筑物選址時,應(yīng)該對地域日照、風向與溫度等等要素進行充分考慮,因為良好的建筑選址能夠使所構(gòu)建的建筑物在相同的自然因素下?lián)碛懈玫墓饩€、更通暢的通風設(shè)施等。目前,大量建筑設(shè)計師在對建筑物進行規(guī)劃設(shè)計時,會結(jié)合建筑物周圍物理環(huán)境。例如,在建筑物通風選擇時,會使用天井,使得建筑物上方涌進新鮮空氣,并且對較輕的氣體可用使用建筑天井輸出到建筑物之外,較重的氣體可以使用地下管道排除室外。在對陽光進行利用時,建筑設(shè)計師能夠使用天然陽光滿足建筑內(nèi)部照明功能,使用智能感應(yīng)的方式來對室內(nèi)感光度進行改變,使得建筑物得到更為舒適的光線,并且光度會伴隨時間變化而進行恰當?shù)卣{(diào)整,充分體現(xiàn)低碳節(jié)能特征。

(二)提高空間利用率

低碳理念下的建筑設(shè)計,要在空間利用率方面提高關(guān)注程度,避免空間浪費問題,充分體現(xiàn)理想的低碳效益。空間規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié),要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行重點考慮,為建筑工程項目結(jié)構(gòu)布局的合理性提供保障,使其與項目后續(xù)使用訴求相符,保障理想高效應(yīng)用目的有效實現(xiàn)。如住宅建筑設(shè)計環(huán)節(jié),需要相關(guān)設(shè)計人員在戶型的優(yōu)化設(shè)計方面予以重點關(guān)注,根據(jù)人們實際需求和現(xiàn)代建筑發(fā)展方向,確保實現(xiàn)更適宜合理的建筑戶型設(shè)計效果,有利于提高空間利用率。

(三)墻體節(jié)能設(shè)計

建筑設(shè)計中貫徹落實低碳理念,需要引起重視的一項內(nèi)容就是節(jié)能效益,要對以往建筑工程項目中存在的能耗損失問題進行針對性處理和優(yōu)化,切實提高整體節(jié)能水平。建筑工程項目能耗損失中的重要問題就是墻體熱量散失,設(shè)計人員要基于墻體節(jié)能方式的應(yīng)用,增強墻體保溫隔熱效果。比如說在墻體節(jié)能設(shè)計中,引進空心磚或加氣混凝土構(gòu)建墻體,可以大幅度增強墻體隔熱性能,降低墻體能耗損失。此外,設(shè)計人員在設(shè)計墻體節(jié)能時應(yīng)注意與結(jié)構(gòu)相結(jié)合,注重外墻外保溫層的合理布設(shè),使建筑墻體保溫隔熱效果進一步增強,加之適宜、合理保溫隔熱材料的優(yōu)先選用,基于建筑工程項目外墻使用功能的保障為前提,合理粘貼在外墻外側(cè),形成良好的輔助效果。設(shè)計人員要對以往墻體結(jié)構(gòu)中存在熱橋現(xiàn)象引起高度重視,為保溫隔熱具備較強全面性、系統(tǒng)性提供保障,杜絕能耗損失。

(四)門窗低碳設(shè)計

外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,傳熱損失為1/3,冷風滲透為1/3,所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下,盡量減小住宅外門窗洞口的面積,提高外門窗的氣密性,減少冷風滲透,提高外門窗本身的保溫性能,減少外門窗本身的傳熱量。

1.控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值,JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準(采暖居住部分)》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格規(guī)定,指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%、30%、35%”。

2.提高住宅外窗的氣密性,減少冷空氣滲透。如設(shè)置泡沫塑料密封條,使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封。

3.改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求,在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板,以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗,這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋,可設(shè)置雙玻璃或三玻璃,并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃,有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度,采用大窗扇,減少小窗扇,擴大單塊玻璃的面積,減少窗芯,合理地減少可開啟的窗扇面積,適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

4.設(shè)置“溫度阻尼區(qū)”。所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設(shè)有一中間層次,這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風的直接滲透,減少外墻、外窗的熱耗損。在住宅中,將北陽臺的外門、窗全部用密封陽臺封閉起來,外門設(shè)防風門斗,防止冷風倒灌,樓梯間設(shè)計成封閉式的,對屋頂上人孔進行封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。

(五)優(yōu)選綠色建材

低碳理念下建筑設(shè)計工作,要優(yōu)先選用綠色建材。綠色建材是指采用清潔生產(chǎn)技術(shù)、少用天然資源和能源、大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢物生產(chǎn)的無毒害、無污染、無放射性、有利于環(huán)境保護和人體健康的建筑材料。它具有消磁、消聲、調(diào)光、調(diào)溫、隔熱、防火、抗靜電的性能,并具有調(diào)節(jié)人體機能的特種新型功能建筑材料。要控制水泥、混凝土等能耗。目前已開發(fā)的綠色建材有纖維強化石膏板、陶瓷、玻璃、管材、復(fù)合地板、地毯、涂料、壁紙等。如防霉壁紙,經(jīng)過化學處理,排除了發(fā)霉、起泡滋生霉菌的現(xiàn)象。環(huán)保型內(nèi)外墻乳膠漆不僅無味、無污染,還能散發(fā)香味,并且可以洗滌、復(fù)刷等。環(huán)保地毯既能防腐蝕、防蟲蛀,又有防止易燃的作用。復(fù)合型地板,是用天然木材,經(jīng)進口漆表面處理而制成,具有防蛀、防霉、防腐、防燃、不變形特點。

(六)提高可再生能源利用率

建筑工程施工建設(shè)往往會消耗大量能源資源,長此以往,必然會進一步加劇能源資源的緊缺局面,不利于社會經(jīng)濟健康穩(wěn)定發(fā)展。要想切實緩解這種局面,就要注重可再生能源的高效利用。在低碳理念的引導(dǎo)下開展建筑設(shè)計工作,要在可再生能源的高效利用方面下功夫,將原有建筑工程項目中大量電能的消耗借助可再生能源進行替代,確保建筑工程項目的低碳效益充分凸顯。提升可再生能源利用率的環(huán)節(jié),設(shè)計人員不僅要在建筑材料采光及通風等性能上進行重點關(guān)注,同時也應(yīng)對先進輔助設(shè)施的應(yīng)用進行綜合考量。如對于地熱能源較豐富的地區(qū)來說,設(shè)計人員應(yīng)基于部分地熱能源的適當應(yīng)用,確保建筑工程項目對地熱能源的利用率有效提高。先進太陽能設(shè)備、風能設(shè)備也可在建筑工程項目中應(yīng)用,建筑工程項目的節(jié)能效益進一步提高。

結(jié)束語

在國家大力推進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下,社會各領(lǐng)域、各行業(yè)都應(yīng)積極踐行節(jié)能環(huán)保、綠色減排的發(fā)展理念。在建筑設(shè)計工作中積極踐行低碳理念,不僅是建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢,還是建筑行業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。因此,相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)提高低碳理念重要性的認識,從建筑工程項目實際情況出發(fā),通過低碳建筑設(shè)計,增強建筑工程項目節(jié)能環(huán)保效果,為建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供動力,促進建筑行業(yè)、社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境之間和諧共生協(xié)調(diào)發(fā)展,共同維護人類賴以生存的家園。