低碳經(jīng)濟理念下的建筑設計策略探索

李海周

發(fā)展低碳經(jīng)濟能夠促進社會經(jīng)濟向高能效、低能耗和低碳排放的轉型發(fā)展。發(fā)展低碳建筑是踐行低碳經(jīng)濟的重要抓手。本文闡述了低碳建筑的概念特征，確立了低碳建筑設計中的生命周期理念、節(jié)能減排目標和可持續(xù)發(fā)展導向原則，探討了低碳建筑設計的策略，目的在于實現(xiàn)建筑行業(yè)更環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展。

低碳經(jīng)濟緣起于全球氣候變暖，溫室氣體二氧化碳超量排放，使空氣中的二氧化碳平衡遭到破壞，［1］其發(fā)展理念最早起源于英國。2003年英國在《我們能源的未來—創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》白皮書中提出“低碳經(jīng)濟”的概念，成為世界上最早提出“低碳經(jīng)濟”（Low-Carbon-Economy）的國家，并認為低碳經(jīng)濟是通過低消耗和低污染以獲得高產(chǎn)出，通過應用先進的技術來推動經(jīng)濟的發(fā)展。國內(nèi)對低碳經(jīng)濟的研究起步較晚，自21世紀以來，有關低碳經(jīng)濟的研究才逐漸增多。目前被廣泛引用的是英國環(huán)境學家魯賓斯德（Lubinside，2006）對低碳經(jīng)濟的描述，他認為低碳經(jīng)濟是一種經(jīng)濟模式，核心是通過技術創(chuàng)新，促進社會經(jīng)濟向高能效、低能耗和低碳排放的轉型。

隨著氣候變化問題的加劇和能源資源的稀缺性，低碳建筑設計已成為建筑行業(yè)的重要趨勢。低碳建筑的設計和建設可以顯著減少碳排放，降低能源消耗，同時提供更健康和舒適的室內(nèi)環(huán)境。本文將探討低碳建筑的內(nèi)涵和特征，以及在設計過程中應遵循的原則。同時，深入研究關鍵的設計策略，并指出存在的問題和解決方案，以推動低碳建筑在未來的廣泛應用。低碳建筑不僅有助于減少環(huán)境負擔，還為建筑業(yè)創(chuàng)造了更多的商業(yè)機會，促進了可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)。

一、低碳建筑的內(nèi)涵及特征

（一）低碳建筑的概念

低碳建筑是一種建筑設計和構建理念，旨在最小化建筑物的碳排放和對環(huán)境的不良影響。它強調(diào)通過整合可持續(xù)性策略，減少能源消耗和碳足跡，從而實現(xiàn)環(huán)境友好和資源高效利用的建筑形式。低碳建筑的概念涵蓋了整個建筑生命周期，包括設計、建設、運營和拆除階段，以確保最大程度地減少對大氣、土壤和水資源的負面影響［2］。

（二）低碳建筑的特征

低碳建筑采用高效的絕緣材料、建筑結構和設備，以減少能源浪費，降低供暖和冷卻成本。積極利用可再生能源，如太陽能光伏板和風力發(fā)電，以滿足部分或全部能源需求。采用智能照明和自動化控制系統(tǒng)，根據(jù)需要調(diào)整光照和溫度，以降低電力消耗。低碳建筑采用節(jié)水設備和系統(tǒng)，例如低流量水龍頭和雨水收集系統(tǒng)，以減少用水量和水資源浪費。選擇可持續(xù)和環(huán)保的建筑材料，最小化廢棄物產(chǎn)生，并鼓勵廢物的再利用和回收。最大程度地利用自然氣流和陽光，減少對機械通風和人工照明的依賴。通過綠化屋頂、雨水花園和庭院等措施，提高建筑周圍環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)功能。低碳建筑從設計階段開始就考慮整個生命周期，包括建設、運營和拆除，以最大程度地降低環(huán)境影響。低碳建筑通常追求獲得可持續(xù)性認證，如LEED、BREEAM等，以證明其符合環(huán)保標準和最佳實踐。低碳建筑項目通常包括教育和宣傳組成部分，旨在提高用戶和社區(qū)對可持續(xù)建筑的認知和參與度［3］。

二、低碳建筑設計的原則

（一）生命周期理念

在設計之初就要考慮建筑的整個生命周期，包括原材料獲取、制造、運輸、使用、維護和終結階段。這需要綜合考慮能源、水資源、材料和廢物管理等方面。選擇可再生、可循環(huán)和環(huán)保的建筑材料，減少材料的碳排放和資源消耗。同時，優(yōu)先考慮本地材料，減少運輸對環(huán)境的影響。通過精心設計，降低建筑的能源需求和水資源消耗。包括合理的朝向、通風、采光以及能源效率的設備和系統(tǒng)的集成。考慮建筑的長期可維護性，以延長使用壽命并降低資源消耗。此外，設計時要考慮未來的技術升級和改進。在建設和拆除過程中，最小化廢棄物產(chǎn)生，鼓勵廢物的回收和再利用，以降低對垃圾填埋場的依賴。建成后，持續(xù)監(jiān)測建筑的性能，確保其達到設計的可持續(xù)性目標。根據(jù)監(jiān)測結果進行必要的改進和調(diào)整。

（二）節(jié)能減排目標

低碳建筑的首要目標是降低能源消耗。這包括采用高效的建筑外殼，使用高絕緣性能的材料，以減少熱量和冷空氣的傳遞，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的負荷。積極采用可再生能源，如太陽能和風能，以滿足建筑的部分或全部能源需求。這可以通過安裝太陽能光伏板、風力發(fā)電機等設備來實現(xiàn)。降低用水量是另一個重要目標。通過采用節(jié)水設備、雨水收集系統(tǒng)和灌溉管理，可以減少用水需求，降低能源消耗與水處理過程相關的碳排放。引入智能化控制系統(tǒng)，如智能照明、智能溫控系統(tǒng)等，以根據(jù)需求調(diào)整照明和溫度，最大程度地降低電力和能源消耗。進行能源性能評估，通過模擬和監(jiān)測建筑的實際能源使用情況，識別和解決能源浪費問題。設立明確的碳減排目標，鼓勵建筑業(yè)主和設計師采取措施，以減少建筑的碳足跡。這可以通過設置每年的碳排放限額或使用碳抵消方法來實現(xiàn)。提高建筑業(yè)主、居民和員工的能源節(jié)約意識，促使他們積極參與能源節(jié)約行動。

（三）可持續(xù)發(fā)展導向

在設計和規(guī)劃低碳建筑時，必須綜合考慮各種因素，包括環(huán)境保護、社會公平和經(jīng)濟可行性。這意味著建筑不僅要降低對環(huán)境的沖擊，還要考慮社會需求和經(jīng)濟成本效益。低碳建筑應考慮對當?shù)厣鐓^(qū)的積極影響，鼓勵社會參與和支持社會公平。這可以通過創(chuàng)造就業(yè)機會、提供可負擔得起的住房以及改善社區(qū)基礎設施來實現(xiàn)。在設計低碳建筑時，應尊重并保護當?shù)氐奈幕蜌v史遺產(chǎn)，以確保建筑與周圍環(huán)境和文化相協(xié)調(diào)。低碳建筑應具備經(jīng)濟可行性，以便吸引投資并推動可持續(xù)建筑的發(fā)展。這需要考慮建筑的生命周期成本和運營效益。設計低碳建筑時，應考慮建筑周圍的生態(tài)系統(tǒng)服務，如水資源管理、空氣質(zhì)量改善和生物多樣性維護。低碳建筑設計應著眼于長遠，以確保建筑在未來依然具備可持續(xù)性。這包括預測未來的環(huán)境變化和技術進步，以便在需要時進行適應性改變［4］。

三、低碳建筑設計的關鍵策略

（一）方案設計策略

選擇適當?shù)慕ㄖ蚴堑吞冀ㄖO計中的關鍵決策。合理的朝向可以使建筑充分利用自然光和太陽熱量，減少對人工照明和供暖/冷卻系統(tǒng)的依賴。例如，將建筑主要的窗戶和陽臺朝向南方，可以最大程度地吸收冬季陽光，提供溫暖的室內(nèi)環(huán)境。此外，合理的布局也應考慮到通風、采光、視野和戶外空間的最佳配置，以增強居住和工作環(huán)境的舒適度。通過這些措施，低碳建筑可以減少能源消耗，提高室內(nèi)舒適度，降低運營成本。在低碳建筑設計中，高效的空間利用是關鍵。這意味著最大程度地減少浪費的空間，使每個平方米的建筑空間都得到充分利用。高效的空間規(guī)劃可以減少建筑的總體體積，從而降低建筑的能源需求和碳足跡。通過設計靈活的空間，使其適應不同的用途，可以提高建筑的多功能性，減少未來的改建和擴建需求。多功能性設計原則強調(diào)了建筑空間的靈活性和適應性。這意味著建筑應該被設計成能夠容納多種用途，而不僅僅局限于特定功能。例如，一個辦公樓可以設計成可以容納不同類型的辦公空間，也可以容納會議室、培訓室或休閑區(qū)域。這種多功能性設計可以減少建筑的浪費，延長其使用壽命，降低資源和能源的浪費，從而符合低碳建筑的原則。在低碳建筑設計中，材料選擇至關重要。環(huán)保和可持續(xù)性是選擇建筑材料的關鍵因素。建筑師和設計師應選擇具有較低碳足跡、可再生性和循環(huán)性的材料。此外，地方可獲取的材料應優(yōu)先考慮，以減少運輸對環(huán)境的不利影響。材料的外觀和質(zhì)地也應與建筑設計相協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造美觀和可持續(xù)的外觀，從而滿足低碳建筑的審美要求。通過合理的材料選擇，低碳建筑可以降低碳排放、減少資源消耗，并提供可持續(xù)性的建筑解決方案。

（二）建材選擇策略

確保所選建材符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標準，以減少室內(nèi)空氣污染。低揮發(fā)性有機化合物（VOC）和無毒材料是關鍵選擇。優(yōu)先考慮可回收和可再生建材，以促進資源的循環(huán)利用。選擇具有回收價值的材料，有助于降低垃圾填埋和資源枯竭。確保所選建材與建筑設計相協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造美觀和功能性的外觀。建材的選擇應與建筑的整體設計和風格相一致。進行碳足跡評估，以評估每種建材的碳排放量，并在選擇時考慮這些數(shù)據(jù)。這有助于確保建材選擇符合低碳建筑設計的目標。確保所選建材符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標準是關鍵的。在低碳建筑設計中，要選擇低揮發(fā)性有機化合物（VOC）和無毒材料，以減少室內(nèi)空氣污染。這些材料通常不會釋放有害氣體或化學物質(zhì)到室內(nèi)空氣中，從而提高了居住者和工作人員的健康和舒適感。良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量不僅對健康有益，還提高了室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量，有助于提高生產(chǎn)力和生活質(zhì)量。在低碳建筑設計中，優(yōu)先考慮可回收和可再生建材，以促進資源的循環(huán)利用。這意味著選擇那些在建筑壽命結束后可以回收和重新加工的材料。例如，金屬、玻璃和塑料等可回收材料可以通過回收再利用，減少了對新原材料的需求。同時，也應考慮材料的循環(huán)性，即它們是否可以在生命周期結束后成為其他產(chǎn)品的原材料。通過選擇可回收和循環(huán)的建材，可以減少垃圾填埋和資源枯竭的問題，有助于構建更可持續(xù)的建筑環(huán)境。建材的選擇應與建筑的整體設計和風格相協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造美觀和功能性的外觀。建筑的外觀和內(nèi)部裝飾應與所選建材相一致，使建筑在視覺上呈現(xiàn)出協(xié)調(diào)一致的外觀。此外，建材的選擇也應考慮到它們的適用性和可操作性，以確保它們在建筑過程中能夠順利安裝和使用。通過與建筑設計的協(xié)調(diào)，可以實現(xiàn)建筑的整體一體化，提高其審美價值和功能性。

（三）供能系統(tǒng)策略

將能源效率置于設計的核心位置。選擇高效的暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和電氣設備，以最小化能源消耗。使用節(jié)能設備和技術，如LED照明、智能恒溫器和高效的暖氣系統(tǒng)，以降低建筑的總體能源需求。利用可再生能源作為主要的能源來源，如太陽能、風能或地熱能。安裝太陽能電池板、風力渦輪機或地源熱泵系統(tǒng)，以減少對化石燃料的依賴，降低碳排放。采用智能控制系統(tǒng)監(jiān)測和管理能源使用。這些系統(tǒng)可以自動調(diào)整照明、暖通空調(diào)和電氣設備，以適應不同的需求和條件，提高能源效率。例如，使用智能恒溫器和自動遮陽裝置，以優(yōu)化室內(nèi)溫度和光線。應用熱回收技術，如余熱回收和熱泵系統(tǒng)，以從廢熱中提取能源，用于加熱水源或供暖。這有助于減少熱能的浪費，并提高整體能源利用效率。優(yōu)化建筑的供暖和冷卻策略，采用適當?shù)母魺岵牧虾痛皯粼O計，減少能源在冷熱交換中的損失。另外，采用地熱能源或太陽能空調(diào)系統(tǒng)，以實現(xiàn)更環(huán)保的供暖和冷卻。建立能源監(jiān)測和報告系統(tǒng)，定期追蹤建筑的能源使用情況，并制定節(jié)能措施。這有助于持續(xù)改進建筑的能源性能，降低運營成本。確保供能系統(tǒng)的可持續(xù)性，考慮供能系統(tǒng)的維護和更新，以適應未來的技術進步和需求變化。建立長期的能源規(guī)劃，以確保建筑在未來依然具備低碳性能。遵循當?shù)氐哪茉葱史ㄒ?guī)和政策，以確保建筑符合法律要求，并有可能享受相關的獎勵或激勵措施。這包括符合當?shù)啬茉礃藴省@得能源效率認證等。

通過綜合應用智能化策略，低碳建筑可以實現(xiàn)更高水平的能源效率、舒適性和環(huán)保性。這些智能技術不僅有助于降低能源消耗和碳排放，還提高了建筑的用戶體驗和管理效率，使低碳建筑成為更具吸引力和可持續(xù)性的選擇［5］。

四、結論

低碳建筑是哥本哈根氣候大會后出現(xiàn)的一個嶄新概念，其內(nèi)涵與綠色建筑、節(jié)能建筑相輔相成。雙碳目標下，低碳建筑創(chuàng)新正在改變未來建筑。低碳建筑設計不僅有助于減少對有限資源的依賴，還能為社會提供更健康、更宜居的建筑環(huán)境。同時，也是建筑行業(yè)朝著更加可持續(xù)和環(huán)保方向發(fā)展的關鍵推動力。低碳建筑的實現(xiàn)需要我們共同努力，在一系列策略的引領下，期待未來會有更多的低碳建筑項目得以實施。

參考文獻：

［1］高智春，李亮，高連英.國內(nèi)外低碳經(jīng)濟研究綜述［J］.環(huán)境與發(fā)展，2014（034）：1-2.

［2］張小卓.低碳建筑設計原則與實踐［J］.建筑與環(huán)境，2022，30（3）：12-18.

［3］王紅.智能化技術在低碳建筑中的應用［J］.綠色建筑技術，2021，18（2）：36-42.

［4］陳磊.可持續(xù)建筑材料的選擇與應用［J］.建筑科技研究，2020，25（4）：28-34.

［5］李華.低碳建筑的生命周期評估方法［J］.建筑可持續(xù)發(fā)展，2019，12（1）：45-51.

基金項目：廣東省高等教育學會“十四五”規(guī)劃2023年度高等教育研究重點課題“廣東高等職業(yè)教育服務鄉(xiāng)村振興的效果評價與長效機制研究”（項目編號23GZD15）。

作者單位：重慶建筑工程職業(yè)技術學院，碩士。