淺析建筑設(shè)計(jì)中對(duì)低碳節(jié)能理念的運(yùn)用

郝振中

(筑博設(shè)計(jì)股份有限公司太原分公司，山西 太原 030000)

目前，我國(guó)建筑工程項(xiàng)目正面對(duì)著越來(lái)越高的需求，有必要從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行創(chuàng)新性的調(diào)整，達(dá)到建設(shè)項(xiàng)目的最優(yōu)升級(jí)。根據(jù)當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目所面對(duì)的低碳節(jié)能需求，將低碳節(jié)能的概念有效地融合到前期的建筑設(shè)計(jì)中是非常有必要的。設(shè)計(jì)者通常都要在意識(shí)到這一概念應(yīng)用的重要性之后，對(duì)其應(yīng)用的原理和需求有清晰的了解，采用更加靈活的、多樣化的設(shè)計(jì)方式，推動(dòng)后續(xù)的建設(shè)工程項(xiàng)目在長(zhǎng)遠(yuǎn)使用中具有低碳節(jié)能特性，因此，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的研究是十分必要的。

1 低碳節(jié)能理念下建筑設(shè)計(jì)的意義

1.1 時(shí)代和行業(yè)創(chuàng)新下建筑發(fā)展的必要趨勢(shì)

經(jīng)濟(jì)全球化與資訊科技高速發(fā)展的今天，建筑業(yè)正面對(duì)新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)。建設(shè)企業(yè)必須勇于開(kāi)拓，勇于創(chuàng)新，才能與新時(shí)期、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展相匹配。在低碳節(jié)能的思想指導(dǎo)下，建筑工業(yè)要加強(qiáng)綠色建筑、智能化建筑、數(shù)字化建筑等方面的研究與應(yīng)用，研究新的建筑設(shè)計(jì)、建筑材料、能源管理等技術(shù)，以達(dá)到建筑節(jié)能、減排、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目的[1-2]。與此同時(shí)，建筑業(yè)要重視人才培養(yǎng)，重視產(chǎn)業(yè)升級(jí)，重視技術(shù)轉(zhuǎn)移，重視與其它地區(qū)的溝通與協(xié)作，促進(jìn)建筑業(yè)跟上時(shí)代步伐，走上可持續(xù)發(fā)展之路。

1.2 減少建筑對(duì)資源的消耗

建筑業(yè)是一項(xiàng)資源消耗性行業(yè)，建設(shè)、使用和拆除過(guò)程中，耗費(fèi)大量的能源、材料和人力。運(yùn)用“低碳”和“節(jié)能”的概念，可降低建筑的能源消耗。比如，在建筑物中，可以利用太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源，降低對(duì)常規(guī)能源的依賴性；在建材上，可選用綠色環(huán)保，低碳，可再生的建材，以降低能源的損耗；用水與廢物2個(gè)層面上，采取節(jié)水型、分級(jí)回收等方式，達(dá)到了水資源廢物的高效使用。在此基礎(chǔ)上，對(duì)建筑工程項(xiàng)目提出新的、經(jīng)濟(jì)的、環(huán)保的、節(jié)能的、可再生的、可持續(xù)發(fā)展的新思路。

1.3 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

低碳節(jié)能理念的應(yīng)用，既能達(dá)到環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的目的，又能推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行節(jié)能改造，還可以減少建筑物的運(yùn)行費(fèi)用，增加其效益。倡導(dǎo)綠色、高效的建筑設(shè)計(jì)思想，對(duì)推動(dòng)與之有關(guān)的行業(yè)的發(fā)展與繁榮也有積極的作用。以低碳節(jié)能為代表的建筑，應(yīng)用新材料、新裝備、新技術(shù)，為建筑材料、設(shè)備、技術(shù)等，提供廣闊的發(fā)展空間。在此基礎(chǔ)上，對(duì)建筑設(shè)計(jì)、能源管理和環(huán)境保護(hù)等相關(guān)行業(yè)進(jìn)行深入研究。開(kāi)展綠色、高效的建筑設(shè)計(jì)，既有利于環(huán)境保護(hù)，又有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，更有利于社會(huì)的發(fā)展與工業(yè)的升級(jí)。

2 建筑設(shè)計(jì)中的低碳節(jié)能設(shè)計(jì)原則

2.1 因地制宜原則

在設(shè)計(jì)低碳節(jié)能的建筑時(shí)，不能一成不變的模仿，應(yīng)綜合考慮其所處的地理、氣候和自然環(huán)境等特征。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分了解當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境及其特點(diǎn)的規(guī)律性，更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境特點(diǎn)。建筑節(jié)能、低碳的設(shè)計(jì)，必須對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)年P(guān)注，并做到與周邊環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

2.2 協(xié)調(diào)原則

滿足最基本的功能性要求，是構(gòu)建低碳、高效、經(jīng)濟(jì)的新型建筑所追求的目標(biāo)之一。“以人為本”是根本理念。建筑中，不僅僅是為了設(shè)計(jì)，而是為了滿足人類的基本需求；不應(yīng)該為實(shí)現(xiàn)特定的節(jié)能和環(huán)保目標(biāo)，而犧牲個(gè)體的生活質(zhì)量。建筑的生命周期中，既要滿足人們對(duì)建筑的最基本的功能需求，又要從建筑的全生命周期進(jìn)行考量，尤其是在房子被拆了以后，是否可以對(duì)材料進(jìn)行再利用，是否會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生沖擊，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，這是低碳節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)思想的先決條件。

2.3 經(jīng)濟(jì)原則

在低碳節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使用可再生能源，降低能源消耗。比如，風(fēng)力、太陽(yáng)能、地?zé)帷⒔涤甑瓤稍偕Y源。選擇可生物降解、可再生、可回收的材料進(jìn)行施工。例如：鋼鐵、水泥、木材、竹材等。在建筑全生命周期內(nèi)，進(jìn)行節(jié)能、低碳的設(shè)計(jì)，不僅要關(guān)注其各個(gè)方面，更要關(guān)注其全生命周期。

3 低碳節(jié)能理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 建筑選址與地勢(shì)要求

建筑物的設(shè)計(jì)中，位置是重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到建筑物的美觀和使用效果。將低碳、節(jié)能的概念融入到建筑設(shè)計(jì)中，不僅可以保證建筑位置的合理，還可以最大限度地減少對(duì)周圍環(huán)境的沖擊。進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)工作之前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)?shù)浇ㄖこ淌┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘查，充分考慮外部因素對(duì)建筑工程建設(shè)所產(chǎn)生的多種影響，在遵循綠色建筑設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，著重考慮地勢(shì)地形、溫度、氣候條件等對(duì)建筑工程所產(chǎn)生的影響，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，確保建筑工程能夠按照預(yù)期的計(jì)劃進(jìn)行[3]。同時(shí)，在進(jìn)行建筑選址時(shí)，要注重交通條件，盡量選擇交通方便的地方，從而便于原材料及施工裝備的運(yùn)輸。

3.2 建筑環(huán)境考量與規(guī)劃設(shè)計(jì)

要想將低碳節(jié)能概念在建筑設(shè)計(jì)中的價(jià)值完全體現(xiàn)出來(lái)，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要強(qiáng)化對(duì)建筑環(huán)境的全面調(diào)查和分析，只有對(duì)建筑建設(shè)周邊的地理環(huán)境和自然氣候等情況有全面了解，更好的進(jìn)行建筑的規(guī)劃，并根據(jù)這些情況，制定出1套更加科學(xué)、更加合理的設(shè)計(jì)計(jì)劃，最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的目的。具體執(zhí)行時(shí)，設(shè)計(jì)者必須首先考慮到建設(shè)對(duì)環(huán)境造成的沖擊，并依據(jù)項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地的實(shí)際狀況，對(duì)其進(jìn)行總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)。之后，在具體的設(shè)計(jì)成果基礎(chǔ)上，選用適當(dāng)?shù)墓?jié)能措施，達(dá)到降低建筑能耗的目的。另外，要注重建筑的形態(tài)，對(duì)建筑的體量和功能布局方式進(jìn)行全面研究和分析，使得建筑的構(gòu)造能夠更好的與地方的氣候相匹配，同時(shí)，也能夠在一定程度上，利用自然環(huán)境來(lái)滿足建筑的功能要求，最終達(dá)到低碳節(jié)能的目的。

3.3 完善建筑平面布局

建筑平面形狀越規(guī)整，其熱橋越小，其節(jié)約能源的作用也就越明顯。強(qiáng)化對(duì)建筑物的規(guī)劃，也是十分關(guān)鍵的工作。首先，滿足建筑要求的前提下，減小周邊因素，選取適宜的構(gòu)造型式；其次，結(jié)合建筑功能的具體要求，對(duì)柱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，使其在空間上更為簡(jiǎn)潔，進(jìn)而達(dá)到低碳節(jié)約的目的。再次，要注重對(duì)陽(yáng)光與自然光的合理使用，采用鋼化玻璃作為屋面材質(zhì)，通過(guò)反射鏡片的設(shè)置，讓自然光能夠更好地照射進(jìn)來(lái)，促進(jìn)室內(nèi)植物的成長(zhǎng)，達(dá)到除濕殺菌，保持室內(nèi)環(huán)境潔凈度，實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的目標(biāo)。最后，在對(duì)建筑平面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注重對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布置，例如采用架空、蓄水、植被覆蓋等方式，將室內(nèi)外的氣溫隔絕開(kāi)來(lái)，以實(shí)現(xiàn)保溫或隔熱，并具有一定的觀賞作用。

(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。門(mén)窗結(jié)構(gòu)是建筑工程項(xiàng)目中較為重要的1種圍護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，使其具有較強(qiáng)的保溫隔熱能力，從而有效地解決該方面存在的散熱問(wèn)題。在對(duì)門(mén)窗結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意對(duì)所用材料進(jìn)行控制，使門(mén)窗邊框材料和玻璃材料都能夠發(fā)揮出較強(qiáng)的隔熱效果，防止由于材料的不足而對(duì)整體門(mén)窗結(jié)構(gòu)體系的節(jié)能效益產(chǎn)生不利的影響。例如，在選擇門(mén)窗結(jié)構(gòu)中，在選擇了玻璃材料之后，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該將其作為重要組成部分來(lái)考慮，以提高門(mén)窗的節(jié)能效益。當(dāng)然，在門(mén)窗結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能效益優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注重提高整體結(jié)構(gòu)體系的氣密性，對(duì)門(mén)窗結(jié)構(gòu)中的各部件的尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)置，保證相互之間比較和諧，同時(shí)，保證彼此的連接部位的氣密性，可以被有效地控制，更好地避開(kāi)可能存在的嚴(yán)重裂縫，為整體門(mén)窗結(jié)構(gòu)的氣密性提供保證，防止任何參數(shù)的不正確，對(duì)整體門(mén)窗結(jié)構(gòu)的節(jié)能保溫效果造成不利的影響。

在目前的建設(shè)工程中，玻璃幕墻的使用也日益普遍，為使其更好地發(fā)揮出建筑工程的節(jié)能和保溫作用，它被當(dāng)作圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。當(dāng)將玻璃幕墻應(yīng)用到建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)主動(dòng)注意到其建造的適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性，推動(dòng)其能夠更好地提升建筑工程項(xiàng)目的保溫效果[4-5]。在玻璃幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅要注重對(duì)其所用材料進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通常還要著重從其調(diào)節(jié)功能著手，進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其不僅可以起到提高整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，還可以有效地達(dá)到最大限度地優(yōu)化采光通風(fēng)效果，消除該方面的不良影響。例如，將自動(dòng)化控制技術(shù)與玻璃幕墻相結(jié)合，也具有一定優(yōu)化效果，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)進(jìn)行配合，保證玻璃幕墻可以獲得更加理想的最優(yōu)應(yīng)用。

(2)給排水系統(tǒng)。長(zhǎng)時(shí)間的使用中，給排水系統(tǒng)也存在著比較嚴(yán)重的能耗損失和資源損失，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，達(dá)到理想的低碳節(jié)能效果。在對(duì)建筑物給排水系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)主動(dòng)地對(duì)給水系統(tǒng)中的各種參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)的設(shè)計(jì)，達(dá)到最好的給水性能，并注意防止給水壓力設(shè)定太大，造成后續(xù)用水端更加嚴(yán)重的水資源損失。對(duì)于建筑給排水系統(tǒng)中的全部管線，設(shè)計(jì)人員也要進(jìn)行最優(yōu)配置，保證給排水管道的選材合適，使得整體線路更加合理，盡量減少線路長(zhǎng)度，防止在給排水過(guò)程中發(fā)生水資源損耗。除此之外，設(shè)計(jì)者還要注意對(duì)給排水系統(tǒng)中水進(jìn)行有效的回收和利用，達(dá)到更加理想的節(jié)約用水的目的，同時(shí)也可以防止水資源的大量浪費(fèi)，更好地滿足低碳節(jié)能的應(yīng)用需求。

就建筑物的機(jī)械與電氣系統(tǒng)而言，應(yīng)選用有效、節(jié)能的機(jī)械與電器，以降低能耗、降低碳排放。如：使用節(jié)能照明設(shè)施、太陽(yáng)能熱水器、地源熱泵等，將會(huì)是節(jié)能減排的重要途徑。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的布置，盡量降低能量消耗和輸送損耗。除此之外，在建筑的使用過(guò)程中，還可以采取一些節(jié)能措施，比如：定時(shí)控制燈光、空調(diào)等設(shè)備的使用時(shí)間和溫度，利用自然通風(fēng)等方式，來(lái)減少空調(diào)的使用。同時(shí)，在建筑的使用中，要強(qiáng)化對(duì)能源的管理，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行定期的檢查和維修，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)能源損失等問(wèn)題，從而降低建筑的能耗和碳排放[6]。此外，為減少能耗，減少溫室氣體的排放，在建筑物的設(shè)計(jì)上，也應(yīng)采取相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)。如在墻體、屋頂、地板等部位增設(shè)保溫材料。在采光上，可以通過(guò)天窗和天井等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然光線的有效使用，降低采光消耗。室內(nèi)照明是提高建筑能耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。利用節(jié)能照明、智能化照明控制等技術(shù)方法，對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。在照明設(shè)計(jì)上，也可以依據(jù)建筑物的自然光條件，進(jìn)行合理的照明布置與照明計(jì)劃，使建筑物達(dá)到更好的節(jié)能效果。另外，利用地下水源熱泵和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)等可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)，降低常規(guī)能量的使用量。總的來(lái)說(shuō)，建筑設(shè)計(jì)中，融入低碳節(jié)能理念到建筑設(shè)計(jì)中的方法是多種多樣的，這就要求從建筑空間規(guī)劃、建筑材料、建筑周邊環(huán)境、建筑機(jī)電設(shè)備及體系等各環(huán)節(jié)都要加以考慮并實(shí)施，在此基礎(chǔ)上，提出合理設(shè)計(jì)方案，使建筑達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

(3)自然通風(fēng)以及遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。低碳節(jié)能理念，需要我們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)自然條件、通風(fēng)效果、采光條件和氣候特點(diǎn)進(jìn)行充分的考量，以夏季主導(dǎo)風(fēng)向建筑物的布置應(yīng)該盡可能以南北朝向?yàn)橹鳎?duì)開(kāi)窗形狀進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，利用合理的通風(fēng)與光線設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到冬暖夏涼的效果，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能減排降耗的目的。由于光照的不同，建筑內(nèi)的溫度也會(huì)有很大的差別，夏天要考慮到遮擋工作，避開(kāi)陽(yáng)光和熱量的照射。冬天和低溫地區(qū)都要注意保暖。

3.4 建立完善的后評(píng)估機(jī)制

要想將低碳節(jié)能的概念更好地貫徹到建筑設(shè)計(jì)中，還需要利用有關(guān)政策法規(guī)的制約和設(shè)計(jì)人員有針對(duì)性的指導(dǎo)，因此，構(gòu)建健全的后評(píng)估機(jī)制也是非常重要的一環(huán)。建立1套具有持續(xù)性的環(huán)保績(jī)效評(píng)估體系，有助于指導(dǎo)設(shè)計(jì)者確定設(shè)計(jì)導(dǎo)向，進(jìn)而制定出符合低碳節(jié)能需求的、高效的環(huán)保優(yōu)化方案。例如，在新材料、新技術(shù)的推廣應(yīng)用中，要想讓人們更直接地感受到新技術(shù)、新材料所產(chǎn)生的節(jié)能效應(yīng)，就必須要有一系列的科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)做支持，唯有如此，才可以提升人們的信任程度[7]。在具體執(zhí)行時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、能耗等因素，并構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，將當(dāng)前市場(chǎng)上存在的各類物質(zhì)信息，包括鋼材、水泥、玻璃、鋁制品等，同時(shí)對(duì)不同廠家生產(chǎn)的物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)注和跟蹤，快速獲得有關(guān)的數(shù)據(jù)，為制定節(jié)能減碳方案提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

在低碳節(jié)能的背景下，建筑業(yè)的能源消耗和CO2排放都很高，開(kāi)展建筑業(yè)的全流程節(jié)能減排工作，對(duì)國(guó)家的低碳發(fā)展有著深刻的影響。身為建筑設(shè)計(jì)工作者，在進(jìn)行低碳節(jié)能技術(shù)的研究與實(shí)踐的過(guò)程中，要主動(dòng)歸納出建筑的低碳節(jié)能設(shè)計(jì)的基本理念，并與客戶的需要相匹配，制定出適合我國(guó)國(guó)情的綠色建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃，強(qiáng)化被動(dòng)節(jié)能技術(shù)、可再生能源利用、本土環(huán)境設(shè)計(jì)工藝等方面的運(yùn)用，并在此基礎(chǔ)上，建立健全后評(píng)估機(jī)制，對(duì)我國(guó)在低碳節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的困難進(jìn)行綜合剖析，并尋求新的對(duì)策，創(chuàng)造具有地域性、文化性、時(shí)代性的可持續(xù)發(fā)展建筑，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的和諧社會(huì)。