基于“雙碳”目標的第四代住宅綠色建筑設計策略

蘇 麗

常德城發項目咨詢管理有限公司 湖南 常德 415000

雙碳是指碳達峰和碳中和，即在某一時間點實現二氧化碳排放量的峰值，之后逐步減少排放量，最終實現碳排放與碳吸收的平衡。這是為了應對全球氣候變化和推動可持續發展而提出的戰略性舉措。其目標的實現需要各個行業和領域的共同努力，包括建筑行業。建筑行業是全球最大的能源消耗行業之一，也是溫室氣體排放的重要來源。根據統計數據，2022年中國建筑業的碳排放量占全國總排放量的比重已經超過50%。尤其是建筑材料的能耗和碳排放已經遠遠超過其他行業，成為碳排放的主要來源之一[1]。因此，建筑行業應當緊急行動起來，積極推進綠色轉型，為實現雙碳目標作出積極貢獻。

第四代住房是綠色建筑的一種演變形式，在2021年發布的《T∕CECS 855-2021 城市森林花園住宅設計標準》中，對這類住宅的建筑布局進行了分類，主要分為以下三種類型：空中戶屬庭園住宅、空中共享園林住宅、空中共享園林住宅（空中停車）（完全體）。這種建筑不再是單調的鋼筋水泥建筑，而是致力于在城市中打造具有自然氛圍的建筑群。通過運用綠化設計和可持續技術，它將使城市變成一個猶如森林般的生態系統，與自然環境和諧共生。

1 綠色建筑設計存在的問題

1.1 成本較高

綠色建筑設計所需的高性能材料和技術在剛剛進入市場時價格比較昂貴，導致建筑項目的成本增加。這主要是因為這些材料和技術相對較新，市場供應相對較少，生產規模較小，從而導致了較高的制造成本。同時，一些高性能材料和技術要求施工人員和維修人員具備更高的專業知識和技能，使得相應的培訓和人力成本也會增加。此外，綠色建筑需要更頻繁地檢查和維護，以確保其性能和效果，進而增加了人力成本。但是，隨著綠色建筑的不斷發展和市場需求的增加，相關的高性能材料和技術正在逐漸成熟和普及，成本會出現降低的趨勢[2]。

1.2 材料的選擇和使用存在缺陷

盡管綠色建筑設計在能源消耗和環境保護方面有很大的優勢，但在建筑材料的選擇和使用上仍存在一些不足。一些綠色建筑設計在使用過程中會產生大量的建筑廢棄物，盡管這些廢棄物可以進行回收和再利用，但處理和管理廢棄物仍然需要耗費一定的資源和成本。另外，一些綠色建筑設計過于追求高科技和高性能，忽視了傳統建筑文化和自然環境的融合，導致建筑與周圍環境和人文景觀的脫節。

1.3 設計方案與實際相偏離

在建筑設計過程中設計人員由于各種因素，沒有充分開展前期準備工作，使得建筑施工過程中無法滿足設計方案中的各項要求，如空間布局、通風采光、隔音效果等，導致建筑物無法滿足設計方案中的功能需求，從而降低建筑物的使用價值。并且設計方案中的結構計算和構造設計存在誤差或不準確，導致施工過程中出現結構偏差。此外，設計方案的實施過程中，監理和管理不當導致設計方案與實際相偏離[3]。例如，監理人員未能及時發現并糾正施工中的問題，或者施工管理不嚴格，導致施工過程中出現偏差，進而影響建筑整體施工質量。

2 “雙碳”目標下第四代住宅綠色建筑設計的意義和原則

2.1 第四代住宅綠色建筑設計的意義

第四代住宅綠色建筑設計有利于實現資源的高效利用和低碳排放，為應對全球氣候變化作出貢獻。通過減少能源消耗和碳排放，減少對環境的壓力，實現經濟、社會和環境的協調發展。在設計中注重居住者的健康和舒適，提供良好的室內環境。不僅能夠改善居住者的生活品質，還有助于提高工作和學習的效率。并且長期來看，綠色建筑設計實現節約成本的效果，雖然需要一定的投資成本，但通過節約能源和資源，可以降低建筑運營和維護的成本。此外，第四代住宅綠色建筑設計注重生態保護，減少對自然環境的破壞。通過保護生態系統和生物多樣性，可以維持生態平衡，保護珍稀物種和生態環境的可持續發展。

2.2 第四代住宅綠色建筑設計的原則

基于“雙碳”目標的第四代住宅綠色建筑設計旨在解決傳統綠色建筑設計存在的問題，并進一步推動綠色建筑發展。因此，設計的核心原則可以分為三點。第一，高效節能原則。通過采用節能設備和技術，如太陽能光伏發電系統、地源熱泵、高效絕緣材料等，減少建筑的能源消耗[4]。同時，通過合理的建筑布局和朝向設計，最大限度地利用自然光和自然通風，減少對人工照明和空調系統的依賴，降低能源消耗。第二，低碳排放原則。除了采用高效節能設備和技術外，還可以采用可再生能源，如太陽能、風能等，減少對化石燃料的依賴。此外，還可以采用碳中和技術，如碳捕獲和儲存技術，將建筑運營過程中產生的二氧化碳捕獲和儲存起來，減少碳排放。第三，可持續發展原則。在設計和建設過程中，需要考慮材料的可持續性，選擇環保材料和可回收材料，減少對自然資源的消耗。同時，還需要考慮建筑的生命周期成本和環境影響，綜合評估建筑的經濟、社會和環境效益，確保建筑在長期運營中能夠實現可持續發展。

3 基于“雙碳”目標第四代住宅綠色建筑設計的優化策略

3.1 優化建筑能源效率

3.1.1 充分利用可再生能源，優先選擇高效節能設備

在雙碳目標下，第四代住宅綠色建筑設計需要充分利用太陽能、風能等可再生能源來供應建筑的能源需求。在建筑物的屋頂通過合理布局安裝太陽能光伏發電系統，將太陽能轉化為電能供應給建筑的電力需求，最大限度地利用太陽能資源。還可以選擇高效的太陽能熱水器和合理設計水管路線，利用太陽能將水加熱，提供建筑的熱水需求。并根據建筑所在地風能資源的情況，通過風力渦輪機或風力發電機利用風能，減少對傳統能源的依賴，降低能源消耗。同時利用地熱能源作為供暖和制冷的能源來源，通過地源熱泵系統將地下的熱能轉移到建筑內部，實現能源的高效利用。還可以利用可再生的生物質能源，如木屑、秸稈等作為燃料，通過生物質能發電或生物質能供暖系統，提供建筑的能源需求。另外，在照明系統、空調系統、暖通設備等方面優先選擇高效節能設備，如LED照明、地源熱泵等。這些設備和技術可以有效地減少能源消耗和碳排放，提高建筑能源效率。并通過智能控制系統，實時監測和控制建筑內部設備的能源消耗，根據實際需求，合理調節設備的工作模式和能耗，以達到最佳的能源利用效率。還需要定期對建筑內的設備進行維護和檢查，確保其正常運行和高效工作，及時修復故障和更換老化設備，以保持設備的高能效狀態，不僅有助于保護環境，還可以減少能源成本。

3.1.2 優化建筑內部布局和設計，合理選擇建筑材料

設計人員需要考慮建筑內部功能區域的布局，合理安排工作區、休息區和公共區域的位置，減少能源的浪費。合理地建筑布局和朝向可以最大限度地利用自然光和自然通風。例如，在南向的窗戶上安裝遮陽設備，減少夏季陽光直射進入建筑內部的熱量，還可以使室內空間能夠更好地受益于自然通風，減少對空調系統的使用。并采用高效絕緣材料和隔熱材料來構建建筑外墻，選擇高隔熱性能的窗戶，如雙層或三層中空玻璃窗，減少熱量傳導和散失。同時選擇高反射率的屋頂材料、高隔熱的外墻材料等，減少建筑物對外界熱量的吸收，降低室內溫度[5]。此外，還可以使用低碳材料，減少資源消耗和環境影響，例如：使用高強度鋼材替代普通鋼材，降低材料的用量和碳排放；使用高性能混凝土替代普通混凝土，減少水泥的使用量和碳排放，進而提高建筑能源效率，并為可持續發展作出貢獻。

3.2 運用碳中和技術和智能化技術

3.2.1 碳中和技術的應用

碳中和技術是實現“雙碳”目標的重要手段之一。在第四代住宅綠色建筑設計中，設計人員可以運用碳中和技術來減少建筑的碳排放，并將剩余的碳排放抵消，以實現碳中和的目標。通過碳捕獲、碳儲存等技術將建筑運營過程中產生的二氧化碳捕獲和儲存起來，防止其進入大氣中，減少建筑的碳排放，實現碳排放與碳吸收的平衡。還可以在設計中通過增加植物覆蓋面積，例如在建筑屋頂、墻面或庭院種植植物，來利用植物的光合作用，將二氧化碳轉化為有機物質，同時釋放氧氣。這個過程可以幫助減少大氣中的二氧化碳濃度，提高空氣質量，并將其儲存在植物體內。同時選擇具有高碳吸收能力的植物品種，如大型喬木和灌木，提高碳吸收效率，減少對環境的負面影響，推動可持續發展。

3.2.2 智能化技術的應用

在建筑設計中的應用智能化技術，通過集成各種傳感器和自動化設備，實現對建筑內部環境的智能控制。例如，智能溫度控制系統可以根據人員活動和房間使用情況，自動調節室內溫度，以提供舒適的環境同時降低能源消耗。智能照明系統可以根據光線強度和人員活動情況，自動調節照明亮度和時間，以提高能源利用效率。還可以通過收集和分析建筑內部的各種數據，如用電量、水量、溫度等，識別能源消耗的高峰期和低谷期，并制定相應的能源管理策略。在設計中還可以應用智能水管理系統，監測和控制建筑內部用水的系統。例如：監測浴室、廚房和洗手間等區域的用水量，以及水龍頭、淋浴和馬桶等設備的使用情況，當檢測到沒有人使用洗手間時，系統可以自動關閉水龍頭和沖水裝置，減少無效的用水。還能夠利用系統檢測水質情況，例如水的渾濁度、pH值和污染物含量等，及時發現水質問題并采取相應的措施，保證用水的安全和健康。并根據不同時間段和人員活動情況，預測用水需求，自動調整用水設備的運行模式，實現用水的節約和合理利用，提高用水效率。同時設計人員還可以利用人工智能和機器學習技術，預測建筑未來的能源需求和運營狀況，從而提前采取相應的措施，降低能源浪費和運營成本。

3.3 注重室內環境的舒適性

傳統建筑材料和家具中常含有揮發性有機化合物（VOC），如甲醛等，這些物質會釋放到室內空氣中，對人體健康產生負面影響。長期暴露在高VOC濃度環境中會導致頭痛、眼痛、呼吸道疾病等健康問題。因此，在第四代住宅綠色建筑設計中，室內環境舒適性是一個重要的考慮因素，關注室內空氣質量，采用低揮發性有機化合物（VOC）的涂料、膠水和家具，這些材料在制造過程中使用的化學物質含量較低，會釋放較少的有害物質到室內空氣中。低VOC的涂料和膠水可以減少室內有害氣體的釋放，而低VOC的家具則采用無毒、環保的材料制造，減少對室內空氣質量的污染。此外，設計還會考慮室內通風系統的設計。通過合理的室內通風系統，能夠及時排除室內的污染物和異味，保持室內空氣的流通和新鮮。采用高效過濾器和空氣凈化設備，可以進一步提高室內空氣質量，去除細微顆粒物和有害氣體，為居住者提供一個健康、舒適的室內環境。不僅提高了居住者的生活質量，也提升了整個建筑的可持續性和環保性能。

3.4 加強建筑與自然環境的融合

第四代住宅綠色建筑設計注重建筑與自然環境的融合，通過綠色景觀設計、生態水體設計等手段，使建筑與周圍的自然環境相互融合，形成一個生態友好的建筑生態系統。例如，在建筑周圍設置綠化帶和花園，種植各種植物，增加綠色空間，提供更多的氧氣和陰涼空間，改善周圍的氣候和空氣質量。設計人員還可以考慮在建筑物周圍設置雨水收集和利用系統，通過收集和利用雨水來滿足建筑的非飲用水需求，減少對自來水的依賴。同時，在建筑設計中考慮生態水體的設計，如人工湖泊、水景等，為居住者提供一個美麗、宜人的生活環境，增加建筑的觀賞性和舒適性。另外，設計人員還可以考慮在建筑物周圍設置綠色屋頂和垂直綠化，通過植物的光合作用，吸收二氧化碳，釋放氧氣，提高空氣質量，減少建筑對氣候的影響。同時，綠色屋頂和垂直綠化還可以減少建筑物對外界熱量的吸收，降低室內溫度，減少空調系統的使用，提高建筑的生態性能，降低對自然資源的消耗和環境的破壞。

3.5 加強建筑與社區的互動與共享

第四代住宅綠色建筑設計還應加強建筑與社區的互動與共享，通過共享能源系統、共享空間和共享設施等方式，實現資源的共享和優化利用。建筑可以通過安裝光伏發電系統和風力發電系統，將多余的電力供應給周圍的社區，以實現能源的共享。同時，建筑可以設置共享空間，如公共花園、健身房、兒童游樂區等，供社區居民共同使用，提高社區的社交性和互動性。建筑還可以設置共享設施，如共享車庫、共享洗衣房等，供社區居民共同使用，減少資源的浪費和環境的負擔。通過加強建筑與社區的互動與共享，可以提高資源的利用效率，減少能源的消耗和碳排放，促進社區的可持續發展和綠色生活方式的普及。

4 結語

綜上所述，第四代住宅綠色建筑設計策略是基于“雙碳”目標的，即減少碳排放和碳消耗。其核心理念是通過利用可再生能源、提高能源利用效率和優化建筑材料選擇來降低住宅建筑的能源消耗和碳排放。因此，在設計中應該優化建筑能源效率，運用碳中和技術和智能化技術，注重室內環境的舒適性，加強建筑與自然環境的融合、加強建筑與社區的互動與共享，進而推動第四代住宅綠色建筑的實施，為人們提供舒適、健康、節能的居住環境。