建筑設計中的可持續性與環保策略

陳沈義

（山西才智建筑設計研究院集團有限公司，山西長治 046000）

0 引言

在建筑設計的時候，需要在滿足當代人需求的同時，不破壞和耗盡未來世代的資源和環境，為未來留下可持續的發展空間。同時也要在設計中，通過減少對自然環境的污染和破壞，來保護自然環境，維護人類生存和發展的環境。可持續性和環保設計已經成為建筑設計的重要趨勢和發展方向，進行此設計可以實現資源節約、成本降低、污染減少等優勢。

1 可持續性與環保設計在建筑中的作用

采用可持續和環保的建筑設計和技術，可以降低建筑的能耗和碳排放，使用太陽能、風能等可再生能源，使用高效的絕緣材料和節能設備等，就可以達到節能減排的效果。可持續和環保的建筑設計也可以減少水的消耗和浪費，如使用節水設備、收集雨水等，提高資源利用率。同時使用可回收、可循環的建筑材料，可以減少廢棄物的產生和污染。此外，這一建筑設計也可以改善城市生態環境，采用綠化屋頂、立體綠化、景觀設計等設計方法，可以減少城市熱島效應、改善空氣質量、增加生態系統的多樣性[1]。可持續和環保的建筑設計可以提高建筑室內環境的質量，如采用低VOC 材料、優化通風系統、提高室內照明等方法，可以提高建筑的舒適性和健康性。可持續環保設計通過采用高效的采暖、通風、空調系統和絕緣材料，提高了建筑舒適性，為用戶提供更加舒適的居住和工作環境。這一建筑設計的應用，可以讓建筑獲得可持續性和環保的認證，如LEED 認證、BREEAM認證等，進而提高建筑的價值和市場競爭力，還能夠促進社會可持續發展，提高公眾的環保意識和責任感。

2 建筑設計中可持續性和環保的設計策略

2.1 節能設計

在建筑設計中，使用高效的絕緣材料、可再生能源系統（太陽能和風能）、智能照明和控制系統等，進行節能設計是非常重要的可持續性和環保設計策略。

首先，選擇高效的絕緣材料，如聚苯板、巖棉、玻璃棉等，來提高建筑的保溫性能，減少能量流失，從而降低采暖和制冷的能耗。在建筑設計之前，需要對建筑的節能需求進行評估，包括建筑的使用性質、氣候條件、能耗情況等，以確定采用高效的絕緣材料的必要性和可行性。根據建筑的節能需求，選擇合適的絕緣材料，如聚苯板、聚氨酯泡沫、玻璃棉、巖棉等，以滿足建筑的隔熱、保溫和防火性能要求，聚苯板應用位置如圖1 所示。根據建筑的結構和絕緣材料的性能，設計絕緣材料的應用方案，包括材料的厚度、密度、施工方式等。在建筑施工階段，需要按照設計方案進行絕緣材料的施工，確保絕緣材料的質量和施工效果。在絕緣材料施工完成后，需要進行驗收和測試，以確保絕緣材料的性能符合設計要求。通過使用高效的絕緣材料，可以有效地提高建筑的能耗效益，降低能耗和運營成本，同時也可以減少環境污染和碳排放，實現建筑節能設計的目標。

圖1 聚苯板應用位置（單位：mm）

其次，應用可再生能源系統。要先評估建筑周圍的可再生能源資源，如太陽能、風能等，通過分析可再生能源資源的分布和潛力，確定可再生能源的適用性和可行性。基于能源需求和可再生能源資源評估的結果，設計可再生能源系統，例如，設計太陽能光伏系統、風力發電系統等，以滿足建筑的能源需求。將可再生能源系統與建筑的其他系統進行集成，如電力系統、照明系統、空調系統等，進行優化設計和調整，確保系統的協調運行和最佳性能。除了應用可再生能源系統，還要結合其他節能措施，如優化建筑外墻保溫、采用高效節能設備等，進一步提高建筑的能源利用效率。使用能源模擬軟件對設計方案進行模擬分析，評估可再生能源系統的性能和節能效果，根據評估結果進行調整和優化[2]。

最后，設計智能照明和控制系統，先分析建筑結構和環境特點，如采光、遮陽等情況，確定不同區域的光照強度和照度需求。然后根據照明需求和建筑結構分析的結果，設計智能照明系統。例如，利用光感應技術、智能控制技術等，實現按需照明、自動調光等功能。設計智能控制系統，實現對照明系統的集中控制和調節，如通過智能控制器、傳感器等，實現對不同區域的照明強度、亮度、色彩等參數的控制和調節。使用能源模擬軟件對設計方案進行模擬分析，評估智能照明和控制系統的性能和節能效果，根據評估結果進行調整和優化。

總之，通過上述的流程，可以實現建筑節能設計，降低能源消耗和碳排放，提高建筑的能源利用效率和可持續性。

2.2 廢物回收再利用

在進行建筑設計的時候，進行廢物回收再利用的設計，可以減少資源浪費，降低環境污染，并促進建筑材料的循環利用。首先，識別建筑施工和拆除過程中產生的各類廢物，如混凝土碎片、磚塊、木材、金屬等，然后對這些廢物進行分選，區分可回收的材料和不可回收的材料。然后對可回收的廢物進行收集和儲存，確保廢物不會被混合或污染，并且保持其原有的質量和可再利用性。其次，就要進行廢物處理和再加工，主要是對收集到的廢物進行處理和再加工，使其能夠再利用于建筑設計中，例如，將混凝土碎片再加工成再生骨料，或者將舊木材加工成再生木材等。最后，把再利用的廢物材料可以應用于建筑設計的各個環節，包括結構、裝飾、園林等方面[3]。

例如，在建筑工地或拆除現有建筑時，將產生的廢棄混凝土碎片進行分類和收集。對收集到的廢混凝土碎片進行加工處理，一般包括破碎、篩分和洗滌等步驟，破碎過程將混凝土碎片破碎成適當的顆粒大小，篩分過程將粒度進行分級，洗滌過程去除其中的污垢和雜質。根據混凝土配合比的要求，將經過加工處理的再生骨料與新鮮水泥、砂、骨料等按照一定比例進行調配，再生骨料可以替代部分或全部傳統的天然骨料使用。將調配好的混凝土材料送入混凝土攪拌機中進行攪拌，確保再生骨料與其他材料充分混合均勻。然后就要將攪拌好的再生混凝土用于建筑施工中，例如澆筑地基、樓板、墻體等。通過廢物回收再利用的方式，可以實現可持續性和環保的建筑設計策略，減少對環境的污染，節約資源的使用，并實現循環經濟和可持續發展。

2.3 選擇可再生和可回收材料

在可持續和環保建筑設計中，選擇可再生和可回收材料能夠減少資源消耗、降低環境影響，并促進循環經濟。首先，對建筑所需的各種材料進行評估，包括結構材料、裝飾材料、隔熱材料等，評估考慮材料的可再生性、可回收性、環境友好性和性能等因素。在選擇可再生材料時，需要考慮材料的來源是否可持續，例如木材、竹材等可再生植物材料，以及可再生的生物基材料、再生金屬材料等。而選擇可回收材料時，則需要考慮材料的再利用潛力，如利用再生骨料、再生玻璃、再生金屬等，以及采用回收再利用的塑料、紙板等。對選定的可再生和可回收材料進行性能測試，確保其符合建筑設計的要求，包括強度、耐久性、隔熱性、防火性等。將選定的可再生和可回收材料整合到建筑設計中，考慮其在結構、裝飾、隔熱、通風等方面的應用，確保符合建筑的功能和美學要求。對選用的可再生和可回收材料進行可持續性認證，如LEED 認證、BREEAM 認證等，以確保其符合可持續發展的標準。在最后建筑施工過程中，對選用的可再生和可回收材料進行管理和監督，確保其正確使用和處理，減少浪費和污染。

例如，在建筑外墻的設計中，可以選擇再生玻璃幕墻，要先收集廢棄玻璃材料，包括廢舊玻璃窗戶、容器、玻璃建筑材料等，這些廢棄玻璃材料將成為再生玻璃幕墻的原材料。然后對收集到的廢棄玻璃材料進行處理和加工，包括清洗、破碎、篩分等步驟。清洗過程去除污垢和雜質，破碎過程將玻璃破碎成適當的顆粒大小，篩分過程將粒度進行分級。將經過處理的廢棄玻璃材料送入再生玻璃生產線，進行熔化和成型。在熔化過程中，廢棄玻璃材料被加熱并熔化，形成再生玻璃。再生玻璃可根據需要進行加工和定制，以滿足建筑幕墻的設計要求。根據建筑設計的要求，進行再生玻璃幕墻的設計和制造，這涉及幕墻的結構設計、安裝系統、保溫隔熱層等方面的考慮。同時，也需要確保再生玻璃幕墻的可行性、安全性和耐久性。將制造好的再生玻璃幕墻進行安裝，包括幕墻的支撐結構、密封系統、連接件等的安裝。采用再生玻璃幕墻，將廢棄玻璃材料再利用，減少資源消耗，降低環境影響，并創造可持續和環保的建筑外觀[4]。

2.4 綠色空間和景觀設計

在可持續和環保建筑設計中，綠色空間和景觀設計起到了重要的作用。綠色空間和景觀設計旨在創造一個與自然環境融合的、可持續的室外空間，提供人們與自然互動的機會，并降低建筑對環境的影響。在進行綠色空間和景觀設計時，應該尊重和保護現有的生態系統，保留并恢復建筑區域內原有的植被、濕地、水體等自然要素，并提供適宜的棲息地供動植物生存。在建筑四周選擇適應當地氣候和土壤條件的本地植物，以降低植物的灌溉需求和維護成本。合理布局植物，考慮到它們的生長特性和功能，以創造舒適的戶外空間和景觀效果。此外，也可以在建筑中設計雨水收集和處理系統，將雨水用于灌溉綠化區域，降低對公共供水的依賴，并減少雨水徑流對城市排水系統的壓力。

例如，在建筑設計階段，確定雨水收集的區域和設備，如屋頂、露臺、雨水桶或地下水箱等，確保收集到的雨水不受污染，并有足夠的儲存容量，以滿足灌溉需求。為了確保儲存的雨水質量，需要進行預處理和過濾，可以通過設置沉淀池、濾網、濾器等設備來去除雜質、懸浮物和污染物。設計合適的蓄水和輸送系統，將收集的雨水儲存起來，并輸送到需要灌溉的綠化區域，如采用泵站、管道、噴灌設備等進行輸送。根據綠化區域的需要和植物的特性，設計合適的灌溉方案，考慮到植物的水需求、土壤條件和降雨情況，確定灌溉的頻率、時長和水量。建立監測系統，定期檢查和監測雨水收集和處理系統的運行狀況，確保系統的正常運行和雨水的合理利用。

此外，綠色空間和景觀設計應該提供豐富的社交和休閑空間，如露臺、座椅和戶外活動區域，以鼓勵人們與自然互動、交流和放松。通過綠色空間和景觀設計，不僅可以提高生活質量和工作效率，還可以改善城市環境、社區關系和人們的健康狀況。同時，綠色空間和景觀設計也能夠提升建筑的價值和市場競爭力[5]。

2.5 優化室內采光、通風設計

良好的室內采光和通風設計可以提高建筑的舒適度，減少能源消耗，降低建筑的碳足跡。在進行采光設計時，可以通過合理的窗戶設計和布局，最大化利用自然光線，減少對人工照明的依賴。合理選擇窗戶的材質和型號，通過窗戶的尺寸和布局，來最大程度的利用自然光，同時也能達到最佳的保溫和隔音效果，同時保證室內的采光質量和視野。在滿足采光的同時，也要保證建筑內人員的舒適度，所以就要進行合理的遮陽設計，在設計時需要考慮到夏季陽光的強度和照射角度，并采用合適的遮陽措施，如窗簾、百葉窗或遮陽板等，以降低室內溫度和光照強度，提高室內舒適度。

在進行通風設計時，也要通過合理的通風設計，將新鮮空氣引入室內，排出污濁的空氣和有害物質，提高室內空氣質量。例如，采用自然通風和機械通風相結合的方式，以適應不同季節和天氣條件。在通風系統中使用高效的空氣過濾器和凈化設備，去除空氣中的有害物質和污染物，提高室內空氣質量和健康水平。此外，采用智能控制系統，根據室內和室外環境的變化，自動調節室內溫度、濕度、采光和通風等參數，以達到最佳的舒適度和能效。通過優化室內采光、通風設計，可以提高建筑自身的舒適度和健康水平，減少能源消耗和碳排放，降低建筑的運營成本和環境負擔。

3 結語

綜上所述，對建筑設計中的可持續性和環保設計進行分析，可以提升建筑綠色設計的效果，進而增強建筑自身價值和吸引力。在進行設計時，主要是從節能、廢物利用、材料、景觀、采光等方面入手，實現建筑全方位的可持續環保設計，既能降低對環境的污染，也能增強建筑的舒適程度。