低碳理念下建筑設(shè)計與策略淺析
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［摘要］目前，隨著時代的不斷發(fā)展和社會不斷的進(jìn)步，建筑行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，無論是建設(shè)的規(guī)模，還是建設(shè)的速度，都達(dá)到了一個新的高度。當(dāng)前，隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，大量的工業(yè)廢棄物、污染氣體等污染物的不合理排放已經(jīng)給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境帶來了很大的危害，因此，應(yīng)尋求一種科學(xué)、合理的方法來解決這個問題。本文就建筑設(shè)計中的低碳理念進(jìn)行了分析和討論。
［關(guān)鍵詞］低碳理念；建筑設(shè)計；設(shè)計理念
目前，我國的建筑行業(yè)發(fā)展速度很快，但同時也存在著與我國可持續(xù)發(fā)展思想相不相符的環(huán)境污染等問題。因此，相關(guān)部門要積極回應(yīng)，在推進(jìn)建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展的同時，還必須貫徹綠色環(huán)保思想，促進(jìn)我國建設(shè)項目的可持續(xù)發(fā)展。而將低碳建筑理念與建筑工程設(shè)計有機(jī)地結(jié)合起來，不僅能有效地解決能源短缺、環(huán)境保護(hù)問題，更能增強(qiáng)民眾對環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識，推動社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。
1低碳概念的定義
低碳的概念，指的是一種與自然和諧共存的生活方式，其能夠有效地降低對資源的利用，降低因資源利用而產(chǎn)生的排放等問題。事實上，低碳概念不僅限于我國的現(xiàn)代化建設(shè)，還可以在各行各業(yè)中推廣。從總體上看，將低碳概念融入建筑設(shè)計中，既能節(jié)省資源，又能減少工程建設(shè)周期，減少能耗。另外，節(jié)能理念不僅要節(jié)約資源、有效利用資源，還要降低不可再生資源的使用，以及目前已廣泛應(yīng)用的太陽能、風(fēng)能、核電等，以增加可再生資源的利用率[1]。
2低碳概念下建筑設(shè)計要求
2.1組合優(yōu)化
在建筑設(shè)計中，要實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)組合，以保證建筑達(dá)到低碳的理念。改善當(dāng)前的設(shè)計思路，并結(jié)合項目需求，進(jìn)行有針對性的革新，建設(shè)全新建筑；充分利用現(xiàn)有的太陽能、風(fēng)能等可再生資源，并通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高整體的設(shè)計效果，減少環(huán)境污染和能源消耗。
2.2綠色環(huán)保
在建筑設(shè)計中，要保證其綠色、環(huán)保，尤其在選用建材時，要選用污染少的建材，如木材、石塊等，盡量避免使用有害物質(zhì)。同時，在施工時，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，對其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗，以保證不會對人體的健康造成威脅，同時還能滿足建筑的剛度和強(qiáng)度。同時，要合理地控制建筑的濕度和濕度，以防止建筑物因溫度過高、濕度太大而造成的霉變，或過低的濕度而造成的室內(nèi)干燥，合理地設(shè)計室內(nèi)的采光和通風(fēng)功能，以改善居住環(huán)境[2]。
3低碳概念下建筑設(shè)計實例
3.1工程概述
某市的一家賓館，位置較為偏僻，距市區(qū)大約有半個小時的路程。在民宿的設(shè)計中，它嚴(yán)格遵守低碳的理念，以“裸心”的設(shè)計思想詮釋著對自然和簡約生活的向往。
3.2理念指導(dǎo)
在低碳型住宅的設(shè)計中，從選址布局、功能分布等方面，采用了宏觀的設(shè)計思想，強(qiáng)化了生態(tài)化的設(shè)計。在民宿的選址規(guī)劃中，酒店的規(guī)劃方案充分考慮了避開不良的環(huán)境和充分利用自然的條件，并逐步將低碳的思想融入整體的規(guī)劃之中。在建筑設(shè)計中，采用了被動式節(jié)能技術(shù)，充分利用了自然通風(fēng)和采光，同時兼顧了建筑的實際使用量，并對各區(qū)域的空間進(jìn)行了合理的規(guī)劃，避免了不必要的能耗。另外，民宿主要是為旅客提供住宿服務(wù)，對隔熱、環(huán)保、降噪都有一定的要求，因此必須選用符合要求的材料，如：風(fēng)能、太陽能、水能等可再生能源，以減少不可再生能源消耗。
3.3選址布局
來此的旅客是來體驗鄉(xiāng)村風(fēng)情的。所以，在選擇旅游景區(qū)時，要注意具有較高的人文、自然價值，或在傳統(tǒng)村落、建設(shè)保護(hù)區(qū)的周圍采取保護(hù)性開發(fā)的方法，合理規(guī)劃土地、房屋，使之具有地方特色以及低碳環(huán)保的特色，并在設(shè)計時盡量避免對歷史建筑和正在使用的建筑物進(jìn)行大規(guī)模的拆除。同時，在發(fā)展民宿時，要注重開發(fā)方式的合理性，嚴(yán)禁大規(guī)模、高密度開發(fā)。以節(jié)能、微改造為核心的建筑和發(fā)展，最大限度地減少能源的消耗。該項目位于山谷內(nèi)，不會破壞當(dāng)?shù)氐慕ㄖY(jié)構(gòu)和自然植被，以實現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。
3.4功能布局
民宿，在不產(chǎn)生文化沖突的前提下，可以適當(dāng)?shù)匾M(jìn)其他區(qū)域的特色建筑，給旅游者帶來豐富的體驗，并充分利用地形地貌，形成多種功能。本次民宿的設(shè)計，根據(jù)不同的環(huán)境，采用了不同的功能分區(qū)，將整個民宿的功能空間劃分為動態(tài)與靜態(tài)兩個分區(qū)。靜分區(qū)作為住宿和休息的場所，布置了高級的民宿房間，位于山谷的中南，環(huán)境幽雅，具有很好的私密性。在特定的建筑中，包括30個開放式的奢華樹冠別墅和40個本地特制的夯土房子，這些建筑沿山路分布，最大限度地保留了當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^。靜分區(qū)的功能區(qū)，如餐廳、泳池、露天劇場等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)格，將非洲的建筑元素融入其中，以最大限度地展現(xiàn)出原生態(tài)與熱情；而動態(tài)區(qū)域，則是位于山谷北部的休閑體驗區(qū)，主要包括賽馬場、高檔商務(wù)會所、現(xiàn)代精品農(nóng)莊、泳池、茶園、林場、野鹿保護(hù)區(qū)、高爾夫體驗場等。
3.5材料選擇
為了符合低碳的需求，施工設(shè)備、材料、施工過程等都要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，施工過程中往往會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，選用低碳材料才能取得較好的效果。所以，本次民宿建筑在道路線布局、土方工程、建筑立面等設(shè)計上都遵循了低碳的設(shè)計理念，采用當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?，并對原有的農(nóng)家建筑進(jìn)行了改造，使其與自然融為一體。在民宿的外觀設(shè)計上，采用綠色建材，以本地植物為主，實現(xiàn)了就地取材。周圍的園林小品，以竹籬、石墻、石徑等為特色，餐廳、休閑會所等商業(yè)建筑的內(nèi)部和外部采用了麻繩吊頂，水泥外墻和木質(zhì)棧道。以上各類型的建筑都是利用山勢對山體進(jìn)行微調(diào)，采用當(dāng)?shù)氐慕ú?。同時，在建筑的細(xì)節(jié)設(shè)計上，也將低碳理念貫徹到了極致，街燈、節(jié)點等都是采用天然的形式來表現(xiàn)，而特色的民宿招牌則是用挖出來的石頭雕琢而成[3]。
4低碳概念下建筑設(shè)計的現(xiàn)狀
在國內(nèi)，以低碳為代表的建筑設(shè)計理念，至今仍處于理論層面，尚未得到廣泛應(yīng)用。而國內(nèi)有關(guān)的工程施工材料的方式比較固定，一些企業(yè)能夠自覺地貫徹低碳的理念，并取得了一定的進(jìn)步，深受人們的歡迎。但是，一些工程為了獲得高額的利益，沒有及時引進(jìn)新型的建筑材料進(jìn)行系統(tǒng)的改造，依然沿用傳統(tǒng)的建筑方式。另外，由于建筑公司在網(wǎng)絡(luò)和其他信息科技的幫助下，并沒有從新的低碳觀念中學(xué)習(xí)建筑設(shè)計的觀念?；蚴鞘苷嘘P(guān)法規(guī)的約束，在這種情況下不但會對原有的建筑工程質(zhì)量產(chǎn)生影響，還沒有達(dá)到有效的環(huán)保低碳觀念?？偠灾?，在低碳的理念下，建筑的建筑設(shè)計還需要持續(xù)推進(jìn)，并采取相應(yīng)的措施來實現(xiàn)[4]。
5低碳概念下的建筑設(shè)計應(yīng)對策略
5.1選擇合適的建筑地址
要實施低成本的建筑工程設(shè)計，首先要選擇合適的施工地點。也就是要注意周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性。比如說，在陽光比較好，雨水比較少的地方，或者是比較空曠的地方。因為這樣的一個地方，無論是太陽能還是風(fēng)力，都是一個很好的條件。比如冬季，陽光充足，可以利用這些材料來提高室內(nèi)的溫度，降低取暖設(shè)備的使用率，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。另外，光照充足，在建筑設(shè)計時可以增加窗子的數(shù)目和面積，使室內(nèi)盡量利用自然光，減少燈具的使用量，從而達(dá)到節(jié)約能源和減少排放的目的。
5.2多使用綠色建筑材料
隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新型建材不斷涌現(xiàn)，其中包括環(huán)保建材。其實，施工過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染和廢氣，大部分都是從建筑材料中產(chǎn)生的，比如人造板材會釋放出甲醛等有害物質(zhì)，對人體和環(huán)境都是有害的。因此在施工之前，一定要提前選擇環(huán)保建材，采用這種建材可以從源頭上防止污染氣體的排放。同時，建筑師們也要積極地運(yùn)用現(xiàn)代的建筑技術(shù)，用更少的材料來建造更高的建筑，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。
5.3積極應(yīng)用合理的建筑節(jié)能系統(tǒng)
隨著我國推行“綠色建筑”的概念和推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，我國已研制出一批先進(jìn)的節(jié)能系統(tǒng)，并取得一定效益。因此，在進(jìn)行建筑工程的時候，必須要將節(jié)能系統(tǒng)融入建筑中，這樣才能最大程度提升資源的使用?？偟膩碚f，建筑節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)比較成熟，主要包括建筑保溫系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和終端系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都得到了很好的應(yīng)用，而且還在不斷地發(fā)展。比如說建筑的隔熱系統(tǒng)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，保溫材料的品質(zhì)也在不斷提升，成本也越來越低，這就是一種節(jié)能環(huán)保的保溫材料。其次，各種新型的建筑節(jié)能技術(shù)也在不斷的發(fā)展，比如供暖方式、太陽能等資源的循環(huán)利用，都是符合低碳理念的。
5.4建筑資源與材料的再次利用
在工程建設(shè)的過程中，不管是工程的建設(shè)、使用、拆除等，都需要大量的資源和材料，而在這個過程中，所需要的材料也是非常龐大的，如果將這些廢棄的建筑材料重新利用起來，那么就可以節(jié)省大量的資源，實現(xiàn)低碳的目標(biāo)。事實上，在拆除建筑物時，會排放出大量的二氧化碳和一些其他的氣體，同時，施工時產(chǎn)生的粉塵也會對人體造成一定的危害。所以在拆除房屋時，必須找專業(yè)人士進(jìn)行房屋拆遷的評估，如能對房屋進(jìn)行二次改造，延長房屋使用壽命，則盡可能避免拆除。有的建筑為了達(dá)到不同的效果，就會把完好的建筑拆掉，這樣既浪費(fèi)了大量的資源，又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染?？傊诓鸪课輹r要綜合考慮，以免造成大量的資源浪費(fèi)。5.4.1綠色建材的使用。建筑材料、設(shè)備和管材的制造與建設(shè)，是一項巨大的能耗和環(huán)境污染的過程。許多常見的建材都會對周圍環(huán)境造成不良影響，比如：新?lián)饺氲乃鄷a(chǎn)生氡氣，人造板中的甲醛含量高。在我國的城市化過程中，大部分建筑都是使用鋼筋混凝土，水泥是一種高能耗、高污染的建筑材料。并且經(jīng)過處理后會變成很難處理的廢物。因材質(zhì)不合理，導(dǎo)致后期的維護(hù)和使用出現(xiàn)問題。因此，在建設(shè)過程中，通過選用工業(yè)產(chǎn)品或可再生的回收建材，選用低能耗的材料，可以減少排放，控制施工過程中的環(huán)境污染。在新材料的開發(fā)上，強(qiáng)調(diào)了當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧虾妥匀坏奶匦?。由西班牙建筑師FOA設(shè)計的“竹屋”，其外觀采用了當(dāng)?shù)嘏R時建筑中常用的竹子作為外立面，并嘗試將其用于永久建筑，尋求一般材質(zhì)的特別使用，將自然的死亡與再生（扎拉波羅）引入到建筑中。黃土高原建筑施工中采用的材料是黃土，采用直接處理的黃土為原料，并摻入麥草、蘆葦?shù)纫灶A(yù)防裂縫。生土結(jié)構(gòu)施工簡單，能耗低，便于就地取材。
5.5有效地使用空間可以減少建筑的整體面積
對于大規(guī)模的住宅建筑來說，要注意充分利用空間，嚴(yán)格控制住宅的面積，就必須減少建筑的能源消耗。日本是一個土地資源匱乏的國家，在居住設(shè)計上，常常以活動頻繁的區(qū)域為樞紐，以減少交通距離，節(jié)約空間。建筑數(shù)量的減少也是一個很好的節(jié)能方法。建筑空間的再利用是一種行之有效的方式，也是一種促進(jìn)城市發(fā)展的契機(jī)。在住宅設(shè)計中，考慮了空間的靈活度和功能隨時間變化的可能性，可以大幅提高建筑的使用壽命，降低建筑的建設(shè)數(shù)量和廢物的產(chǎn)生，是一種節(jié)約能源的方法。如圖1所示。
5.6建筑形式與能源消耗
5.6.1形式與氣候相適應(yīng)。中國傳統(tǒng)文化對自然大道的重視，并以氣候為基礎(chǔ)來設(shè)計建筑。在傳統(tǒng)的房屋中，人們利用天井等方式提高了采光和通風(fēng)。印度建筑師柯里亞在氣候變化時，也會有不同的建筑形式，干燥區(qū)使用的是水井，臨海區(qū)域的“管式”房屋，利用煙囪通風(fēng)的原理來調(diào)節(jié)室內(nèi)的微氣候，同時也能直接反應(yīng)建筑物的氣象特征。合理的建筑結(jié)構(gòu)可以節(jié)約能耗，降低機(jī)械通風(fēng)和空調(diào)的依賴，從而提高居住環(huán)境的舒適性。在建筑外墻保護(hù)中，窗是最脆弱的地方。在公共建筑中，由于使用了大量的玻璃幕墻，因此它的開窗數(shù)目很小，不僅難以達(dá)到特殊的外觀和空間效果，而且還會造成照明污染，從而提高能耗。因此，采用小窗墻比例、中空隔熱玻璃、鋁窗框以及多種遮陽技術(shù)，可以在一定程度上降低建筑物的能耗。在以人工照明為主的公共建筑中，利用燈光和功能空間的組合，可以產(chǎn)生一種獨(dú)特的空間效果。各種不同類型的遮陽板，不僅可以改善建筑物的熱力學(xué)性能，而且對建筑物的可塑性也有很大的促進(jìn)作用。選用合適的遮光方式，可以充分利用室外的空氣，營造良好的室內(nèi)環(huán)境。5.6.2墻體的構(gòu)造形式與太陽能的利用。建筑外墻隔熱性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑的節(jié)能指標(biāo)，是當(dāng)前世界各國建筑節(jié)能發(fā)展的一個熱點。墻體顏色、材質(zhì)、構(gòu)造方式等都會影響到建筑物的能源消耗。自倫佐•皮亞諾發(fā)明“雙層表皮”后，世界各地的許多寫字樓都采用這種技術(shù)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。隨著新技術(shù)和新材料的不斷發(fā)展，建筑物的外部維修結(jié)構(gòu)逐漸由耗能的體系轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉吹奈阵w系。瑞士多瑪特/艾姆斯生態(tài)節(jié)能住宅外墻采用TWD復(fù)合材料，它不僅能在夏天隔絕熱量，還能在冬天吸收太陽能，對環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)。
5.7節(jié)能系統(tǒng)的選擇
建筑能耗有區(qū)域差別，因此要針對不同區(qū)域的特點，采用不同的方法。例如，在我國北方，供暖能耗占全國能耗的比例很高，燃煤也是最多的，因此必須在加強(qiáng)隔熱設(shè)計的基礎(chǔ)上，尋找新的可替代能源，大幅度減少二氧化碳的排放量。南方城市耗電較多，在加強(qiáng)隔熱、遮陽設(shè)計的基礎(chǔ)上，選用節(jié)能型電器，并充分考慮了建筑物的通風(fēng)和地冷量。節(jié)能減排是當(dāng)今節(jié)能建筑發(fā)展的必然趨勢。
5.8可再生能源的綜合利用
在建筑使用壽命中，必須充分利用風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒌榷喾N可再生非礦物能源。使用太陽能已成為能源利用的一種傳統(tǒng)方法。歐洲正進(jìn)行一次太空太陽能發(fā)電廠的實驗，它將使用紅外線激光把太陽能聚集到地表。上海世博會中國館的天臺系統(tǒng)，利用太陽能板作為照明設(shè)備。同時，對可再生能源進(jìn)行綜合利用，也是今后建筑節(jié)能發(fā)展的方向。英國某公司通過使用太陽能板和熱電廠的方式達(dá)到了零排放。
5.9新技術(shù)開發(fā)
5.9.1變廢為寶的水體開發(fā)利用理念。在水資源短缺的今天，我們應(yīng)該把節(jié)約用水的戰(zhàn)略和水環(huán)境系統(tǒng)的設(shè)計相結(jié)合。戶外鋪設(shè)注重水體的循環(huán)、蒸發(fā)和吸收利用，以減小熱島效應(yīng)；注重水的分類利用、循環(huán)利用和節(jié)水型的利用，強(qiáng)化景觀和灌溉，以減少城市用水的消耗，從而降低城市的用水消耗，減少廢水的排放對水源的污染，達(dá)到節(jié)能和減排的目標(biāo)。通過對非常規(guī)水源的改造，將廢水“變廢為寶”。將“污水源熱泵”系統(tǒng)應(yīng)用于天津大廈工程，實現(xiàn)了冷熱、供熱和生活熱水三聯(lián)供，同時不會產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，具有明顯的環(huán)境效益。中國科學(xué)院院士江億說：“在有廢水排放的情況下，采用污染水源熱泵作為最經(jīng)濟(jì)的一種。”5.9.2建筑成為環(huán)境調(diào)節(jié)器。如果人造建筑能夠在減少能耗、利用可再生能源的情況下，同時也能夠改善環(huán)境，這對雙方都是有利的。日本“零排放房屋”的外觀采用了“TAFCLEAR-E”的超級親水性涂層，具有自凈墻體和凈化空氣的功能。油漆中含有“光解酶”的物質(zhì)，在陽光下會釋放出一種能分解空氣中的氧化氮。這種能“呼吸”的建筑，就像是大自然中的生命，讓我們看到了在低碳的道路上，技術(shù)和思想的結(jié)合[5]。
6低碳設(shè)計理念的推廣與建立完善的后評價機(jī)制
通過政策法規(guī)的制定，專業(yè)機(jī)構(gòu)的推動，設(shè)計師的有針對性的引導(dǎo)，建筑設(shè)計過程的合理性與環(huán)境績效的持續(xù)性評價是相互聯(lián)系的。對反饋的信息進(jìn)行評價，最終會轉(zhuǎn)化為最優(yōu)的設(shè)計策略。比如在推廣新的技術(shù)和新材料時，不能只憑感覺來衡量，要建立起一套科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u估體系，才能從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面，對其進(jìn)行全面的評估。例如，太陽能光電轉(zhuǎn)換設(shè)備成本高，回收周期長，難以大規(guī)模推廣[6]。
7加強(qiáng)施工過程中環(huán)保技術(shù)的使用
其實，低碳能源的概念建立在建筑的建造過程中，通過加強(qiáng)對環(huán)境保護(hù)的技術(shù)，可以讓建筑一開始就樹立起低碳的觀念，并且起到引領(lǐng)作用。在實際工程中，由于切割、拆卸建材等，會造成大量的噪聲和噪聲。所以有關(guān)部門要重視這一點，引進(jìn)最先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)，從根本上杜絕污染。比如要解決這一問題，可以通過灑水的方式來避免灰塵的傳播，從而避免影響到身體的健康[7]。
8實行綠色建筑設(shè)計方案
推行“綠色建筑”的概念，就是推行“綠色建筑”的重要措施。就目前來看，我國的建筑工程規(guī)模很大，占地面積也比較大，所以在施工時要注意建筑工程的綠化水準(zhǔn)。在不影響市民的正常生活條件下，栽種適宜本地的綠色植物，增加綠地面積。通過光合作用，既可以吸收CO2，又可以凈化空氣，還可以使建筑物更加美觀[8]。
9結(jié)語
總而言之，低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵在于技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和體制創(chuàng)新，以及人類發(fā)展的理念。中國城市化、現(xiàn)代化的進(jìn)程還很漫長，因此，要解決城市發(fā)展面臨的問題，必須采取節(jié)能減排的低碳發(fā)展方式，而不是孤立地看待交通、污染、建筑、能源等問題。建筑一直以來都是一種工程學(xué)和藝術(shù)的結(jié)合，將生態(tài)設(shè)計的思想滲透到建筑中，就是利用高新的生態(tài)科技，將科技與美學(xué)潮流結(jié)合起來，并根據(jù)特定的地域特點，在傳統(tǒng)的設(shè)計中尋找一種適應(yīng)方式，以最少的投資獲得最大的生態(tài)效益。
作者:李鑫 單位:中國中元國際工程有限公司西安分公司