论低碳概念下的建筑设计应对策略

摘　要：建筑作为能耗最大的一种人类活动，其在设计建造以及使用过程中对环境的影响是非常巨大的。文章通过对建筑设计方法、过程、理念的分析，探讨低碳经济概念下，建筑设计的应对策略。

关键词：低碳节能；建筑设计
　　引 言：低碳建筑理念是最近几年开始兴起的一种绿色建筑理念，它的核心目的在于追求最少的非可再生能源的耗用满足人们最大的住宅能源需要。这种建筑理念的兴起与世界能源危机的深刻背景密切相关，通过低碳住宅建筑理念的应用，有效地减轻当前人的发展对自然资源带来的巨大压力，实现绿色建筑发展目标，达到住宅建筑与自然环境之间的和谐统一。
　　1从规划设计开始注入低碳理念
　　建筑是人与自然进行能量信息交换的媒介。建筑师对建筑、市镇以及它们在空间上的分布所做的决策对能否实现“可持续发展”而言至关重要，能源、原材料的消耗、碳排放水平等都将取决城市的发展模型。遵循非扩张性开发原则，从城市规划开始就贯穿低碳的理念，遵循保护、利用自然的设计策略，提高土地的使用效率，尽量减少开发带来的环境冲击，才能为一个建设项目打下良好的基础。例如：2007年在巴黎OIN项目中胜出的“Active Nature”，充分考虑利用自然资源与生产能力，保护既有的森林，在城镇的外围增加农业基地满足区域内生活的需要，通过“绿色电池”对水体与废物进行循环利用，通过规划满足该地域在未来三十年的“绿色”生活。合理的具有前瞻性的生态区域规划，是建筑设计可持续化的基础。
　　2建筑设计中的低碳设计策略
　　对于建筑来说，低碳设计意味着整个设计、建造、使用与废弃环节都要考虑到低能耗、低污染与低排放。在考虑建筑的耐久性设计的同时兼顾建筑的易拆除设计、节约资源设计和可再生能源利用设计等。
　　2.1更多地考虑建筑的环境属性
　　在全球化背景下，建筑师们创造出一批具有可识别性的标志性建筑，一种可以独立于其所建造的环境的商标性建筑，但是也有建筑师始终关注在具体环境中解答问题，让建筑成为特定环境所创造出的物体。安藤忠雄设计的很多建筑都是埋在地下的。他曾经说过:“不管出于什么样的自然环境中，我都试图创造一个从不凌驾于环境之上的建筑。”对场地地形的有效利用从而减少工程量，对风向、光线的有效利用从而减少建筑在使用中的能耗，已经成为大多数建筑师的共识。
　　西班牙女设计师Belinda·Tato的临时搭建物“空气树”，在应对城市高温环境的长期命题、解决都市空间环境再循环的过程中，做出了有效地尝试。“树”由轻质可再生材料制成，可以轻易地拆卸并移动到其他地方。“树”的内部通过喷水管道以及各种攀缘植物如忍冬、常青藤等进行空气调节，吸收二氧化碳，净化空气。其冷却系统可以将内部气温下降至比街道其他地方低8－12℃，从而有效减轻大多数城市中心出现的热岛效应，成为居民休闲避暑的好去处。通过顶部安装太阳能电池板，“树”在能耗上实现自给自足的同时，多余的电量还会输送至电力公司，由此产生的利润用于建筑维护。这一举措增加了现存广场空间的树木密度，减少和重组交通线路，实现了城市空间环境发展的重新配置，使人工的环境更好地参与到自然环境的良性发展中去。
　　2.2材料的多层次开发与高效利用
　　2.2.1绿色建材的使用
　　建筑与装修材料、设备管材的生产和建设环节是建筑大量产生能耗和污染的环节。很多常用的建筑材料会对环境产生不利影响，如新鲜加气混凝土会散发氡气，人造板材有大量甲醛挥发。在我国城市化进程中，建筑大多采用钢筋混凝土结构，而水泥是高耗能、高污染、高CO2排放的建筑材料，每建成1m2的钢筋混凝土建筑，将产生300～400Kg的CO2，而且混凝土拆除物还会造成难以处理的废弃物。材料使用的不恰当在后期的使用和维护上带来很多的问题。因此，选用工业化成品或者可再生、循环利用的建筑材料，选取内含能源低的材料，是减少CO2排放，控制建设中、使用中和废弃后环境污染的一个有效途径。
　　2.2.2材料的高效利用
　　首先，建筑与室内设计一体化，可以减少构成建筑这个系统的要素，减少不必要的材料损失与能耗。其次，充分利用材料的特性，将材料性能与建造紧密的结合起来。采用高性能、低材耗、耐久性好的新型建筑体系，比如自重轻、可再生的钢结构构件，便于现场拼装搭建，可以减少施工环节与施工周期，节约施工成本，减少施工现场的材料浪费，降低废弃材料形成的污染。采用纸管结构与集装箱构成的材料，考虑建筑拆除后的材料回收再利用，减少整体的生态影响。汶川地震以后，刘家琨提出“再生砖计划”，利用破碎的废墟材料作为骨料，掺和切断的麦秸作纤维，加入水泥、沙等做成轻质砌块，用作灾区重建材料。这种低技低价、就地取材的环保材料，既是废弃材料在物质方面的“再生”，又是灾后重建在精神和情感方面的“再生”。
　　控制体形系数，可以有效地节省维护用材，降低物能投入。美国可再生能源最早的使用倡议者富勒专注于对有限的物质资源进行最充分合理的设计。在Dymaxion住宅设计中，他采用张力杆穹隆技术，近似于球形的外观完美地控制了体形系数，并且使结构体系与维护体系合二为一，在节约材料的同时，还免去了二次装修的材料消耗。
　　2.3建筑空间的高效利用
　　空间的高效利用可以降低总体的面积需求。对大量性的居住建筑而言，注重空间的充分利用，控制住房面积标准，必然降低建造的能耗。日本是一个土地资源贫乏的国度，其住宅设计中，往往将活动较频繁的空间作为枢纽来组织部分空间，以减少交通长度，达到节省空间的目的。
　　减少建造也是节约能源的有效手段。建筑空间再利用是建筑进入良性循环的有效手段，是城市发展的契机。户型设计中考虑空间的灵活可变性，以及建筑随着时间的功能变更的可能性，既延长了建筑的使用寿命，又减少了建造量及建筑垃圾的产生，是降低建设费用、节省能源的途径。
　　3可再生能源的综合利用
　　建筑的低碳化发展建设依赖于多种技术手段。在高度节能设计的同时，优化能源利用方式、发展可再生利用能源、新技术新材料的开发与应用，也是很关键的因素。
　　3.1节能系统的选择
　　建筑的能源消耗存在地区差异性，应该根据不同地区的特点采取不同的能源利用方式。比如北方城市采暖能耗在总能耗中所占比重较高，对煤炭的 消耗也最大，就需要考虑在加强保温设计的同时寻求开发新的替代能源，大量缩减碳排放。南方城市对电能的消耗比较高，在加强隔热、遮阳设计同时，采用能耗低的电气设备，考虑建筑的通风与地冷的利用。改善城市的能源结构，尽量使用清洁能源，是当前建筑低碳设计的必然趋势。
　　3.2可再生能源的综合利用
　　在建筑全寿命周期内，充分考虑可以再生的非化石能源，包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等，满足建筑与环境之间的辨证关系。
　　对太阳能的利用正在成为常规的能源利用手段。据悉，欧洲将开展太空太阳能电站实验，这个实验将收集太阳能，并通过红外线激光器，把能量传输给地球。上海世博会中国馆的屋面系统就安装了太阳能电池方阵，为一些设备系统和展厅照明提供电力。而对可再生能源的综合利用，更是建筑低碳化规划设计中发展的趋势。英国Graylingwell社区利用太阳能光电版和热电联产系统实现二氧化碳零排放，燃气热电联产设备不仅提供大部分的暖气和热水供应，而且能够发电将电能输送到电网或邻近的地块。建于瑞典马尔默西部旧工业码头区的“明日之城——B001住宅”，广泛利用太阳能、风能和地热。小区99%的用电依靠风力发电，15%的供热依靠太阳能，85%由地热供热，100%利用地热制冷，是世界上第一个完整的具有一定规模的全部利用可再生能源的小区，为建筑、规划提供了可资借鉴的实例。
　　3.3新技术开发
　　3.3.1变废为宝的水体开发利用理念
　　面对全球水资源的缺乏问题，将节水策略应与水环境系统设计有机结合起来。
　　室外的铺装注意水体的循环、蒸发、吸收利用，减少热岛效应;考虑水的分类使用、循环使用与节水设计，加强水体处理应用于景观、灌溉用水，降低城市耗水量，从而降低城市污水处理的能耗，减少污水排放对水源的污染，达到节能减排的目的。
　　利用非传统水源，将污水“变废为宝”。例如：在天津公馆项目上成功应用“污水源热泵空调系统”，实现冷暖及生活热水的三联供，且该系统不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环保效益显著。正如中国工程院院士江亿所言，“在具备污水的条件下，污水源热泵空调系统是目前最经济的热泵应用方式。”
　　3.3.2建筑成为环境调节器
　　如果人工的建筑物在降低能耗、利用可再生能源的同时可以同步改善现有的自然环境，那将是一件两全其美的事情。日本的“零排放住宅”，外墙表面的装饰材料“TAFCLEAR-E”超亲水涂料可以起到墙体自净、净化空气的作用。涂料中的“光解酶”成分，经过太阳照射后释放出的活性氧可以分解大气中的氮氧化物。这种像自然界的生物一样可以“呼吸”的建筑，让我们看到了在低碳设计的道路上，理念与技术的相得益彰。
　　4结束语：
　　低碳经济核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。中国的城市化、现代化进程还将持续很长的时间，只有选择节能减排的低碳发展模式，避免用孤立的眼光看待交通、污染、建筑、能源等问题，考虑整个生态系统的协同合作，建立建筑低碳排放体系，注重建设过程的每一个环节以有效控制和降低建筑的碳排放，并形成可循环持续发展的模式，才能有效解决城市发展中的各种问题。
参考文献：
[1]宋勇，屈宁，任重海．低碳建筑设计探讨[J]．内蒙古石油化工．2010(21)．
[2]任乃鑫，蒋文杰，许佳．低碳建筑设计理念与技术[J]．华中建筑，2010(9)．
[3]杨璐溪．发展低碳建筑的途径研究[J]．科技向导，201l(3)． 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/hjkx/246216.html