基于低碳节能理念下建筑设计方法与技术初探

2018-02-11王红亮保定维民建筑设计院有限责任公司河北保定071051

中国房地产业 2018年1期

文/王红亮保定维民建筑设计院有限责任公司河北保定 071051

在建筑设计中运用低碳概念能够有效的降低建筑的资源消耗和能源的消耗，而且能够严格的控制在建筑过程中产生的废弃物、废气以及废水的排放量，能够进一步控制二氧化碳的排放量，以达到改善环境的目的。在建筑设计的过程中科学合理的使用各种高效科技节能减排技术，通过使用绿色材料为居民提供一个舒适、绿色和健康的生活环境。因此，在建筑设计中重视低碳概念的应用，以促进我国建筑事业的发展，对生态环境起到更好的保护作用。

1、建筑设计低碳理念

在传统的建筑设计中，由于经济利益的驱使，很多建筑设计不尽合理，人们生活的空间非常狭窄，且生活环境相对过于“现代化”，绿化环节没有做好、建筑结构过于紧凑、采光情况较差、建材过于廉价导致建筑质量差等现象层出不穷，且越大的城市这种现象越明显，其发展与现代化低碳理念背道而驰。建筑设计低碳理念并不单单指低碳材料的使用，同时也包括很多方面，如舒适的生活环境、节能环保设计、成本控制、能源优化等。低碳最主要的是节能设计，一方面要节约能源，使用节能设备和技术，降低建筑的能耗，另一方面是要优化能源组合，通过合理运用新型能源降低矿产资源的消耗量，同时降低空气中的有害气体的排放。此外，低碳建筑设计要注重健康的环境，必须要对建筑内部的温度、结构、适度、通风、采光、采暖等方面进行严格控制，保证人们生活环境的舒适和健康。由此可见，低碳理念在建筑设计中贯穿着始终，其对促进我国建筑行业的发展有着重要作用，且在保护环境方面的作用十分明显。

2、低碳节能理念下的建筑特点

2.1 环保特色

建筑的出现需要以实用性为基础，而融入低碳节能理念之后能在充分利用工程建设区域各项条件的基础上，将建筑设计成为不仅拥有地方特色更具有环保理念的建筑，有效改善以往那种千篇一律的设计情况，充分融入建筑的艺术特性，让人们享受更为舒适、环保的人居环境。

2.2 较强适应性

拥有低碳节能理念的建筑适应性非常强，随着低碳节能理念的融入，改变了传统类型建筑不与外界相沟通的状态，使其更加贴近自然，充分利用自然环境条件来对建筑自身进行适当调节，适应人们居住要求，创造更有利的人居环境。

2.3 深化环保理念

建筑设计过程中融入低碳节能理念可以充分深化环保理念，提升人们的环保意识，让人们在享受舒适、高效的人居环境同时将低碳节能理念传播给更多的人，同时在建筑全寿命周期中，将低碳环保理念发挥到极致，从规划设计、选材施工到整体拆除，全部都考虑到低碳节能理念的应用，将其贯彻到建筑全寿命周期当中去。

2.4 提升节能环保效果

低碳节能建筑拥有较低的资源消耗，不但在建筑施工过程中拥有耗能低特点，同时在建筑投入使用后能大大减少能源消耗和污染物的产生，部分地区甚至提出了零能耗零污染的新型低碳节能建筑设计理念。

3、基于低碳节能理念下建筑设计方法

3.1 建筑墙体设计中节能措施的应用

建筑墙体设计中节能措施的应用主要体现在以下方面：一方面，墙体材料的节能设计。新时期，建筑节能材料的使用主要体现在近些年出现的高层建筑或者超高层建筑，与传统墙体设计不同，目前采用新型的建筑墙体材料不仅能够原有建筑墙体材料“冬暖夏凉”的特点，同时对材料进行优化，使其转型升级为复合型保温材料，并在其表面设计了玻璃纤维网，在这种双重机制下，建筑墙体材料能够在寒冷气候条件下能够对空间内部的温度进行密闭保存，有效避免建筑空间内部温度的泄露，而在炎热气候条件下，与严寒天气作用相反，建筑外层材料能够有效低于长时间光照所产生的热量，这种新型建筑墙体节能保温材料的应用，在一定程度上打破了传统建筑材料的浪费现象，降低了建筑本身对能源的消耗；另一方面，墙体传热面积的节能设计。传统建筑墙体传热面积是一个很大的系数，新型节能措施下的建筑节能设计将传统墙体的传热面进行调整，有效降低建筑整体传热系数，在某种程度上环节了建筑物在综合保温方面的压力。

3.2 建筑门窗设计中节能措施的应用

建筑节能的同时，室内环境如何达到最佳宜居效果，是当前建筑节能设计中备受关注的话题。而建筑门窗在整个应用过程中发挥着至关重要的作用，无论是安装技术、性能要求还是产品材料，都是实现建筑节能和宜居环境的关键所在。在建筑门窗设计中，常见的节能措施分为以下几种：首先，对建筑工程中所有的门窗面积以及建筑立面单元面积间的比值进行详细设计与规划，一般情况下，建筑在东、西、南、北等四个方位中的穿墙比一般超过20%、30%、35%；其次，做好门窗的密闭性，并尽可能地提高其气密性，以达到减少冷空气渗透的目标进而降低其热量损耗，通常情况下，建筑外墙的气密性应大于等于4级，玻璃幕墙的气密性应大于等于3级；此外，加强新型环保节能材料的应用，以最大化的减少热量的损失，从材料上确保门窗的节能环保性。

3.3 关注建筑屋顶部位的节能设计，提升建筑整体能效

建筑屋顶作为最贴近自然的建筑部分，是直接与外部环境相连接的部分，在建筑设计过程中应用低碳节能理念时一定不能忘记屋顶的重要性，重复利用屋顶的这种优势，设计新型低碳节能屋顶，尽可能采用坡形屋顶，有效改善屋顶的积水现象，增加建筑使用性能，并选择隔热效果良好的材料，或者建设立体绿化网络体系，将建筑屋面设计成“空中花园”的同时，满足屋顶保温隔热设计要求，或者扩大绿化面积，将墙体和屋面结合起来实行绿化，不但可以提升建筑美观性，还能及时对室内温湿度进行调整。

4、低碳建筑设计技术

现代环境污染越来越严重，一系列环境问题使人们不得不对居住环境重新认识，只有充分保护环境、节能减排，遵从自然法则，将低碳节能理念铭记于心，才能有效改善我们的环境，建筑设计作为建筑行业发展的基础，必须将低碳节能理念作为第一要素，在建筑设计过程中充分认识低碳节能理念的作用和地位，采取积极有效的措施，将其贯穿于整个建筑设计过程中去才是未来建筑行业发展的合理方向。

4.1 加强绿色环保的低碳材料的使用

建筑材料的选择是低碳建筑的基础，在进行低碳建筑设计的过程中，需要以低碳理念为基准，在使用低碳节能材料的同时，还要充分提升建筑材料的使用率。①在满足建筑质量要求的前提下，尽量在设计时使用节能低碳材料，比如说在保温施工过程中使用发泡聚苯乙烯、聚氨酯和玻璃棉等，还可以利用空心砌砖、空心粘土砖和粉煤灰混凝土等节能材料来进行墙体砌筑，这些材料能耗小，而且对人体和环境的危害较低；②在设计时尽量提高材料的利用率，减少浪费的现象，实现材料的合理配置；③在材料的运输和保存过程要按照相关的规范进行，保证材料的质量；④对余料进行有效的回收，实现再利用。在确认材料相互作用的基础上，选择低能耗、利用率高的环保型材料，这样不仅能够合理减少建筑成本，更能从根本上缓解污染问题，促进节能环保的可持续发展。

4.2 建筑空间的高效利用

提高建筑空间的高效利用，降低单位工程量，可以有效降低能源的消耗，因此，在低碳建筑设计的过程中，应注重考虑工程的结构空间拓展以及室内空间的充分利用。在进行人口居住量较大的建筑设计的过程中，还应该重点考虑提升建筑空间的利用率，可以有效控制住房面积标准，进而可以充分降低建筑物建造过程中的能源消耗。在进行低碳建筑设计的户型设计过程中，应充分考虑灵活的、高效的应用建筑空间，以及建筑随着时间的功能变更的可能性，这样不仅可以避免产生建筑垃圾，降低建筑费用、节约能源，而且还可以延长建筑物的使用寿命。

4.3 低碳建筑节能系统的选择策略

设计中设计人员应考虑应用多种手段和方式提升资源应用效率，强化资源的应用价值，从而有效提升建筑的低碳节能特性。不同区域气候环境、地质构造都会存在较大的差异性，所以低碳节能建筑设计中设计人员也应考虑到这些因素，保证低碳节能建筑设计方案的适应性。例如：我国北方冬季漫长、寒冷，建筑采暖能源消耗量巨大。设计人员可以对建筑设计方案进行优化和改良，对建筑保温结构体系进行改造，增强建筑的保温性能，减少建筑室内与室外环境之间的热传递。这样可以有效降低建筑采暖能源消耗总量，同时还可以降低煤炭燃烧的二氧化碳、二氧化硫排放量。还可以考虑应用一种新型能源取替传统的煤炭能源，利用新型能源满足建筑供暖需求，如：地热能。对建筑节能系统进行更深层次的优化，使得低碳节能设计理念与建筑设计进行高度融合。

4.4 低碳建筑自然采光设计技术

在进行低碳建筑设计的时候，其中最重要的内容之一就是对建筑的采光效果进行设计。自然采光主要就是将太阳作为光源，有效的利用太阳光进行照明和其他环节。主动自然采光是利用光纤引导、导管作用以及卫星反射等方式进行低碳建筑采光设计，这种设计常用于地下建筑部分，降低人造光源的设备投入，充分利用太阳光，降低了能耗；其次是被动自然采光系统，被动利用太阳光进行照明，常用于阴雨天，不必进行阳光强弱状态变化的考虑，增强了低碳建筑的采光效果。在自然采光规划时，设计人员应对建筑物的间距、朝向、环境、周边障碍物等可能对采光设计造成影响的因素进行充分考虑，另外，还应思考建筑照明设施同室内格局的分配、怎样把自然光引入房间、照明设备的负荷区别、怎样提高照明设备的效率等内容。自然采光设计不但可以确保建筑的节能低碳，并且还可以使人们感受到自然照明的舒适。

4.5 合理优化建筑的建筑形式

低碳概念下的建筑设计的过程中，应当充分的考虑建筑的形式。首先，在墙体构造的设计中科学合理的利用太阳。建筑物的墙体保温性能能够影响建筑物的技能指标，因此，在现代国家建筑的过程中墙体的保温性能作为建筑的重点。如墙体的构造结构、墙体的使用材料以及墙体的颜色都会影响到建筑的能耗。其次，构建立体型的绿化网络，设计节能型的屋面。蓄水架空覆土种植屋面是一种有效的屋面隔热保温手段，，能够有效的结合墙体垂直绿化和屋面的绿化，不仅能够美化建筑外观，还能够有效的利用雨水，起到净化空气的作用，合理调整室内室外的温度和湿度，缓解城市的热岛效应。