低碳概念下的建筑设计策略运用

2021-12-08梁效铭李锡涛

智能建筑与智慧城市 2021年11期

梁效铭，李锡涛

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

1 低碳理念在建筑设计中的必要性分析

1.1 低碳设计是建筑设计企业发展的必经之路

低碳绿色理念是目前建筑行业发展最重要的指导思想之一，建筑企业都在积极进行低碳设计的研究，响应国家绿色低碳发展的号召，提高工程建设水平。对建筑工程项目来说，设计是龙头，是项目最重要的基础，设计的质量直接影响工程项目的水平。设计单位应顺应创新趋势，在设计阶段全过程中融入低碳理念，促进设计规划和方案在后期施工阶段发挥作用，提高企业发展的核心竞争力。

1.2 在设计阶段引入创新低碳理念可以提高经济效益

目前，我国经济飞速发展，城市居民的生活质量也日益提高，人们开始对居住的生态、健康、环保等方面提出要求。在建筑设计中应用新材料和新技术，进行绿色、节能设计，贯彻低碳理念，将更高标准的创新型项目推向市场，吸引更多消费者，可以大大提高企业的经济效益[1]。

2 低碳设计的基本要求和原则

2.1 优化能源组合

在基于低碳理念进行设计时，需要保证建筑的低碳环保，合理使用光伏、风能等新型绿色能源。经过对能源的优化组合，控制建筑项目的整体碳排放量，降低污染，减少对自然环境的影响。

2.2 能源节约

在引入绿色能源的同时，还需要考虑能源的节约问题。可以将墙体温度设计作为低碳设计的重点，设计师综合考虑建筑的通风及保温性能，基于低碳理念，利用自然风及太阳光，实现内部温度的调控。同时，应尽可能使用新型节能环保建材，降低建筑在后期使用时能源的消耗，达到节能效果。

2.3 健康环保

在选择建筑材料时，需遵循绿色环保的要求，尽可能选择天然材料。同时，设计师要熟悉建材的特性和功能，避免有害材料的使用；即使是某些天然物质，使用前也必须经过专业处理，质量等方面要符合国家检测标准。

3 低碳理念下建筑设计策略应用研究

低碳理念下的建筑设计是指在设计阶段（见图1），综合应用绿色建筑技术、新能源材料和新型环保建材，有效降低能源消耗和污染物排放，为人们营造生态、宜居建筑空间的建筑设计。

图1 低碳建筑结构示意图

3.1 充分考虑阳光和热量需求

基于低碳理念的建筑设计，在初级阶段就需要设计师充分考虑项目所处的地理位置及环境，依据项目的实际光照要求，通过计算模拟实现对自然光的充分利用，将阳光最大化应用在室内采光和采暖中。设计师要充分结合建筑的朝向、楼间距、建筑地理位置、建筑周边环境影响等因素进行综合考量。例如，在夏季，为了降低建筑吸收的热量，可以在屋顶设置自动化的遮阳棚，阻挡烈日的暴晒。合理规划通风系统，将建筑内的热量排出，尽量减少室内空调的使用，降低能耗。冬季时，通过对建筑结构、层次和布局的合理调整，增大阳光照射面积，帮助保持室内温度[2]。

3.2 规划节能低碳空间

低碳理念需要渗透到建筑设计的各个阶段。建筑在具有完整使用功能的同时，还需要将建筑与生态环境融为一体，实现建筑与自然的和谐发展，使建筑既不破坏自然环境，又与自然环境相得益彰。同时，要科学控制建筑面积，减少建筑资源的消耗。建筑空间的有效利用不仅可以延长建筑的使用寿命，还可以减少建筑资源的浪费。规划节能低碳空间可以降低能耗，实现低碳设计。

3.3 合理使用绿色建筑技术

为了优化建筑内外环境，对室内环境问题，如温度、采光、空气质量等进行合理规划。空调调节室内空气温度会让人感觉舒适，但长期使用会对身体健康产生影响，而且空调系统的耗电量很大。因此，为了营造舒适的自然居住环境，温度、采光、空气流通都可以充分利用自然能源，满足居民的日常生活需要。室外环境应与建筑的地理位置相结合，设计应合理，保证建筑的自然通风和自然采光。在施工过程中，可采用新型保温材料避免室内温度上升。同时，应尽可能分析当地气候变化，最大化利用绿色再生能源，实现绿色建筑的基本理念。

3.4 合理选择绿色建筑材料

在建筑设计中应用低碳理念，积极使用新型绿色环保建材是必不可少的一部分。绿色环保建材可以减少对环境的污染和能源的消耗。在传统的建筑工程中，设计和施工阶段选择的材料很多都含有甲醛、一氧化碳等有毒污染物，对环境和人身安全产生威胁。同时，传统的工程材料应用性能与现今不断研发的新型建材相比有较大差距。为了满足工程规划建设需求，设计师大都会通过增加建材数量的方法，导致大量建材的使用，产生了更多建筑垃圾，无论是使用填埋还是燃烧的方式处理，都会对环境造成严重污染。

因此，必须选择新型绿色建筑材料，实现材料的良性循环应用。例如，新材料保温板和防水材料等。这些新材料既可以满足建筑质量的要求，减少能源消耗，控制环境污染，还能使设计师充分利用项目周边资源，提高资源利用率，减少材料消耗和浪费，保证项目的经济效益[3]。

3.5 建筑外形设计优化

在低碳理念下，建筑设计需要注重建筑外形的优化。例如，在外墙设计中，积极引入新结构、新技术，降低能耗，满足节能减排的要求。在墙面造型中，材料的选择、形状和色彩的合理搭配应考虑能量的利用。在屋顶建筑的规划设计中，屋顶绿化的种植方式既能防止夏季高温，又能起到冬季保温的作用，同时起到美化环境的效果。在窗户的规划设计中，窗墙比的设计多选择中空玻璃和铝框的窗户进行保温，这不仅符合室内照明和采暖的设计要求，还可以有效控制能耗，满足低碳理念。建筑外形优化设计直接关系到建筑能耗。设计师必须积极借鉴国内外优秀的设计案例，加强低碳理念在建筑设计阶段的应用。

3.6 基于低碳设计，增大空间利用率

人们对建筑空间有不同的需求，为了减少碳排放和环境污染，设计师在设计过程中必须考虑不同功能空间的不同需求。具体建造中，首先要以设计为导向，注重建筑空间的安全性和舒适性，其次要控制工程项目的整体造价。采取合理方式提高建筑空间利用效率是提高经济效益的重要途径。在人口密集、可用地相对较少的地区，通过灵活设计不同的建筑空间，可以解决这一问题。

3.7 科学使用绿色能源

现代低碳建筑设计应充分利用当地可再生资源，结合自然地理条件，科学选择节能体系，合理利用能源。设计师要考虑到建筑的保温性，积极探索在建筑供暖过程中使用新能源的可能性，进而降低能耗，控制环境污染和二氧化碳排放。在建筑设计的各个方面，科学利用可再生能源代替传统能源，高效利用清洁可再生的太阳能、风能等，实施建筑低能耗工程，在保护环境的同时，提高建筑设计的整体水平。

3.8 建筑智能化、数字化设计

在实践中，无论是简单的建筑结构形式还是复杂的建筑结构形式，面对当前日益增长的市场需求，整体设计难度在不断增大。在应对复杂设计时，满足低碳设计理念，要积极利用计算机信息技术、BIM技术等新兴数字技术的优势，通过构建智能设计框架系统，以建设项目为目标，对设计方案和建筑信息模型进行直观展示，便于设计师调查和对比分析设计方案，探讨方案是否符合低碳建筑的价值。建筑智能化设计可以从楼宇控制系统入手，进行节能减排，这对低碳理念在实际项目中的应用具有很高的借鉴价值，设计单位应该从资金和技术人才等方面给予有效支持。