低碳节能建筑设计和绿色建筑生态节能设计研究

2022-03-15大连海洋大学海洋与土木学院

门窗 2022年11期

郑明大连海洋大学海洋与土木学院

1 前言

在国民收入显著增加，人民生活水平提升之后，人们的消费能力也出现了显著提高。在此基础上，人们开始追求温饱之外的高品质生活，因此对居住环境的要求也不再仅仅局限于遮风挡雨和保温取暖。为了满足人民群众对美好生活的向往，绿色健康的生活方式就成了改善人民居住环境的重要手段，顺理成章的，各种绿色建筑设计理念在很多建筑工程中得到应用和体现。

2 低碳节能及绿色建筑的发展背景

2.1 节能减排的全球大环境

目前，由于地球生态环境破坏的速度大大超过了人类之前的预估，急剧恶化的生存环境已经严重威胁到了各国的自身利益。在此情形下，各国政府不得不对环境问题加以重视，因此，出于人类命运的总体考虑，各国都在根据自身国情积极推行节能环保政策。1999年签订的《京都议定书》是世界各国控制碳排放的一个重要里程碑，当时一共有183个国家通过了该条约。该条约旨在通过限制各国的碳排放增长率降低环境污染压力，最终达到节能减排的目的。

《京都议定书》规定：以“净排放量”计算温室气体排放量，即从本国实际排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量。鼓励各国采用绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家共同减排温室气体。该条约要求作为《联合国气候变化框架公约》的缔约方，具有强制效率，对于控制全球节能减排具有重大意义。特别是《京都议定书》第11次缔约方大会（又称第21届联合国气候变化大会、巴黎气候大会），更是促使196个缔约方（195个国家+欧盟）形成统一意见，达成一项普遍适用的协议，并于2020年开始付诸实施。由此可见，绿色环保与节能减排已深入人心。

2.2 低碳节能设计的技术背景

低碳节能的概念源自气候学说，主要指大气中温室气体的排放情况和石化能源的消耗情况。因为大气中二氧化碳的含量会影响太阳能的反射，令更多的热量滞留在大气层中，导致地球环境温度升高，从而产生温室效应，不利于人类的生存。随着二氧化碳排放量的增多以及环境的大量污染，导致全球气候变暖，人们对环境保护的意识也逐渐增强，低碳节能建筑已慢慢走近人们的生活中，所以降低碳排放就与绿色环保概念相吻合并形成关联，逐渐成为建筑行业的主流趋势。

采用低碳节能技术和设计理念的建筑项目在建设过程中，会要求建筑材料、设备制造、施工建造等流程其成分不含有毒有害成分，同时在建筑物所使用的整个生命周期内，降低能源的消耗，提高能源能效，减少二氧化碳、一氧化碳等污染物的排放量，从而达到保护生态环境的目的。在此种市场需求的促使下，逐渐衍生出了各种应用于建筑市场的材料及设备。

3 节能建筑发展对建筑行业的重要意义

3.1 绿色建筑设计对建筑领域改革的重要意义

传统的建筑施工过程中，建筑工地总是会产生并积累各种建筑垃圾和废气、废水，这些废弃物处理不当就会给当地的自然环境造成危害。小到室内装修，大到各种路桥、建筑工程等，施工作业过程中都会产生各种形式的危害。因此，长久以来，建筑行业作为环保领域的“差等生”，经常受到周边居民的反感和诟病，在各地出台了相关环保政策之后，各建筑施工单位也经常受到各级环保部门的“重点照顾”。

直到绿色建筑和低碳节能建筑设计的横空出世，这种施工污染的现象才得以改观；可以认为，绿色建筑设计将会是建筑设计行业未来发展的主要方向，因为它将带动整个建筑行业上下游企业自发性的改革。以建筑材料的环保化革新为例，很多建筑施工新兴的高分子复合陶粒空心砖代替传统红方砖堆砌墙体，这种复合陶粒材料不仅质量更轻，还可以为施工提供方便，它采用的高分子材料和新颖的空心化设计，还能有效吸收噪声，避免过多噪声给他人造成干扰。

3.2 节能建筑设计理念对于环境保护的重要意义

在环境保护方面，我国过去有着相当惨重的教训。由于解放初期相当长一段时间，我国的环保意识欠缺，且过于片面地强调经济发展，忽视了对自然环境的保护，导致全国各地都存在对资源无节制开采利用，“国在山河破”的环境现状比比皆是。因此，大力发展绿色建筑和低碳节能建筑产业符合我国的基本国情。

但是，尽管政府层面已经通过立法的形式抵制“靠山吃山，靠水吃水”的发展模式，但既有的消耗型发展模式很大程度上根深蒂固于很多人的意识形态当中。所以往往出现环保口号喊得震天响，“说一套，做一套”更多的成为一些人的常态。直到绿色建筑行业相关技术的不断发展和完善，低碳节能与绿色建筑设计凸显出过去发展模式无法比拟的产业优势后，人们意识到了过去生产模式已经不符合时代潮流，影响了人们的环保观念，自下而上地改善了环保政策落实的群众基础，从而间接地对我国可持续发展的过程产生积极意义。

4 绿色建筑生态节能设计在发展过程中暴露的问题

4.1 绿色建筑生态工程的人才梯队缺乏厚度

得益于我国整体经济大环境的繁荣昌盛和巨大的市场潜力，绿色建筑和低碳节能建筑设计理念也随着建筑行业的发展而发扬光大。但是，由于有经验的施工和相关技术人才短缺，导致很多非绿色建筑专业的施工技术人员“半路出家挑大梁”。这种拔苗助长情况的出现，反映出绿色建筑工程方面发展迅猛，但也反映出对于专业性人才的需求非常迫切。然而在事实上，绿色建筑领域的发展相较于欧美等西方发达国家，不论技术、人才方面的储备还是相关环保施工项目的经验累积，都远远不及。和其他很多行业一样，绿色建筑行业技术和施工人才队伍素质的良莠不齐，也造成很多不必要的麻烦。

例如，某项目中，由于给水排水系统的设计人员经验不足，过度追求对水资源的循环利用，大量使用技术还不十分成熟、可靠性还未得到充分认证的变频供水设备。这一设计缺陷不仅导致整体项目成本超标严重，而且由于故障频发，使得后期的维护成本激增。不仅如此，低碳节能相关专业人才储备不足，也限制了绿色建筑的生态节能设计创新能力。因为不论是绿色建筑的低碳节能的设计，还是绿色建筑材料的研发，都依赖于市场对研发产品的认可，而缺乏产品创新力就意味着缺乏市场竞争力，这会对绿色建筑市场的造血能力产生极大影响。

4.2 绿色节能建筑行业内部缺乏统一行业标准

目前，绿色节能低碳生态建筑体系发展，整体上尚且处于正常轨道，但这主要是因为其发展尚不充分，仍处于有限的竞争状态。但随着绿色建筑设计理念和相关建筑材料的不断推陈出新，其行业内部恶性竞争的问题也随之暴露。特别是其中不乏滥竽充数、鱼目混珠者，通过不正当手段排挤其他竞争者，抢占正常从业者的市场份额，造成了极其恶劣的影响。这种“劣币驱逐良币”的现象极大地损害了从业者和广大消费者的正当权益。

除此之外，对于绿色建筑施工及环保材料的认定方面也缺乏统一的评估标准，导致不同品牌各说各话，存在较大争议。比如，在建筑装饰材料市场，曾有调查显示，在各类乳胶漆的广告宣传中，都或多或少强调其产品的天然原料、无异味、易降解、易挥发等环保属性，但经过抽样调查，大部分乳胶漆都含有甲醛、苯、烃聚合物等有毒物质。由于苦于没有统一的环保评估标准，对这些建材产品有多少环保属性，无法做到量化。无独有偶，不仅在材料方面，在施工工艺方面也存在类似问题，例如，很多建筑采用新能源作为电能的替代品。然而这些太阳能、地热能源供电效能如何，设计寿命如何，蓄电池存储能力等都缺乏统一标准予以衡量。

4.3 绿色建筑相关技术的市场竞争力有待加强

绿色建筑相关技术的市场竞争力还未完全形成，短时间内仍然难以撼动传统建筑施工技术的市场地位。这也是事物发展过程中所必然面临的科学规律。但是，这本身也存在一些建筑行业所独有的特殊原因。

一方面，是建筑本身所携带的文化特性，令其具有一定的保守色彩，所以绿色建筑产业的发展在地域上存在的不均衡、不充分，是当地居住族群的文化差异导致。而面对这种地域性质的文化差异，急躁的强行移植绿色建筑技术只会事半功倍。只有根据当地的气候、土壤成分甚至风土民情因地制宜，将新兴技术与当地特点缓缓结合，才能做到充分发展。

另一方面，绿色建筑的很多技术发展还不完善，在许多环节还无法完全取代传统建筑的施工流程，因此二者之间存在明显的互不兼容现象。导致这一现象的根本原因是对建筑的施工理念不同，毕竟绿色建筑相关技术还未发展到可以兼顾环境保护和传统工艺流程。这使得很多绿色建筑技术方案难以操作，从而缺乏协调性，导致整体施工进度的延误。

此外，在建筑材料的选择方面，很多建筑开发商相比于高昂的绿色建筑材料，更青睐于价格低廉的传统材料。这种基于成本的考量也从市场的角度提醒人们：绿色建筑技术的发展除了建筑施工环保效果方面，还应从降低成本上下功夫，只有这样才能得到更加全面的发展。

5 低碳节能建筑设计和绿色建筑生态节能设计发展前景策略分析

5.1 依托城市建设规划组织设计格局

绿色建筑生态节能设计的初衷是改善人类整体生存环境，这不是仅仅靠某个建筑、某个小区就能完成。所以低碳节能建筑技术的应用与发展，不能脱离城市建设规划而单独存在。绿色建筑的普及必须依托于城市建设规划组织的设计格局来实现，而城市格局的规划需要对整个城市面貌的特殊性做出综合考量决定。

首先是城市中低碳节能建筑群的空间规划，城市空间格局及土地利用是城市规划的重要内容，将低碳减排的目标融入城市的用地布局中，是绿色建筑城市层面中的重要策略。其中多中心模式是“低碳建筑群”城市发展的主要模式，这种模式在空间结构上，可根据各城市的历史及定位灵活确定密集区或疏散区。在环境和生态方面，在网格中可以有村庄、农田等大片空间，在城市群的结构搭建细节上，充分利用自然风的流通方向进行布局，天然采光与可调节外遮阳，围护结构优化，地道通风技术、雨水回收与生态景观相结合、可循环材料利用，本土材料利用等，通过宏观与微观相呼应，对局部气候起到良好的调节作用，也可以一定程度上缓解热岛效应。

其次是低碳生态建筑群的交通规划。众所周知，城市交通需求一直以来都是城市碳排放的主力军，所以结合城市规划的分中心式空间布局，用高速公路、轨道交通将各个分中心相连接，建立区域性公共交通，优化低碳城市生态结构，从而实现了城市的可持续发展。

5.2 出台绿色产业的扶持政策，规范行业竞争标准

早在2005年3月的两会期间，建筑行业代表就曾经向能源部门提出过相关议案，并对低碳节能建筑设计和绿色建筑生态节能设计理念进行了可行性研究报告。后来国家住房和城乡建设部就绿色建筑设计具体发展策略给出了指导意见，明确了节约能源、水源、土地等资源和建筑施工排放废水、废气、建筑垃圾的要求，形成了一个相对完善的框架。随着近些年绿色建筑设计理念的进步和新能源的兴起，也需要对相关政策条文进行合理的增减改动。

首先，在全球范围限制碳排放的大环境下，应加大对绿色建筑设计方面技术的研发力度，对于优秀的环保材料研发企业，应根据项目的进展和市场的反应情况，在资金贷款方面予以政策扶持。还应通过政策倾斜的方式，增加绿色建筑工艺和绿色建筑材料的市场竞争力。例如鼓励建筑单位和开发单位使用环保材料和环保工艺完成施工，采用新能源代替传统能源施工的单位给予一定数额的补贴，使用环保材料施工的项目，运用后可根据其环保材料及环保施工工艺的规模，进行税费减免。

其次，要规范行业标准，优化产业结构。为保证整个绿色建筑行业向着健康稳定的方向发展，还要有一把统一且科学的“刻度尺”衡量整个绿色建筑施工工艺指标和绿色材料的技术是否达到要求。这就需要整个行业和政府有关部门密切配合沟通，推动整个建筑行业在环保节能方面的标准化，为绿色建筑技术的发展提供内在动力。通过规定合理的碳排放量和提高能源利用效率，敦促其他建筑施工向绿色建筑方面转型，进而进一步促进整个绿色建筑产业的发展。