低碳理念下的建筑设计探究

2023-01-09张继玲

工程建设与设计 2022年3期

张继玲

（单县城乡环卫一体化服务中心，山东单县 274300）

1 引言

近年来，低碳理念成为当下建筑领域的主流趋势。应用低碳理念能够极大地节约能源，实现对生态环境的有效保护。因此，低碳化成为我国建筑行业未来的主要发展方向。然而，仍然有部分建筑类企业过于重视自身发展的短期利益，并未将低碳化建筑设计理念融入建筑工程设计中，使得设计工作存在明显的盲目性，进而产生巨大的资源浪费[1]。据统计，当前我国建筑行业所消耗的能源占国家能源消耗总量的一半以上。因此，依托低碳理念来展开建筑设计及施工就显得极为重要。同理，这也要求建筑设计人员充分结合我国现行的相关技术及政策，引入相应的低碳理念，以此来实现节能环保的效果[2]。在具体设计时，要求充分涵盖建筑选址、规划与设计等多方面，整个过程深度贯彻节能环保理念，由此来全面推进建筑行业的可持续发展进程。具体讨论如下。

2 低碳理念下建筑设计方法

2.1 科学搭配自然采光与自然通风

基于低碳理念的现代建筑设计工作应当最大限度地选用自然采光作为建筑物的主要采光手段，并将自然风作为建筑物的主要通风手段。与此同时，还可通过翻转、改变窗户开口的形状以及改变其他设计方法来引入更多的自然资源（风、自然光）。对于后期使用者来说，合理利用自然光和风能显著减少人工照明和制冷设备运行所带来的能源消耗和污染，从而更好地节约能源，实现低碳化设计的目标。

2.2 优选符合低碳理念的建筑材料

低碳理念下的现代化建筑设计需要尽可能地使用节能环保类材料。在传统建筑设计当中，建筑材料是导致污染和能源消耗的主要因素。有些传统材料的不当使用会给环境带来影响。例如，加气混凝土使用不当会挥发氮气，质量不合格的人造板和油漆会释放甲醛等有毒类气体。这些有毒有害气体的释放，不仅污染环境，而且严重影响使用者的身心健康。基于低碳理念的现代建筑设计需要加强对木材、石灰、石材和油漆等建筑材料的审查力度，以确保材料不会损害使用者的生命健康[3]。因此，可以应用节能环保材料，同时确保建筑物内的良好通风，以确保建筑物内的空气清新，温度适宜。

2.3 积极选用可再生清洁能源

低碳理念下，建筑设计人员应积极选用可再生能源，实现能源资源的循环利用。一方面，要求因地制宜地选择节能系统，采用科学合理的能源利用方式，由此才能充分适应不同地区的地域特点。例如，对于中国北方的城市，要重视建筑本身所具备的保温性能，不断寻找建筑采暖的新能源，以减少传统燃料燃烧产生的二氧化碳排放；另一方面，基于低碳理念的现代建筑设计也应加强可再生能源的综合利用。可再生能源包括风能、太阳能、水电、生物质能、地热能、海洋能等。设计者应在现代建筑设计的整个生命周期中合理利用这些可再生能源，以有效替代传统能源，如在建筑物中安装太阳能屋顶热水器、太阳能集热器等能量收集设备，有效利用太阳能，实现真正的低碳建筑设计，从而实现建筑设计的全面优化与完善。

2.4 科学合理地规划建筑布局

低碳理念下的建筑设计应保证规划设计的科学合理性。一方面，要注意建筑与环境的有机融合。这就要求建筑设计师在规划设计中分析建筑环境发展的实际情况，要细化至具体问题和细节内容。同时，还应当尽可能地借助低碳理念的设计方法来全面推进建筑环境的有机发展，或通过建筑环境的有利条件来助推建筑低碳设计的最终实现。另一方面，基于低碳理念的现代化建筑设计需要注意保证相应的绿化率，在此基础上全面细化环境绿化设计，最终依托合理配置，优化低碳建筑的环境。此外，要注意围绕建筑环境合理规划交通路线。在规划层面实现建筑与整个城市环境的有机融合，最终实现可持续发展的目标。

3 低碳理念下的建筑设计案例

3.1 工程概述

以厦门某住宅小区建筑项目为例，该小区用地11 332 m2，总建筑面积约30 000 m2，建筑密度20%，绿化率50%。住宅采用板式建筑形体，建筑群体的屋面造型采用形似“波浪”般的同向设计，形成强烈的韵律感。小区内住宅建筑规划采用斜列式布局方式，力求为住户呈现最大的观景区和采光面。该住宅建筑总规划为中高层板式住宅，采取1 梯2 户，南北通透的形式。该住宅建筑项目在设计之初就已融入了大量的低碳设计理念。其具体内容有6 个方面，分别阐述如下。

3.2 建筑布局低碳设计

在建筑布局设计上，节能低碳设计主要根据当地气候特点进行。除了满足楼间距外，还要考虑厦门夏季的主导风向，尽量利用太阳能，自然通风，节约能源。

建筑布局有2 种最常见的布局模式：行列式布局和自由布局。行列式布局创造的空间关系相对有序、规则，但自由布局可以为聚落创造丰富的内部空间。

3.3 建筑平面低碳设计

在工程项目所在地区，夏季是住宅建筑产生能耗的主要季节。有效的自然通风可以显著改善室内热环境，降低夏季空调能耗。其中，室内隔墙的平面结构是直接影响建筑物室内有效通风的主要因素，尤其是对穿堂风的生成。

本项目的室内布局，厨房偏北，卫生间位于西边，主房朝南，适合夏季通风，冬季采暖。

如果可能的话，理想的室内设计方法是将居住单元的内部尽可能敞开，尽可能满足自然通风的要求。除了一些需要拆分的空间，其他单元的内部功能空间不拆分，仅做不同的功能拆分，通过象征性的细分边界来最终实现优化设计效果，这类边界可以是室内家具，也可以是地面水平高等。

3.4 建筑剖面低碳设计

建筑剖面的选择通常是不同通风方法的反映。风压通风主要以建筑物的主体形状、方向、建筑物的开口位置、平面的深度和房间的净高来做参照。一般来说，它不会影响建筑断面的形状。相对而言，室外的自然通风对建筑的型材设计有很大的影响。

热通风模式通常由人类活动、太阳辐射热、建筑物内部设备运行产生的热量以及外部围护结构的辐射热引起。随着高温气体上升，底部气压下降，外部空气从底部流入补充气压，实现空气循环流动的效果。

在实际的建筑设计当中，通常可有效实现热压通风的2种最基本形式——通风塔式与中庭式。其他由此产生的一系列不同的建筑形式，所形成的热压通风效果，也基本都是在这2 种模式基础上演化而来的。

3.5 建筑立面低碳设计

建筑立面低碳设计具体可在建筑立面增加立体绿化效果，由此营造出遮阳功能，增强夏季的自然通风效果。对于一些高层住宅建筑的设计，可以在外墙部分设计花草种植平台、花架等与墙体设计相结合的绿化设施。立面的绿化也可提供极好的遮阳、防风和通风功能。此外，还有建筑屋顶的绿化和节能设计，都是基于同样的原则。

3.6 建筑材料低碳设计

建筑材料的选择应考虑建筑材料生产制造过程和运输过程中的能源消耗情况，同时还需考虑制造过程中的污染物排放和环境保护等特点。在实际建设当中，可选择减少建筑材料总量，采用更环保的建筑材料，更多地使用本地材料和3R（可回收、可回收、可重复使用）材料。在实际选用中，一些3R 建筑材料，包括木、竹、石、钢、纸和植物纤维等，可用于特定设计，在整个建筑生命周期结束时可进行回收利用，由此降低原材料的能耗和相应的资源消耗。

3.7 可再生性清洁能源的应用设计

紧随经济的发展，传统能源消耗量不断增加，由此产生的污染也越来越严重。因此，迫切需要清洁、可再生和可持续的能源。建筑物运行阶段的能源消耗占建筑物整个生命周期的比例很大，为有效控制能源消耗，需要以“开源”的形式来降低运营阶段的传统能源消耗。具体根据所在地区的气候和地理环境条件，优先开发和利用该地区的各种可持续能源。常见的有太阳能和风能等。