结合工程实例谈低碳建筑的设计

摘要：低碳建筑不仅能改善居住环境，利于人体健康、节约能源，还能带动新型节能材料的开发和低碳设备的使用。本文以实际工程为例，从建筑的总体规划，单体设计及建筑设备等全方位地阐述了低碳型居住建筑的设计方法，同时在设计中重视可再生能源的开发利用。

关键词：低碳建筑；工程实例；设计

Abstract: low carbon buildings are not only can improve the living environment, beneficial to human body health, energy saving, still can drive the new energy-saving materials development and low carbon equipment use. This paper based on the actual engineering for example, from the overall plan of the architecture, design and construction equipment etc monomer in all the low carbon this type of residential building design method and design in value in the development and utilization of renewable energy.

Keywords: low carbon architecture; Engineering example; design

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：

据分析，我国目前处于建设鼎旺期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此，如果现在不开始注重低碳建筑设计，将直接加剧能源危机。

1.工程实践

1.1工程概况：

该工程为居住建筑工程，位于湖南省某市。属于中亚热带季风湿润气候，气候温和，四季分明；热量充足，降水集中。主导风向夏季为东南偏东风，冬季为西北风。工程规划建设用地面积为5800.O0m,总建面积为22500.00m 。

1.2低碳目标

通过采用增强建筑围护结构保温隔热性能和提高采暖、空调设备能效比的低碳措施，在满足以下要求的室内环境指标的前提下，与未采取低碳措施前相比，采暖、空调能耗应节约5O％ 。

1.3设计方法

低碳建筑设计应从以下几个方面考虑：

1)、总体规划设计；2)、建筑单体设计；3)、建筑设备设计；

2．低碳设计

2．1总体规划设计

在建筑规划期间，要慎重考虑建筑的选址、朝向、间距、形态、通风、绿化配置等因素对低碳的影响，改善热环境。在建筑的平面布局方面，朝向的选择很重要。冬季应有适量的阳光射入室内，避免冷风吹袭；夏天则尽量减少太阳直射室内及外墙面，有良好的通风。

2.1.1建筑选址

建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处， 因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量，就会相应的增加。所以建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上，为建筑争取日照创造必要的条件。(见图1)

图1对建筑物的“霜洞”效应示意图

2.1.2建筑布局

利用建筑楼群合理布局，充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能，人的行为活动特点等，建立自然与人的生态平衡系统。具体体现在通过楼体排布的方案组合中，按以下原则挑选规划方案：充分利用和争取日照；避免风漏斗的出现，合理组织气流，减少建筑热损失；利用建筑外界面的反射辐射，对夏季炎热气候考虑充分。点式住宅布置在朝向较好位置，条式布置其后，争取日照；(见图2)

图2 建筑体形及排列方式对日照的影响示意图

2.1.3建筑形态

低碳建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积/体积)小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利，但满足此三项需要的建筑形体常不一致，因此应考虑多种因素的制约，包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况，需要具体权衡得热和失热的具体情况，优化组合各项因素后得出结论。

从夏季得热的角度，建筑应有合适的长宽比。加大进深由8m增加到14m，可以使建筑耗热指标降低11%～33%， 因此对于1000～8OOO的住宅，进深控制在12～14m有利于低碳建筑。(见图3、图4)

图3 建筑对气流的影响示意图一

图4 建筑对气流的影响示意图二

2.1.4建筑间距

阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源，同时还可以提高室内的日照水平，保证住宅室内具有一定的日照量，从而决定建筑间最小间距，并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。

2.1.5建筑通风

适当布置建筑物，冬季降低冷风风速，可减少建筑物和场地表面热损失，节省能耗；夏季可以组织良好的通风，在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。(见图5、图6)

图5 建筑的风槽效应示意图一

图6 建筑的风槽效应示意图二

2.1.6建筑朝向朝向的选择考虑因素有：冬季具有适量和一定质量的日光照人室内；炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭；充分利用地形和节约用地；照顾居住建筑群体组合的需要。

2.1.7小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。建议多布置立体绿化，见缝插绿。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件，还能改善建筑屋面的热工性能。

2．2建筑单体设计

2.2.1主要围护结构的低碳设计

本设计从工程的实际情况出发，在满足建筑的使用功能的前提下，使用性价比优秀的材料组合。

2.2.1.1外墙、楼板低碳体系

墙体是建筑护结构的主体，其功能作用是承重、防水、防潮、隔热、保温等。低碳建筑设计的关键，就在于承重结构设计的合理性，承重结构布局对于低碳工程造价的高低影响极大。一般的单一墙体材料往往难以同时满足保温、隔热要求，因而在低碳的前提下，应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。复合墙体越来越成为当代低碳墙体的主流。

根据本工程项目的实际情况，在设计中采用了聚苯颗粒保温浆料，分别用于外墙外保温及楼板的保温。聚苯颗粒保温浆料是由聚苯乙烯颗粒、高分子聚合物、水泥和助剂组成，具有适中的保温性能和较高强度的浆料型外墙保温材料，施工方便，适用于夏热冬冷地区使用，而且还可抹涂于砌体或砼表面，替代粉刷层，实现粉刷和保温合二为一。主要有以下特性：(见表1)。

2.2.1.2屋面低碳体系

在不断的改进建筑外墙、外窗的保温性能后，必须进一步加强屋面保温隔热的研究。从本工程所在地的实际情况，我们南方夏季日照时间长，而且太阳辐射强度比较大，因此提高屋项的保温隔热性能，对抵抗炎夏尤为重要。为防止大量辐射侵入室内，应在屋顶设高效隔热层，以减少空调耗能的一个重要构造措施。在保温层采用了适用于倒置式屋面的挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)。是由可发性聚苯乙烯粒料在专用挤出机中加热熔化后经挤出头挤出成型的。与EPS板相比，该产品具有以下两个突出特点：①密度和机械强度高；② 长期吸水率低。主要有以下特性：（见表2）。

2.2.1.3入户门和外窗、阳台门窗低碳体系

入户门选用多功能用户门，其同时具有防盗、防火、保温、隔声等功能。

窗户在建筑中的主要作用是采光、通风，同时也起围护作用，即保温、隔热、隔声、防火及室内外联系等。窗户也是薄壁的轻质构体，是耗热的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50%以上，改善其绝热性能是低碳的重点工作之一。在各类建筑窗中，塑料窗在保温低碳方面有优良的性能价格比。从现有情况出发，在本工程中采用PVC塑料门窗。

2．3低碳建筑设备

2．3．1对采暖系统及空调系统的低碳设计

采暖、空调的节能步伐必须与建筑围护结构的节能同步进行。居住建筑的空调一般都是昼夜连续使用的，对室温和空气质量有较高的要求，建筑低碳的重点都是放在节约采暖和降温能耗上。采取设备措施，也要采用高效低碳的空调设备或系统，以及合理的运行方式，以便提高空调设备的运行效率。

2．3．2电气

尽可能充分利用自然光；采用高效照明光源及灯具。

2．3．3卫生器具

尽可能采用节水型卫生器具。

3 结语

低碳建筑的设计是一项系统工程。作为设计行业的人员，在对建筑进行低碳设计的同时我们应根据当地的地理环境及资源条件,因地制宜，就地取材，合理利用。同时，在方案之初即组织相关专业工种介入，统筹考虑相互影响，寻求合理的解决方案。只要我们认真扎实地在以上各个环节中做好工作，就可以有效地降低建筑耗能量，利用“后发”优势，迎头赶上，为中国建筑业、能源业作出贡献。

参考文献

[1]李智耿，肖立.居住建筑低碳设计有关问题的探讨[J]．重庆工商大学学报(自然科学版)，2009(03)．

[2]陈波.浅谈高层建筑设计与节能[J]．科技创新导报，2008，(8)．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。