低碳节能建筑设计方法分析

摘要：在建立资源集约型和环境友好型社会的基本国策要求下，建筑行业势必朝着低碳节能和绿色生态的方向转型发展，以获得崭新的生命力。本文对低碳节能建筑的必要性、低碳节能建筑的设计原则和策略进行了分析和探讨。

关键词：低碳 节能 建筑 设计

中图分类号： TE08 文献标识码： A

正文：

1低碳节能建筑的必要性

所谓低碳节能建筑是指在建筑的整个生命周期里，在建筑的材料使用和施工方法上，降低煤、油、气等传统化石能源的用量，提高能源利用率，从而达到降低二氧化碳排放的效果。我国是世界上最大的发展中国家和世界人口第一大国，GDP 已跃居世界第二，然而飞速发展的经济却是以牺牲环境为代价的，在工业生产中，仍然是以消耗大量的不可再生资源为主导的。快速的城市化进程和人口的增长需要更多的建筑服务于生活的各个方面。我国每年新建建筑近 20 亿 m2，但是这其中近 95%仍然是出自传统设计与施工的高耗能建筑。迟至2010 年我国既有建筑 400 亿 m2，但是只有 1%的建筑为节能建筑。更有数据显示，建筑中空调耗电量占全国耗电量的20%左右，冬季采暖期仅在采暖一项上的能耗就是发达国家的3 倍。大量的房屋建设给生态环境带来了巨大的压力，因此，低碳节能建筑不仅是当前基于我国现实情况而采取的必要措施，更是新时代科技与社会发展进步的必然产物。

2低碳节能建筑的设计原则和策略

2.1 低碳节能建筑的设计原则

2.1.1 体现建筑的可持续性

对于低碳节能建筑设计来说，整个设计建造使用与废弃环节都要考虑低能耗、低污染与低排放，在考虑建筑的坚固耐久的同时兼顾建筑的易拆除设计，考虑所用的材料和采用的构件在其寿命结束时能够再循环，对于自然资源的节约和可再生能源利用等方面严格要求，以此体现其可持续性。

2.1.2因地制宜使用节能技术

在低碳节能建筑的设计中，“适宜技术”应该被大力倡导和使用。所谓“适宜技术”就是指应该因地制宜地使用节能技术，因为建筑对能源的消耗存在地域的差别，不同的气候带、地形对建筑耗能有着各异的影响。因此，应该根据不同的地区特点而采取不同的节能设计和能源利用方式。时下，节能技术在某些建筑设计中被盲目的运用，仿佛使用的技术越好，建筑就越低碳、越绿色，使节能技术成为建筑的标签和广告，这样的方式不仅不能够得到显著的节能效果，反而浪费了资源，牺牲了经济性。所以节能技术的应用应该是强调其“适宜性”而不是“普遍性”。

2.1.3 主动式设计方法结合被动式设计方法

主动式节能技术是通过利用设备达到节能的要求，而被动式节能技术则是通过建筑设计本身，而非利用设备达到减少用于建筑照明、采暖及空调的能耗。主动式节能设计依托于高技术的设备来实现建筑的低碳节能，效果显著，但设备成本普遍来说较高，加之在运行中还需要维护与保养，使得建筑的造价增加。被动式节能设计则是在建筑方案过程中，充分考虑包括建筑朝向、建筑保温、建筑体形、建筑遮阳、最佳窗墙比、自然通风等因素，在完全不耗费其他成本和资源的基础上使其满足节能低碳的要求。被动式设计经济节约，主动式设计则高效彻底，二者互为补充与平衡，共同使用才能够在满足低碳节能要求的基础上实现经济节约。

2.2 低碳节能建筑的设计策略

建筑低碳节能的实现，要求在建筑设计的过程中就要充分考虑建筑选址、选材及建设施工等建筑全生命周期中的耗能与排放问题。在设计中对这些环节采取相应的措施，保证其经济节能、绿色环保的目标。

2.2.1 建筑形式及结构构件的合理选择

由于建筑的形式对建筑使用中产生的能源消耗有着直接的影响，简约的造型可以有效地控制建筑体形系数，最小化能源消耗。此外有研究表明，在规模、体量、建造年代等基本接近采用相同的空调设备系统的情况下，由于内部空间建筑形式窗墙比等的不同，2 栋建筑的能耗相差会将近 1 倍。因而在设计中对于建筑造型、形式合理的选择是最基本的举措。

在建筑的护结构中，门窗是保温隔热的关键要素，同时也是节能设计的重点考虑，在保证室内采光的基础上控制窗墙比，能有效地降低能耗。在幕墙中多设置可开启窗扇，有利于室内空气流通，夏季以自然通风取代空调降温。普通的浮法玻璃的辐射率高达 0.84，如果使用 Low-E 玻璃，则可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达到理想的节能效果。这种镀膜的 Low-E 玻璃器辐射率可以降至 0.15，有效抑制其内表面的热辐射从而降低能耗。在建筑内部空间设置绿化对于建筑空间环境的优化具有重要作用，包括改善空气质量，增加空气湿度，增加空气中负离子含量，绿色植物能够直接吸收排放的二氧化碳同时增加氧气含量，这一生物的天然的特性本身就符合低碳的宗旨。屋顶绿化在减少碳排放的基础上，又增添了降低屋顶热辐射调节室内温度的作用，墙体种植藤蔓植物，遮挡东西晒，丰富立面效果。多种绿化措施综合利用，即美观又能够起到净化空气，降低“热岛效应”的功效。

2.2.2 节能环保建筑材料的使用

建筑材料和装饰材料是建筑中产生能耗和污染的主要因素，而且它们在生产和加工，甚至建成建筑的维护环节都会带来很多的环境问题，特别是那些传统常用的依托以化石能源生产的建筑材料，如混凝土在加工中需要大量的水泥，而水泥本身就是高污染、高能耗及高二氧化碳排放的建材，装饰用的人造板材会释放大量的甲醛，对室内外空气的污染不言而喻。即便是在拆除的建筑中，其废弃的混凝土也是很难处理的污染物。因此，在低碳节能建筑的设计中，应当多选取那些非化石能源生产的建筑材料，例如木材这种天然的建筑材料。循环利用材料经由废旧建材重加工而来的再生材料，也是一种合理的方法，这样既节约了成本，又可妥善地处理废弃建材，使之减小对环境的破坏，2008 年的汶川地震后，就有专家提出使用震后损毁建筑的材料作为骨料，加工成为砌块重新用于灾区建设，这种旧建筑材料再生利用的方法得到了广泛的支持和好评，它不仅节约了运输和经济成本，也是节能环保的典范。另外，使用一些就地取材，并以当地传统工艺加工而成的低技术廉价材料，也是非常环保节能的举措，如我国西北地区随处可见的黄土，以它为主要原料，添加秸秆、芦苇等植物纤维加工成建筑围护结构，这样建成的建筑在保温隔热方面都有显著的效果，有效地节省了采暖和空调所需要消耗的能源，从而减少碳排放。

2.2.3可再生能源在建筑中的综合利用

可再生能源的利用是当今社会普遍寻求的新的出路，因为它们―――包括太阳能、风能、水能、地热能甚至核能是可以循环使用的清洁能源，不同于化石能源的不可再生性，而且可再生能源在使用中无污染、无排放的特性对于实现绿色低碳的目标非常吻合。太阳能的利用是低碳节能建筑普遍采用的途径。将太阳能光伏电板安装于建筑的屋面或墙面，能够有效地吸收太阳能，将其转化为电能可以为建筑内部的照明提供电力和提供热水。在护结构或结合遮阳系统使用太阳能光伏板，不仅能起到提供电力及热水的效果，在夏季还可以有效地起到阻热作用，降低室内温度，减小空调使用量。在建筑的屋面或周围使用小型的风力发电机，不仅能够获得足量的无碳电力供应建筑本身，还可以将富余的电量并入电网供给城市用电。地源热泵技术在建筑中的运用是对地表浅层地热资源合理使用的有效方法，地表浅层地热资源(或称为地能)的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性

3.结语

我国的低碳城市建设才刚刚起步，而城市化的进程依旧发展迅速，所以在这个过程中，大力推广和普及低碳节能理念，才能够使我们不以牺牲环境和资源为代价换取城市的发展。实现这个目标不仅仅是要从城市、建筑设计的角度出发，更新设计理念、推广高新技术，还应该倡导多学科协同开发，将技术与建筑美学充分融合，更重要的是应该从政策法规入手，建立有效的评价系统，以科学严谨的学术态度严格执行这些低碳节能的标准，才是在当前环境和资源危机形势下有效解决城市可持续发展的手段。

参考文献：

[1][英]布赖恩・爱德华兹.可持续性建筑[M].周玉鹏,宋晔皓,译.北京:中国建筑工业出版社,2003:41-78.

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