低碳建筑设计的设计初期实现方法

摘要：目前，“低碳建筑”发展日益得到关注和重视，本文基于低碳设计理论基础，提出低碳建筑设计初期的实现方法。理论分析上看，利用虚拟建筑模型的方法，可以实现设计上的“低碳”目的。

关键词：低碳建筑；设计初期；实现方法；

1. “低碳”建筑

我国是建筑业大国，每年有大量的资源、能源的消耗。为改善对资源、能源的大量损耗和对环境的破坏，提出设计“低碳城市”的理念。低碳建筑，指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内, 减少化石能源的使用, 提高能效, 最终降低二氧化碳排放量。也就是提出了建筑物的“可持续发展”，提高建筑物能效，较弱对环境的破坏程度。

我国的“低碳”建筑认识尚浅，存在部分错误的认识。由于只看到眼前利益，忽略长远利益，导致部分人认为高成本的“低碳”建筑不利于经济的发展。“低碳”建筑可能在短期内收效不明显，其有成本较高、一次投入资金较大、投资回报时间长的特点，还有可能造成短期内房价上涨。但鉴于这几年环境破坏程度相当严重，我们国家需要加强对环境的保护，具体措施就体现在对建筑物的节能减排上，通过建筑设计上更利于提高能效的方法，将设计重心放到节能减排上来，是实现“低碳建筑”的根本。由于建筑设计上，未能有标准化的建筑节能评估体系，给“低碳”建筑的设计制造障碍。2009年我国正式了《中国栗色低碳住区减碳技术评估框架体系》，该体系的推出有利于对“低碳”建筑设计作出正确的评断，对“低碳”建筑的发展有一定的推动作用。

2. “低碳”建筑的设计初期存在的问题

有关研究表明，大多设计环节的失策处于设计的初期阶段，成为“低碳”建筑评估的重点评估内容。建筑设计基于CAD制图操作软件，其中的大量能效计算在设计的后期完成，而后期计算对已经成图的设计意义不大，只能作为判断标准的参照。而且，设计阶段全部由设计师人工完成，其工作量大，耗时长，设计质量也难以保障。现代设计技术常采用计算机操作，评估设计的能耗损失，常通过相关能耗模拟软件来实现。

计算机建筑能效模拟分析技术已在国外取得较为先进的发展成果，基于节能标准的分析软件应运而生，如美国的DOE2、Energy Plus，日本的HASP，我国的DeST操作软件等。通过能效模拟软件，提高了工作的精确度和高效性，优化了建筑设计，完善了“低碳”建筑，在低碳设计中得到广泛采用。以往低碳评估分析在设计中后期才开始使用，不利于“低碳”建筑的设计效果。所以，实践证明了低碳建筑设计的设计初期应用是实现建筑节能减排目的的最佳手段。

为了使建筑能效模拟分析真正提高“低碳”建筑质量，必须在方案设计初期就引入，实现：1. 设计全过程实现快速的能量分析，帮助改善设计方案。2. 模拟效果较好的帮助了科学的设计决策。3. 建筑能效模拟的操作软件快捷、简易，能被广泛利用于设计过程。

3. “低碳”建筑设计的实现方法

（1）BIM技术介绍。BIM 即建筑信息模型（Building Information Modeling），BIM技术广泛用于低碳建筑的设计。其原理基于对象的建模技术。该虚拟建模包含了建筑材料和构件的特征信息，为一个综合的数据库管理。其在设计上应用广泛，可用于结构设计、设备管理、工程统计、成本计算、物业管理等相关建筑工程管理。BIM技术有效的利用了3D CAD技术，成功的解决了2D图纸无法反映的建筑空间信息问题。并且，通过导入相关的能量分析软件，实现了对建筑能效的分析结果。统计结果包括建筑热性能指标、月、年能耗量、自然采光水平等。总而言之，BIM技术通过智能化的平台能正确、有效的对“低碳”建筑性能进行评估。

BIM软件包括大量的建筑信息，如建筑材料、建筑构件，是准确虚拟建筑模型，能有效是实现设计阶段的快速能量分析，对碳足迹、能耗、能量平衡问题进行正确分析和评估。较以往设计人员耗时完成的分析过程，通过计算机技术智能化水平缩短完成时间。并且，BIM软件操作简便，易于使用，通过建模得到的数据结果，直观有效，很好的完成“低碳建筑”的设计目的。

BIM技术实现了能效模拟结果的反馈，在建筑设计阶段，通过虚拟建模对能效的快速分析，并直观的图标表示，不仅让设计人员及时了解建筑物的能效信息，更有利于信息结果的交流和进一步优化节能设计。

（2）其它数字化技术的应用。将数字化技术的相关软件应用于低碳设计过程。如Green Studio Building软件，可以测算和模拟建筑物的排碳量，通过计算机操作实现几分钟内的测算。同时，利用数字化技术(如Autodesk Ecotect Anlysis)软件，在建筑物设计上实现参数化的设计，通过分析声、光、热以及是室内空气质量等，实现数字化的精确调控。并有将数字技术与环境科学结合分析对建筑物的碳排放指标、低碳效应等问题进行测算。

低碳设计的数字控制技术。在借鉴和利用当前的生物技术、防污染技术、再循环和资源替代技术等环境保护技术上，建立了建筑物和周边环境共生、改善碳排放量的建筑节能技术体系。

低碳设计的现代综合技术应用。在低碳建筑设计上借助各种数字操作软件，实行设计与管理上的统一，将数字管理系统、排水系统、配电系统、照明系统等结合分析，形成了综合的分析系统，在建筑设计上实现所有机电设备、能源设备、电讯设备统一，将建筑物中的各子系统合理、高效、协调运行。其中，数字化技术的应用就如同电脑CPU，决定和控制着各个部分，从而达到了“低碳”建筑的设计要求。

（3）网络在低碳设计中的应用。通过网络，能在建筑物设计上通过数据采集和实现管理监控。并将信息集成系统作为平台，通过分项能耗计量系统，适应各种类型建筑物的设计要求。如能准确计算建筑物各部分的能耗量、对建筑物周边环境进行监测、监控建筑物各设备的运行情况等，实现了有效的监督。

（4）低碳设计中的仿生学原理。根据建筑设计的仿生学应用，提出了低碳设计策略“建筑腔体”。即为建筑物在空间体形上的确定、各种技术措施的应用，能够较好的分配和利用了可再生资源，能够通过这种手段，实现低碳排放高舒适度的建筑设计。通过分析建筑场地的气候因素，环境在物理意义上的形态造成的微气候，具体能量流特征等等。在设计整合中，将具体技术要素，转化为腔体类型进而发挥其生态效应。这是通过对模拟建筑物周围生态环境的变化，进行对“低碳”建筑设计的改良、调整。

4. 结语

本文介绍了“低碳”建筑对社会的巨大效益，我国的“低碳”建筑的发展水平。通过新科技技术，如何实现设计初期上的“低碳”设计等对一系列问题的解答。