随着建筑行业在社会能耗和碳排放量方面所占比重增大,人们更加地意识到碳的排放对全球气候带来的巨大影响。...

   随着建筑行业在社会能耗和碳排放量方面所占比重增大,人们更加地意识到碳的排放对全球气候带来的巨大影响。“低碳”理念受到越来越多的重视并已渗透到社会生活的方方面面。减少建筑碳排放、建造“低碳建筑设计”的呼声越来越高。本文介绍了低碳节能建筑的优势,并从低碳节能建筑设计的原则和指导思想、被动式采暖设计和遮阳设计等方面,分析低碳节能建筑的设计点。
  关键词建筑设计;低碳建筑;设计点
  中图分类号TU2
   1引言
  随着经济的飞速发展,建筑业引起的生产用能、运输用能以及运行用能迅速增加。据统计,建筑业所造成的能源消耗,己经占到我国总的商品能耗的20%~30%。建筑物的建造及使用过程中大量的资源和能源消耗已成为制约社会可持续发展的瓶颈问题,而建筑设计阶段对建筑节能效果起到决定性作用。经粗略估计,建筑能耗中的2/3—3/4是可以通过正确、有效的建筑措施节省下来的,设计师如果能在建筑设计阶段就能预先考虑到建筑节能的问题,通过各种有效的设计方法和措施,可大幅度降低建筑整体使用能耗。因此,充分考虑当地的地理气候因素,尽可能最大化地利用自然能源,在创造舒适健康的人居环境基础上将建筑、能源、环境进行有机地融合,实现与环境和谐共存,己经成为建筑环境设计的主发展方向。
  2低碳节能建筑的优势
  节能建筑是指按照节能设计标准进行设计和建造,使其在使用过程中降低能耗的建筑。同一般建筑相比,低碳节能建筑有以下4个优势
  ①低碳节能建筑能耗显著降低。据统计,建筑在建造和使用过程中可消耗50%的能源,并产生34%的环境污染物。节能建筑则大大减少了能耗,和既有建筑相比,它的耗能可降低70%~80%,在丹麦、瑞士、瑞典等国家,甚至提出了零能耗、零污染、零排放的建筑理念。
  ②低碳节能建筑产生出新的建筑美学。一般的建筑采用的是商品化的生产技术,建造过程的标准化、产业化,造成了大江南北建筑风貌大同小异、千城一面,而节能建筑强调的是突出本地的文化、本地的原材料,尊重本地的自然、本地的气候条件,这样在风格上完全是本地化的,并由此产生了新的建筑美学。节能建筑向大自然的索取最小,这样的建筑,让人在体验新建筑美感的同时,能更好地享受健康舒适的生活。
  ③低碳节能建筑可适四季之景。传统建筑与自然环境完全隔离,封闭的室内环境往往对健康不利,而节能建筑的内部与外部采取有效连通,对气候变化自动调节,建筑如小鸟的羽毛,可根据季节的变化换羽。
  ④节能建筑环保理念贯穿始终。传统建筑多是在建造过程或使用过程中,考虑到环境问题,而节能建筑强调的是从原材料的开采、加工、运输、使用,直至建筑物的废弃、拆除的全过程,节能、环保理念贯彻始终,强调建筑对全人类、对地球负责。
  3低碳节能建筑设计的原则和指导思想
  低碳节能建筑设计应遵循现代开放、端庄朴实、简洁流畅、动态亲民的建筑形象,从选址到格局,从朝向到风向,从平面到外向,从间距到界面,从单体到群体,都采集天然能源,以利节能;注重空间的阳光感、流动感与体量感;充分体现材质的轻重、粗细、虚实对比以及建筑设计中各类节能、环保低碳建筑技术的应用。同时还应做到
  ①引入“低碳节能”观念,掌握节能技术,树立节能意识。积极利用低能耗资源和自然资源,是搞好低碳节能建筑设计的关键。低碳节能的建筑设计应以“低碳、节能、技术”为发展模式,在整个设计过程中,关注建筑节能、环境特征的表现和技术的运用,使之融入建筑设计中,产生建筑形象。因此,设计在尊重自然环境、减少能源消耗的同盹还从环境保护、资源节约的角度考虑建筑功能与生态环境稳定性和持久性。
  ②低碳节能建筑设计的特点应符合整体设计与多元共融。结合当地文化内涵,发掘不同建筑类型的特点,开发适合本地生态环境的新型能源和技术,整合并完善建筑功能,以满足使用者对适宜的、高舒适居住环境的追求,提升整个设计的环境质量和文化品质力求科学化、逻辑化、智能化、系统化的设计,使整体功能适应各种功能性质的使用求。“建筑当随时代”,倡导低碳节能建筑设计,是我们在建筑创作中应该明确的主导思想。
  4被动式采暖设计
  为人们创造一个适宜的热舒适环境是住宅设计首任务,而冬暖夏凉的居住环境正是人们一直追求的热舒适环境。我们知道,直接影响室内热环境的客观因素有四个,即空气温度、壁面平均辐射温度、风速、相对湿度。显然,这四个因素都直接或间接地与太阳辐射有关。因此,合理利用太阳能是创造热舒适环境的主途径,同时对于节约不可再生的矿物能源,保护环境,改善人类生存空间,实现经济社会的可持续性发展具有重的意义。被动式太阳能建筑是通过建筑朝向和周围环境的合理布置,内部空间和外部形体的巧妙处理,以及建筑材料和结构、构造的恰当选择,使其在冬季能集取、保持、贮存、分布太阳能,从而解决建筑物的采暖问题;同时在夏季又能遮蔽太阳辐射,散逸室内热量,从而使建筑物降温。它的最简单原理就是阳光穿过建筑物的南向玻璃进入室内,经密实材料如砖、土坯、混凝土和水等吸收太阳能而转化为热量并对其加以充分合理地利用,从而创造一个舒适的室内热环境。为此,一个成功的太阳能建筑设计必须做好以下几个方面
  ①建筑物的外围护结构绝热效果良好②南向设有足够数量的集热表面,最大限度地争取太阳能源;③室内布置尽可能多的贮热体,能够尽可能多地贮存热量④主次分明主采暖房间紧靠集热表面和贮热体布置,而将次的、非采暖房间布置在它们的北面和东西两侧;⑤通过环境绿化、遮阳、通风等措施处理好建筑物的夏季降温。
  5遮阳设计
  日照带给建筑物内部的温热环境以及冷暖气负荷的影响非常之大。冬季房屋承载着获取阳光的功能,而夏季,阳光透过玻璃射入室内,是造成房间过热、空调能耗增加的主原因。伴随着隔热、密封化、房屋内部能量消耗的增加、冷气使用的增多,适当的遮阳功能显得比以往越发重了。对于写字楼等内部发热量很大的建筑物,由于冷气的使用频率高于暖气,遮阳功能被作为全年重点。遮阳设计时应满足几点求主防止夏季阳光的直射,并尽量避免散热辐射的影响。其次有利于窗口的通风、采光和防雨。同时注意不阻挡从窗口向外眺望的视野以及与建筑造型处理的协调,并力求构造简单,经济耐久。
  遮阳设施在夏季遮阳降温的同时,将影响建筑自然通风的潜力,对于需通风的潮湿地区而言,必须注意遮阳设施的使用不能影响自然通风的应用效果。寒冷地区采用的遮阳设施、其“遮阳”功能的发挥只在短暂的温度较高的夏季,因此这些地区使用的设施必须考虑冬季保暖问题。而对于广大的长江流域地区而言,夏热冬冷带来了四季分明的气候,也带来了冬夏季太阳得热控制的矛盾,冬夏兼顾是这个地区遮阳设施必须面对的主问题。
  需注意的是,寒冷地区以冬季采暖为主,因此,遮阳设施的使用以保护室内私密性和保暖为主,因此建议以内遮阳为主;炎热地区以夏季隔热为主,除了保护室内私密性的目的外,阻挡太阳辐射是主目的,因此在遮阳设施的设计选择上建议以外遮阳为主,配备一定的内遮阳设施达到保护隐私和隔热的双重目的。
  6结束语
  总之,建筑活动是人类作用于自然生态环境最重的生产活动之一,也是消耗自然资源最大的生产活动之一。我们已经了解到,一些节能环保的设计并非想识知象中那么复杂,只发挥我们的智慧,完全可以为减排作出应有的贡献。首先应因地制宜的考虑低碳节能建筑的标准,考虑各自地区的实际情况,具体来讲就是结合气候条件、自然条件、资源条件、经济条件和文化条件来确定各地的节能建筑标准,不盲目复制和理想化采用,让节能方案切合实际。其次具体办法是在建筑设计上充分利用自然资源设计朝向、通风性能,在屋面、墙体、门窗等建筑外围护结构上使用具有隔热和保温性能的材料,在空调等建筑暖通设备上尽量使用能耗低的产品,同时充分开发利用太阳能风能和地热资源。
  从传统设计走向低碳之路的革新需的是各领域的通力合作。我们不能只关注直观的设计而忽略了那些设计背后的意义。而对新一代建筑师来说,意义在于低碳节能性唤起了设计理念的完善。从注重空间形体美观到把节能减排化作设计的源泉,改变的是一种意识。低碳节能性是社会层次的提升,运用理性的智慧,用建筑师的创造力去唤起一种全民环保降耗的意识,改变大众买房用能的观念是建筑师在设计中值得考虑的。
  注文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。