試論日本可持續(xù)的建筑設(shè)計方法與實踐

文/劉震 武漢理工大設(shè)計研究院有限公司設(shè)計一所 湖北武漢 430070

日本的可持續(xù)發(fā)展理念經(jīng)過多年發(fā)展，在建筑設(shè)計方面取得了很好的應(yīng)用效果，我國作為碳排放大國，當(dāng)前已經(jīng)開始重視建筑的節(jié)能減排工作，推行可持續(xù)發(fā)展理念，通過設(shè)計和實踐體系借鑒工作，能夠更好推行該項工作，促進建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1、日本可持續(xù)的建筑設(shè)計與實踐方法

日本可持續(xù)建筑的設(shè)計方法體現(xiàn)在兩個方面，其一為對自然資源的高效應(yīng)用，其二為應(yīng)用功耗更低的電氣設(shè)備，在完成設(shè)計后開展工程施工。日本可持續(xù)建筑設(shè)計和實踐方法如下：

1.1 建筑設(shè)計方面

建筑設(shè)計方面體現(xiàn)的工作內(nèi)容為“開源”和“節(jié)流”，在建筑設(shè)計中全面踐行這兩個設(shè)計思想。

“開源”方面的設(shè)計思路為，根據(jù)不同地區(qū)的光照條件、降水條件、風(fēng)力條件優(yōu)化設(shè)計方案，優(yōu)化的內(nèi)容包括建筑朝向、建筑子系統(tǒng)銜接等，讓建筑能夠充分應(yīng)用這些資源。例如日本某地區(qū)位于北半球，建筑朝向為坐北朝南，同時該建筑與海岸線距離較近，說明該地區(qū)降水豐富，同時具備較好的風(fēng)力條件。在建筑設(shè)計中，建筑頂端通過栽種綠植等方式遮擋光照，同時土壤中的水分蒸發(fā)時，產(chǎn)生的吸熱效果能夠降低炎熱環(huán)境下的建筑室內(nèi)溫度。另外開源的另一個方式為應(yīng)用清潔能源，包括太陽能發(fā)電技術(shù)、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)等，為建筑系統(tǒng)提供電能。

“節(jié)流”思想為降低建筑運行中產(chǎn)生的能耗，建筑的能耗有多種產(chǎn)生方式，其一為用電設(shè)備耗能，通過用電設(shè)備的合理參數(shù)選擇可以降低能耗。其二為建筑能量散失，包括熱量散失、冷氣散失等多個方面，通過圍護結(jié)構(gòu)、建筑建材的合理選用和使用，防止熱量散失。

1.2 實踐方面

在完成建筑設(shè)計工作后，需要按照設(shè)計圖紙開展施工工作，本文以某日本建筑為研究對象，該建筑在運行后一段時間，借助可持續(xù)發(fā)展理念建成設(shè)計方案，在此基礎(chǔ)上完成建筑施工，優(yōu)化了建筑的運行性能。優(yōu)化方案為，在建筑屋頂鋪設(shè)綠植，全面更換建筑的圍護結(jié)構(gòu)，提高建筑的保溫隔熱性能。另外在建筑外部建設(shè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，實踐分析內(nèi)容如下：

（1）能耗降低方面。能耗為可持續(xù)理念下建筑的重要考慮內(nèi)容，本文的能耗研究工作為，分析相同時間內(nèi)建筑消耗的市電量。最終結(jié)果表明，建筑運行中的耗電量在相同時間中降低了43%，從中可以發(fā)現(xiàn)，在該設(shè)計方案的應(yīng)用中，建筑自帶發(fā)電能力，同時建筑的整體耗電量下降，這兩個方面共同作用下降低了建筑的能耗[1]。

（2）環(huán)境影響方面。環(huán)境影響主要為分析建筑運行中產(chǎn)生的溫室氣體量，由于該建筑經(jīng)過可持續(xù)優(yōu)化后，消耗的電能大幅下降，意味著建筑消耗更少的自然資源就能夠完美運行，建筑運行中排放的溫室氣體數(shù)量大幅下降。此外在太陽能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運行中，實踐結(jié)果表明未對環(huán)境造成破壞，從整體上來看，經(jīng)過優(yōu)化后的建筑對環(huán)境影響更小。

2、日本可持續(xù)的建筑設(shè)計與實踐方法對我國建筑行業(yè)的啟示

2.1 建筑整體設(shè)計

建筑整體設(shè)計包括圍護系統(tǒng)、建筑布局、建筑朝向等多方面內(nèi)容，在我國的建筑整體設(shè)計中，可應(yīng)用的設(shè)計思路如下：

（1）朝向選擇。我國地域廣闊，不同地區(qū)的氣候環(huán)境差異性極大，但是我國位于北半球，建筑朝向設(shè)計中，基礎(chǔ)設(shè)計方案為坐北朝南，實現(xiàn)對自然光源的應(yīng)用。但是考慮到不同區(qū)域的風(fēng)力不同，需要優(yōu)化朝向設(shè)計方案。例如大連地區(qū)屬于沿海城市，各個季節(jié)的風(fēng)力都較為強勁，夏季白天風(fēng)力方向為內(nèi)陸到海平面，在建筑朝向設(shè)計中，在確保建筑基礎(chǔ)方案的基礎(chǔ)上，按照風(fēng)力方向進一步優(yōu)化建筑朝向，確保建筑能夠有效應(yīng)用風(fēng)力條件[2]。

（2）內(nèi)部布局。建筑的內(nèi)部布局能夠從根本上決定自然資源應(yīng)用水平，尤其對于光照資源來說，需要保證內(nèi)部空間能夠高效應(yīng)用自然光照。為達到這種應(yīng)用效果，建筑可以通過降低墻體數(shù)量的方法提高通透性，同時建筑中的墻體應(yīng)用淺色涂料，防止涂料產(chǎn)生吸光效果，通過提高建筑太陽光的應(yīng)用效率，能夠降低一些電氣設(shè)備的運行時間。

（3）圍護系統(tǒng)。維護系統(tǒng)發(fā)揮重要的熱量保持功能，在可持續(xù)的建筑設(shè)計中，需要合理選擇維護系統(tǒng)的建筑材料，大幅提升整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量。在設(shè)計過程中，需要重視維護系統(tǒng)面積對建筑采光性能的影響，要求設(shè)計人員在保證建筑外墻強度的基礎(chǔ)上增加窗戶的面積，提高建筑的采光能力。

2.2 電氣系統(tǒng)設(shè)計

電氣系統(tǒng)中，通過維護系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計能夠達到降低能耗的效果，這種方式可視為被動式節(jié)能方式。當(dāng)電氣系統(tǒng)經(jīng)過合理設(shè)計時，能夠主動降低建筑的運行能耗。電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程中，其一為合理選擇用電設(shè)備功率，以空調(diào)為例，雖然功率較低的空調(diào)能夠降低單位時間內(nèi)的能耗，但是室內(nèi)溫度發(fā)生同樣變化時，設(shè)備的運行時間變長，可能會導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生更高能耗。所以在具體的實際工作開展中，設(shè)計人員要做好設(shè)備的試驗工作，確保選擇的空調(diào)能夠達到節(jié)能效果。

其二為應(yīng)用新型技術(shù)，對于電氣設(shè)備來說，當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出了變頻技術(shù)，該項技術(shù)能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的波動情況自動調(diào)整用電設(shè)備功率，提高設(shè)備的運行效率，另外在建筑外可以通過應(yīng)用太陽能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備提供電能。

結(jié)論：

綜上所述，在日本可持續(xù)的建筑設(shè)計中，設(shè)計內(nèi)容包括圍護系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)，同時在建筑頂端栽種綠色植物，達到對自然資源的高效應(yīng)用。這種可持續(xù)設(shè)計理念對我國建筑行業(yè)的啟示為，對建筑中的所有系統(tǒng)開展優(yōu)化工作，達到全面推行可持續(xù)發(fā)展理念的目的。