建筑設計在綠色建造低碳發展中的探析

朱 磊

(山西建筑工程集團有限公司設計院 太原 030000)

建筑部門終端碳排放比重大,涉及部門機構環節多(見圖2),建筑保有量及老破小存量大,精準管理較為困難,為實現雙碳目標,城市和鄉村建設都將是一個很好地發展機遇。在往后的建設中,講重點合理控制建筑規模,杜絕大拆大建,推進既有建筑節能更新改造強化建筑綠色化、工業化。主推先進技術和新型裝備,加快發展超低能耗、近零能耗建筑。鼓勵建筑垃圾再利用,扶持發展裝配式建筑和綠色建材,構建綠色循環產業體系,建設資源型社會。在建筑全生命周期中,充分發揮綠色的理念,通過工業化、信息化等方式,使用當地環保建材,應用先進技術標準和工藝,進一步提升質量,提高勞動生產,節約資源、保護環境,生產綠色建筑產品并保障建造過程綠色,以此推動建筑業持續健康發展的工程建設活動。

1 綠色設計的研究與發展

綠色設計,考慮在建筑的全生周期內,滿足現在生產及未來使用中,滿足可能存在的環境屬性變化,同時又可以滿足建筑所應有的使用性能、建筑壽命和改造所涉及的一系列問題,將建筑與自然、社會、經濟、科技統一,可持續協調發展,保護和加強環境系統的生產和更新能力,在不影響人類未來生態系統的涵容能力,不影響當代人的生活品質提高,不影響社會發展的福祉,從而轉變設計發展理念,探索更高標準、更舒適、更適宜的城市建設模式。

1.1 綠色設計體系構建

工程建設項目設計綠色水平體系的構建,需要梳理國內外工程建設領域綠色設計的標準,調研目前建設領域綠色設計相關應用情況,需要統一協調建筑全生命周期,對整個項目綠色設計體系進行可行性研究,并建立適合當地地域特色的可持續發展綠色體系,從而統一歸納整理,以實現建筑設計的安全耐久、健康舒服、生活便利、節約資源、環境宜居,為綠色建造打好基礎［1］。

1.2 綠色建筑設計的原則

(1)系統和合理性功能設計原則。綠色建筑設計,對設計師的綜合能力是一項考驗,設計要結合使用功能,發展多樣化的建筑空間組合,合理利用及預留建設條件,滿足現在生活的需要,以及隨著生活需求變化增長、精神文明建設所需擴大建設的情況,要做到空間組織合理、疏密有致。風格、形式、形態在綠色設計時,不僅要形成建筑獨特的風格和景觀形象,更重要的是滿足人們活動行為及心里的需求,充分利用原有的地形、地貌的變化,將自然景觀和人工景觀進行有機的布置和組合,營造線性流動的建筑景觀空間序列。

(2)整體和充分性環境設計原則。在建筑環境設計中,不僅要凸顯建筑在環境中的地位作用,還要利用建筑營造適宜的空間環境,將建筑的空間、尺度、比例、質感與環境的色彩、虛實、形體、視線相協調,做到環境優美、合理分區,配置齊備的各類景觀節點,在建筑外部要強調與周邊環境相融合,動靜互補,以人為本,才能達到環境與建筑的統一。同時要從思想上樹立綠色環保意識,節約資源,在設計中努力改善環境生態,創造可持續發展的生存環境。

(3)低碳和可持續發展設計原則。要發展綠色建筑設計,減少不可再生資源使用,同時可以提供更好的綠色、健康、舒適、人與自然和諧共處的生態環境,擺脫現存城市建設高容高密、高污染、高能耗的影子,提倡海綿城市、可持續發展的理念,是我國建立節約型社會的必經之路。通過綠色建筑及設計建造的發展,可以刺激促進新型技術、新型材料的研發與應用,促進環保、健康的新型建筑落地,進而更好實現人與自然的和諧發展［2］。

1.3 綠色設計低碳發展路徑

1.3.1 改變設計理念

綠色策劃及綠色設計涵蓋建筑全壽命周期,集成各項技術降低建筑能耗、減少碳排放,提高室內舒適性,促進建筑高質量發展;

1.3.2 改變管理方式

“BIM+”技術,促進建筑業和信息化、工業化深度融合,提高工程效率,降低隱含碳排放及運行階段碳排放;

(1)被動式超低能耗建筑:被動式超低能耗建筑是指適應氣候特征和自然條件,綜合利用各項節能技術打造一種最適宜居住的環境,可保持室內恒溫、恒濕、恒氧、恒靜、恒潔。

(2)零碳建筑:并不是指的零排放的建筑物,而是通過采取一系列先進技術與措施,使建筑可生產并利用的碳排放量,與建筑建設、運營過程產生的碳排放相抵消,建筑自身在不消耗電力、煤炭、石油等傳統能源的情況下,可以獨立運作太陽能、風能、有機能等清潔能源,從而最終達到“零廢棄、零能耗”的理想狀態［3］。

(3)地下空間開發利用,具有深刻的意義,可以綜合利用城市發展用地,緩解城市發展矛盾,合理利用地下資源,改善城市生態環境。例如上海世博軸,引入陽光谷將的設計理念,將自然光和空氣引入低下空間,提高地下空間的適用性和舒適度,還可以將雨水進行收集和利用,并采用江水和地熱作為冷熱源,可根據環境自動調節,大大提高效率,突出性能。

(4)裝配式建筑,可拆卸并重復利用,該體系結構構件全部或部分預制,標準化程度極高,工業化構件百分百預制。可根據實際使用情況,建設地點的變化,進行拆除挪動以及重新建設,工序簡單、快速、重復利用,減少建筑建材、耗材的利用、減少建筑垃圾、揚塵和噪聲污染,大幅降低各階段的碳排放,改善城市環境、推進生態文明建設。

(5)綠色城市更新,一是綠色建筑技術的應用,其應用不僅包括建筑物本身,還要求工程建設全過程綠色建造,因地制宜地進行生態改造。依托科技進步和技術創新將城市更新從源頭抓起,將綠色發展理念融入生產方式的全要素、過程和環節。二是綠色科技產業對城市更新管理的提升,由此建立更加低耗能、高便捷的城市生活方式,加速新型基礎設施建設和公共基礎設施的綠色改造,提高城市系統的高效智能互聯,創造更加以人為本的綠色宜居環境。

(6)BIM 設計,可視化的設計,可以協同各專業之間的互動與反饋,解決管線之間的碰撞問題,協調復雜空間結構模型前期布局以及空間的關系等,還可以對設計階段做參數化的設計,對復雜組合建筑及與其配套工程等進行優化。同時,BIM 模型對整個項目的影響極大,囊括建筑生命全周期,從設計、施工、運營、到拆除,都可從建筑信息模型中獲取所需的資料與信息,施工中可以指導施工、調度工程進度、提取工程量等,運營階段可以檢測模擬消防、聯動控制等,實現資料共享與信息再利用的全局性作用［4］。

(7)建筑全生命周期:從規劃與設計、材料與構建生產、建造與運輸、運行與維護直到拆除與處理(廢棄、再循環和再利用等)的全循環過程。綠色建造貫穿整個建筑全生命周期:包括綠色建筑、綠色施工、綠色運維。在項目前期決策階段,建設單位應根據建設項目所處區域的自然、社會、技術水平、建設條件、建設成本和收益等條件,自身或委托專業咨詢機構組織研究設定建設項目的綠色總目標,完成綠色總目標的實現策劃方案。

2 綠色設計評價標準

建設工程建設項目分別從設計成果的先進性、綠色性、創新性、社會及經濟效益四方面進行評價。各評價維度權重分配如下:

2.1 建筑工程設計先進指標。

要求建筑設計:精心創造優美居住環境,節約用地、日志通風、公建配套、交通組織園林綠化、保護生態等方面取得顯著更成果,并結合自然場地條件,對建筑的形體、朝向、樓距、窗墻比等進行優化設計,外窗、幕墻的可開啟部分能使建筑獲得良好的通風效果,提高設計水平。

2.2 建筑工程設計綠色指標

建筑用地適度密集,充分利用周邊的配套設施,高效合理規劃用地,提高建筑空間使用率,維持生態系統平衡。使用可再生能源,如太陽能、水能、風能、地熱能、海洋能、生物質能、潮汐能等先進技術取自自然環境的能量。選用高性能、低耗材、耐久性好的新型建筑材料,選用可循環、可回收和再生的建材。

2.3 建筑工程設計創新指標

理念創新,體現人魚自然和諧共生的可持續發展理念。設計過程中采取自主研發的新技術、新工藝、新流程、新材料、新裝備、新產品。并依托工程取得的創新成果,填補國內空白或接近國際水平。

2.4 建筑工程效益指標

經濟效益,與同類工程相比,在綜合投資方面有顯著改進,并取得顯著成效,重要經濟技術指標處于領先水平,推動可持續發展和共同繁榮。社會效益,與同類同期工程相比較,在節約資源、環境保護、生態融合等方面亮點突出,社會滿意度較高。對當地相關產業的輻射待用作用,推動生態治理與戰略性轉型產業深度融合貢獻巨大［5］。通過對綠色建筑的規范要求,鼓勵科技創新能力,持續進行科技成果轉化,并形成較大產業化規模,具有良好的經濟、社會或生態效益,在行業或地區具有良好示范帶動作用。

當今世界正經歷百年未有之大變局,全球科技創新加速演進、匯聚融合,新一輪科技革命和產業變革處于實現重大突破的歷史關口,科技創新發展面臨新態勢,在“碳達峰、碳中和”目標面前,我們既要研究好綠色建造技術,同時也要通過綠色建造做出高質量的綠色建筑,聚焦“高質量發展”、“新城建”、“新基建”、“城市更新”、“新型建筑工業化”等重點領域,推進現代科學技術與城鄉建設管理的深度融合,追求更大規模的綠色城區、乃至綠色城市建造。