低碳概念下的建筑設計要求與策略研究

姜漢 宋雪松 梁述凱 田端升

同圓設計集團股份有限公司 山東 濟南 250101

引言

在國民經濟轉型發展階段，建筑行業需要實現由高速發展向高質量發展的轉變，這就要求行業內的各建筑企業將低碳概念融入建筑設計中，提升建筑設計的質量。對此，有必要意識到低碳概念的重要性，以低碳概念對建筑設計的全新要求為導向，立足建筑設計現狀，在低碳概念的指導下提升建筑設計水平與質量。

1 低碳概念概述

1.1 低碳概念內涵

低碳概念主要指人類的生產生活行為應當盡量減少碳排放量，推進節能環保技術、低碳能源技術和綠色清潔能源在生產生活中的應用，有效應對全球變暖的現狀。在低碳概念的指導下，綠色經濟、低碳經濟成為國民經濟發展的新方向，其中，低碳概念對建筑行業的發展具有重要的指導作用，是推動建筑行業實現綠色發展、可持續發展的重要理念。

在建筑行業中，將低碳概念融入建筑設計可以有效提升各類資源的利用效率，降低建筑物的能耗，減少建筑垃圾排放，提升建筑物的綠色性能。同時，在低碳概念的指導下，建筑設計應當力求實現資源的循環利用和清潔能源的高效應用，例如，充分利用風能、太陽能等清潔能源為建筑物供能，有效減少建筑物對傳統能源的消耗[1]。

1.2 低碳概念對于建筑設計的意義

在低碳概念指導下開展建筑設計，從經濟效益角度來看，可以降低建筑物能耗，降低建筑施工所需能源，同時，在建筑物投入使用以后，可以有效降低建筑物運行的能耗，因此可以有效降低施工成本和運行維護成本，減少建筑企業和業主的資金支出。從生態效益的角度來看，將低碳概念融入建筑設計可以有效減少施工期間的廢棄物排放量，保護施工區域周圍環境，避免出現環境污染和生態破壞問題。從社會效益角度來看，低碳建筑設計有助于為業主打造宜居宜業的居住環境，使業主安心生活、全心工作，對于社會穩定發展具有一定的積極意義。因此，將低碳概念融入建筑設計具有經濟、社會和生態三方面效益，而且可以實現三方面效益的深度融合。

此外，將低碳概念融入建筑設計對于建筑企業的設計能力提出更高要求，但這同樣是建筑企業轉變建筑設計理念、實現綠色發展和可持續發展的重要契機，因此，將低碳概念融入建筑設計，可以督促建筑企業不斷提升自身的建筑設計水平，實現綠色發展。

2 低碳概念對于建筑設計提出的新要求

低碳概念不僅對建筑設計具有重要的指導意義，而且對于建筑設計提出了更高的新要求，具體而言，低碳概念對于建筑設計的要求主要體現在以下三方面。

一是建筑設計要實現低碳效益和建筑美學的統一。在低碳概念的指導下，建筑設計不僅要滿足節能環保要求，降低建筑物能耗和碳排放量，更要符合人們對于建筑美學的追求，在建筑設計期間融入現代元素，提升建筑物的美觀程度，使人們感受到建筑物的現代之美。

二是建筑設計需要實現節能減排與環境友好。在傳統的建筑設計期間，部分建筑企業或建筑設計人員忽視了環境友好需求，導致建筑施工以及投入使用以后產生較多的環境污染，破壞建筑物周圍的生態環境，甚至導致生物多樣性下降。與之相對的，低碳概念則要求建筑設計應當在實現節能減排的基礎上滿足環境友好的需求，確保建筑物能夠與周圍環境融為一體。

三是建筑設計需要實現宜居宜業。傳統的建筑設計對周圍環境影響較為明顯，導致宜居程度下降，而且部分商用建筑周圍環境較差，未能達到宜業標準，而低碳概念則要求建筑設計應當滿足宜居宜業需求。一方面，建筑設計應當采取低碳材料、綠色材料，避免出現甲醛污染、氨污染、苯污染等，保護人們的身體健康；另一方面，建筑設計應當采取節能結構，在節約能源的同時提升人們的居住體驗、使用體驗。

3 低碳概念下建筑設計策略分析

3.1 立足區域自然條件與建筑選址開展建筑設計

中國傳統建筑思想中的“天人合一”理念為低碳概念下的建筑設計提供了可行思路，“天人合一”的本質在于人與自然和諧相處，強調建筑物應當適應當地自然環境，尤其是需要適應氣候條件和水文條件。例如，古代江南地區建筑物多設有天井，既能方便采光，又能具備良好的排水效果，提升建筑物的觀賞性，而且天井可以促進建筑物熱量循環，達到冬暖夏涼的效果。結合上述建筑設計案例，在將低碳概念融入建筑設計的過程中，建筑企業或設計人員也應當立足當地自然條件，并做好建筑選址工作，提升建筑物的環保性能，確保建筑物能夠實現宜居宜業。

在建筑設計開展之前，建筑企業需要做好自然條件勘測工作，聯系當地有關部門，獲取當地的氣候資料、水文資料，初步判斷當地自然環境，如我國南方地區多為熱帶或亞熱帶季風氣候區，降水充沛，在建筑設計期就需要注意排水、防滲水問題，而北方地區多為溫帶季風氣候或溫帶大陸性氣候，建筑設計需要考慮室內外隔熱問題，采取隔熱結構、選用隔熱材料，確保建筑物內部能夠做到冬暖夏涼，降低建筑物能耗和碳排放。因此，全面掌握建筑項目所在區域的自然條件是至關重要的一步，直接關系后續的建筑設計是否具有合理性、可行性[2]。

此外，建筑企業需要根據建筑選址開展建筑設計活動，例如，建筑項目周圍存在水體，就可以考慮借助周圍水體促進熱量循環，保持熱量平衡，降低夏季制冷和冬季采暖所消耗的能源，使建筑設計契合低碳概念，達到節能減排的目的。

3.2 選用綠色建筑材料，提升建筑物環保性能

隨著我國材料科學的發展，各類綠色建材、節能建材不斷涌現，在此背景下，建筑企業及設計人員應當推進綠色節能建材在建筑設計中的應用，一方面可以避免傳統的人造板材揮發有毒有害物質，另一方面也可以借助綠色節能建材降低建筑物能耗問題。例如，企業將隔熱玻璃應用于建筑設計，可以有效降低室內外熱量交換，確保建筑物室內能夠實現冬暖夏涼。在建筑設計期間，建筑企業應當減少水泥、人造板等傳統建材的使用，其中，水泥是典型的高耗能、高污染建材，水泥的生產需要消耗大量的能源，造成嚴重的空氣污染，而人造板的生產則使用大量的化學試劑，部分化學試劑易揮發且有害，會損害人體健康。同時，水泥和人造板的隔熱性能差，需要耗費更多的電能來制冷或取暖，不符合節能減排要求，也與低碳概念不符。對此，建筑企業應當盡可能增加綠色節能建材的使用，結合當地自然環境和建筑需求，提升建筑設計的節能性能。例如，西班牙建筑師雷蒙在考慮西班牙當地氣候特點的基礎上設計“竹屋”，由于西班牙地處溫帶海洋氣候區，全年溫和多雨，降水量分布均勻，這就要求建筑物需要具備一定的排水性能，而雷蒙多在考慮這一需求的基礎上利用當地竹子作為重要的建筑材料，相較于傳統的建筑物，“竹屋”的維修與養護也更為方便。再如，我國黃土高原地區部分小型民用建筑直接取材當地黃土材料制作黃土磚，并加入麥草、蘆葦等植物材料增強黃土磚韌性，制作方便而且減少環境污染，也充分利用農作物秸稈，避免當地農民隨意焚燒秸稈造成環境污染。

3.3 推進節能系統、節能技術在建筑設計中的應用

在我國建筑行業持續發展的背景下，許多綠色節能技術以及先進的節能系統被應用于建筑設計，如建筑保溫系統、電氣系統、建筑隔熱系統等，而且部分性能先進的保溫材料也獲得了廣泛應用。例如，建筑企業可以推進照明節能技術、屋頂綠化技術在建筑設計中的應用。照明節能技術主要利用濾光器收集陽光，經過特殊處理后，使陽光可以用于室內照明，可以有效減少照明所需能耗。同時，相較于人造光源，處理后的陽光更符合人體視覺系統對于光線的需求，能夠減少光線對于人們視力的損傷。再如，在工程施工期間，施工單位可以將光電幕墻應用于建筑設計，收集自然光源以應用于室內照明，可以保障室內正常采光，確保施工人員能夠獲取充足光線，推進施工活動有序進行，降低施工能耗。但照明節能技術也有局限性，在夜晚或陰雨天氣無法發揮作用。屋頂綠化技術在建筑設計領域也得到了廣泛應用，屋頂綠化技術可以有效避免建筑物出現滲水、漏水的情況，而且屋頂綠化技術會在建筑物頂層種植一定的綠色植被，可以有效降低建筑物內外溫差、晝夜溫差，但屋頂綠化技術的應用對于建筑物的屋頂承重能力具有較高要求。

除了節能技術的應用以外，建筑企業需要推進節能系統在建筑設計中的應用，通過人工智能技術、物聯網和5G技術對建筑物內部的能源系統進行智能化控制，例如，在冬天取暖時，人工智能技術可以通過傳感器監測建筑物內部溫度，當建筑室內溫度達到標準以后，人工智能技術控制能源系統對取暖設備進行調控，使其進入低功耗狀態，有效降低建筑能耗，確保建筑達到低碳環保效果。

3.4 優化建筑結構，提升建筑節能效果

建筑結構對于建筑物的保溫節能效果具有直接影響，為了提升建筑物的節能性能，契合低碳概念，企業在建筑設計期間應當主動優化建筑結構，提升建筑空間的利用效率，同時借助墻體構造平衡室內外熱量循環。例如，在非承重圍護結構設計期間，設計人員需要在確保建筑結構安全的前提下，根據建筑物的節能需求，采取部分節能材料、隔熱材料提升圍護結構的節能性能，具體而言，企業可以采取加氣混凝土砌塊，降低墻體導熱系數，并且借助隔熱棉隔絕內外熱量，阻斷內外熱量交換，從而在建筑設計方面充分體現綠色理念、低碳理念。再如，建筑企業需要做好建筑外形設計，控制建筑物的體形系數，有效降低建筑物能耗，一般而言，建筑物體形系數控制在0.35以下時，建筑物的能耗會大大降低，而每增加0.1，建筑物的能耗指數就會增加0.48～0.52w/m2，因此，控制體形系數、避免過多的凹凸變化，也是提升建筑物節能效果的重要手段，而且可以有效提升建筑物的美觀程度，帶給人們更高的審美體驗。此外，在建筑設計期間，建筑企業可以充分利用自然通風實現節能，帶動建筑物內部的熱量交換，例如，建筑物大立面應當面向夏季主導風向，而小立面則面向冬季主導風向，可以增大建筑表面壓力差，形成強勁的氣流，帶動熱量循環。

3.5 推進建材循環利用，提升可再生能源利用率

在建筑設計期間，企業應當推進建材的循環利用，從而減少建筑垃圾產生，提升建筑物的綠色環保性能，使建筑設計符合低碳理念。在廢棄建筑材料中，金屬、玻璃、紙板、塑料制品和竹木材料都可用于回收利用，瀝青殘渣可以作為鋪路材料，而混凝土碎塊則可以破碎以后重新制為混凝土骨料，通過建材回收利用，可以有效減少固體廢棄物，而且提升經濟效益。需要注意的是，部分廢舊材料具有一定的毒害性，需要工作人員仔細篩選，避免毒害材料直接循環利用，而應當對其進行無害化處理，隨后再決定是否用于循環利用。此外，在建材循環利用期間，必須做好建材分類工作，避免不同類型的廢舊建材混淆。

建筑企業應當提升可再生資源利用率，如太陽能、風能等常見的清潔能源，在建筑設計方面，最常見的清潔能源當屬太陽能，建筑企業可以在建筑物頂層或表面設置太陽能板，通過太陽能發電為建筑物提供電能，按照這一建筑設計理念，不論是建筑施工還是投入使用，都可以在太陽能的幫助下實現節能減排，提升建筑的低碳性能。此外，建筑企業可以在部分建筑物頂層設置小型風電設備，充分利用風能發電，也是將低碳理念融入建筑設計的重要體現[3]。

4 結束語

當前社會，低碳發展越來越受到重視，而且低碳概念對于建筑設計具有重要的指導作用，在未來的建筑設計領域，建筑企業、設計人員應當充分把握建筑設計的新要求，立足區域自然條件開展建筑設計，推進節能材料、節能技術和節能系統的應用，主動優化建筑結構，做到廢棄建材循環利用，增加太陽能、風能等可再生能源利用率，多措并舉推動低碳概念在建筑設計中的應用。