“雙碳”生態理念在鄉村公共建筑設計中的應用★

陳俊豪，李紅梅，孟奕辰

(濟南大學,山東 濟南 250022)

0 引言

2020年我國提出了“碳達峰”和“碳中和”兩個目標,也就是雙碳戰略。在該戰略背景下,要進一步提升我國現代建筑品質,在設計環節采用生態理念是很有必要的。國際能源研究中心報告顯示,建筑業的碳排放占據世界排放總量的40%,要實現雙碳目標,就要積極建設綠色建筑,即在建筑設計中運用生態理念。鄉村公共建筑可以為人們的日常生活、社交提供場所,如果在建筑設計中植入生態理念,則可以減少建筑碳排放,更能促進生態理念的推廣。

1 雙碳背景下生態理念在鄉村公共建筑設計中的應用意義

早日實現“碳達峰、碳中和”雙向目標是我國未來幾十年內經濟發展、產業結構、能源消費、生態環境等眾多領域內改革創新的重要發展方向。隨著未來20年城市化進程繼續深入,城市和鄉村會成為中國實現雙碳目標的主戰場。低碳生態理念不僅是實現減碳固碳的核心思想,也是鄉村公共建筑設計中重要思想之一,因此本文以沂山美術館設計過程中低碳生態理念的踐行,思考鄉村公共建筑設計中雙碳目標的實現路徑和低碳生態理念的創新發展模式。生態理念是伴隨人類社會經濟發展過程中不斷出現的生態惡化、環境危機和社會危機而逐漸發展起來的對整個人類與生態環境關系的重新的系統認識。廣義的生態文明觀是可持續發展的觀念,它努力實現物質文明、精神文明和生態文明之間的協調發展。狹義的生態文明觀定位于人類經濟發展過程中保護和恢復自然生態平衡,減少自然資源破壞,減緩自然生態危機,努力實現人類社會和自然生態系統的平衡[1]。在鄉村公共建筑設計中主要有以下幾點應用意義。

1.1 符合社會發展需求

在現代社會發展與建設的過程中,生態理念發揮著重要作用,因為不論是精神文明建設,還是社會經濟發展,都會帶來一定的能源消耗與環境破壞問題,造成人類生存危機不斷擴大。在這種情況下,必須采取有效的策略解決環境問題,即合理運用生態理念[2]。

1.2 保護鄉村生態環境

現如今,我國愈加重視鄉村發展與建設,完善鄉村基礎設施,促進各類鄉村產業發展,使鄉村經濟得到迅猛發展。但在此過程中,大量自然資源被開發,出現水污染、大氣污染等環境問題,生態環境遭到嚴重破壞。為有效解決這些問題,可在設計公共建筑時參照生態理念,從而減少建筑碳排放、節約能源、促進環境改善。

1.3 提升人民生活水平

如今,鄉村村民的物質生活條件不斷改善,但一味追求物質生活,會導致環境污染和破壞。所以,在公共建筑設計的過程中,不僅要考慮建筑使用功能、空間效益,還要考慮建筑的舒適性、環保性[3]。為此,以生態理念為基礎,采用節能環保的設計手段,使建筑空間合理利用,減少不必要的能源消耗。

2 雙碳背景下生態理念在鄉村公共建筑設計中的應用途徑

2.1 清潔能源利用

在雙碳背景下,鄉村公共建筑設計應充分彰顯生態理念。為此,首先要合理利用各種清潔能源,包括太陽能、風能等。目前,太陽能應用技術已經相對成熟,很多領域已經開始使用太陽能技術。在建筑領域,可以利用太陽能光熱轉換技術以及太陽能光電轉換技術[4]。在設計過程中,分析建筑實際情況,結合區位優勢,有效提升太陽能利用率,將其轉化為熱能、光能、電能等能源。例如,在鄉村建筑設計的過程中,可以建立太陽能熱水系統(如圖1所示),將太陽輻射能轉換為熱能,然后加熱水并向用戶輸送,包括太陽能功能集熱系統、輔助加熱系統和熱水供應系統。在實際設計的過程中,要遵循綜合效益、可持續應用原則,提升綜合節能效果。具體根據建筑功能特點、節能降耗要求,選擇恰當的太陽能集熱系統。通常,公共建筑設置集中式太陽能集熱系統,提倡用戶在12：00—24：00之間使用該系統提供的熱水。

風能也是比較常用的清潔型能源,通常在建筑中采用風力發電技術?？梢栽诮ㄖ獠堪惭b風力發電系統,也可以在內部安裝。外部的風力發電系統由兩部分構成,分別是電動機和葉片,可以收集大氣中的風能,然后轉化為電能,為建筑供電[5]。通常安裝在建筑周圍,或者安裝在建筑上空,具體根據建筑所在地的風速、風向進行設計;內部風力發電系統即將該系統安裝在建筑內部,從室內空氣中獲取風能,然后進行電能轉換,滿足供電需求。通過風能的使用,可以減少燃料燃燒,大幅降低碳排放,符合雙碳政策要求。不僅如此,也可以節約能源,降低電能使用成本。

2.2 特殊材料利用

在公共建筑設計的過程中,可以選用各種綠色材料、特殊材料,包括特殊玻璃、長余輝蓄光材料等。特殊玻璃包括鍍膜玻璃和智能玻璃。鍍膜玻璃(如圖2所示)就是在玻璃表層涂鍍金屬或金屬化合物薄膜,用于改變玻璃的光學性能,滿足不同環境空間要求。具體分為低輻射、熱反射、導電膜等多種類型。在實際設計的過程中,可以對各類材料的性能進行綜合分析,運用光合節能技術對生態能源的應用進行研究,在公共建筑設計中充分展現生態理念,發揮光能照明的作用[6]。根據建筑設計基本原則,合理規劃建筑朝向,通常采用“坐北朝南”的設計方式,增加建筑采光時間,確保室內光照充足。同時采用低輻射玻璃,降低太陽輻射效果,避免室內溫度過高,使室內保持溫度平衡,減少空調系統的運行時間,以此達到節能的效果,同時也可以滿足舒適宜居的需求;智能玻璃可以根據室外溫度變化進行光纖、紅外透光率的智能調節,使室內的光與熱環境保持穩定舒適。在智能化技術不斷發展的背景下,智能玻璃的應用愈加廣泛[7]。在建筑設計中使用該材料,可以減少電能消耗,符合節能環保的要求。

2.3 堅持生態原則

在公共建筑設計的過程中,應該堅持生態化的設計原則,明確具體的設計目標。一方面,要確保建筑設計簡單實用。結合鄉村經濟條件、生態環境、民俗文化等要素,堅持因地制宜的設計理念,保障設計的科學性、合理性。由于我國疆域遼闊,所以南北方氣候環境、地理條件、文化背景等要素有較大差異,甚至城鄉之間也存在差異。所以,在建筑設計的過程中,應該結合實際確定設計要求、規劃設計方案。然后結合實際選擇材料,堅持簡約、舒適、美觀的原則,確保建筑可以防風保暖、隔音降噪等等,滿足各種使用需求。同時,也應該結合空間設計,了解舊建筑、舊設施的結構,再結合實際進行合理改建,減少不必要的能源消耗。針對資源浪費問題,應該從成本控制入手,不是一味采用環保材料,而是平衡環境效益和經濟效益,保障建筑設計合理性;另一方面,堅持節約舒適的原則。將節能、環保、降低成本三項目標放在首位,既要滿足雙碳要求,也要營造舒適的建筑空間。所以在實際設計的過程中,應該對設計標準、環境條件、經濟水平等要素進行綜合分析,采取合理的通風設計、散熱設計等等。以沂山美術館建筑生態概念設計為例,沂山地區空氣負氧離子含量較高,森林覆蓋率達到98%,是一個宜居的康養圣地。在當地建筑設計的過程中,必須堅持因地制宜的原則,結合當地氣候條件、人文特點,確保建筑設計合理性。在設計的過程中,運用生態設計方法,植入拔風筒元素,采用“背山面闊”的設計,確保建筑設計形式與當地氣候、環境相符(如圖3所示)。將光伏板安裝在各個單元中,充分利用太陽光能源,滿足自給自足的要求。同時在屋頂設置雨水收集、循環灌溉系統,全面提升建筑生態設計水平。

2.4 明確設計要點

在實際設計的過程中,可以從室內和室外兩方面入手。室內設計以溫度、光照、空氣質量三項內容為主,根據要求采用綠色材料和節能技術。以溫度來說,保障熱舒適度合理,提升空間舒適度,確保人體熱平衡。為此,可以設計冬夏空調,同時對氣候條件、內部負荷等影響因素進行分析,結合環保型玻璃材料,合理調節室內溫度。光照方面,可以根據時間、地點進行光照調節,合理控制室內光照時間[8]。例如,建筑朝向選擇南向,不僅可以在冬季獲得光照、熱源,也可以減少夏季日照,確保室內涼爽,達到冬暖夏涼的效果。同時管控聲環境,采用降噪設備、降噪材料等等?？諝赓|量方面,可以結合當地氣候、風向設計良好的自然通風條件,減少新風系統運作時間;室外環境方面,主要進行景觀綠化的設計,合理規劃經濟、文化、氣候等要素,確保景觀綠化具有特點、美觀宜人,同時融入周圍生態環境,不會對周圍生態造成破壞和影響。

3 結語

在雙碳背景下,鄉村公共建筑設計應該以實現雙碳目標為核心,在實際設計的過程中,需以生態理念作為方法論指導。該理念符合社會發展要求,有利于改善鄉村生態環境,也有助于提升人民生活水平。在實際應用的過程中,可以采用清潔能源和特殊材料,同時堅持簡單舒適和節約的原則,明確室內外環境設計要點,全面實現節能環保的雙碳目標。