低碳背景下的建筑设计策略研究

【摘要】近几十年来,随着建筑业的蓬勃发展,除对我国的经济增长方面做出了巨大的贡献以外,也给气候环境造成了巨大的负面影响。主要是由于全球二氧化碳排放量居高不下,导致了全球气候变暖,由于建筑行业施工时间长,在施工的工程中还有大量的能源被消耗掉,不仅大大增加了二氧化碳的排放量,还给社会带来了更加严重的环境污染。随着排放量的越来越多,人们意识到碳排放的危害性,为了切合可持续发展道路,在建筑业中注入绿色低碳理念是非常有必要的。本文在低碳背景下对建筑设计的策略进行研究和讨论,探究如何能够使我国建筑物在设计以及建设的过程中,既体现现代化,又能够达到节能减排,切合可持续发展理念的效果,使我国的建筑物在建筑的过程中减少污染环境材料的使用和使我国建筑成为具有可持续特点的低碳建筑。

【关键词】建筑设计；低碳；节能环保

1　我国建筑的现状

随着社会主义现代化进程的不断加快,建筑领域也得到了迅猛的发展,在城市到处都可以看见耸入云端的高楼大厦,到处都可以看见在建或者接近完成的建筑。尽管建筑行业的发展为经济发展和社会的进步都做出了巨大的贡献,但是建筑业作为一个粗放型的行业,在建设的过程中,我国有将近一半的资源都消耗在了建筑行业中。在建筑的过程中,建筑材料生产、建造过程或者建成后使用以后废弃物的处理等都存在着巨大的能耗。并且,越来越多的数据显示,在建筑材料的使用当中,石膏容易发生化学反应,污染环境。水泥的使用不当导致种种不良现象的出现,玻璃的不合理使用,使得光污染等现象的出现。建筑行业的碳排放量占到了我国碳排放总量的三分之一,并且由于其环境污染严重,已经引起了社会各界的关注。

2　在建筑设计中注入低碳理念的意义和必要性

2.1　意义

2.1.1　有利于环境的改善

在全社会的用能中,特别是在城市的用能中,建筑物耗能占到相当大的比例,除了增大资源的压力之外,建筑能源的持续上升还会加剧环境污染问题的发生。因此,加强建筑节能,对于城市的总体能源节约和温室气体的减排以及空气的改善都起着很大的作用。

2.2.1　符合可持续发展的要求

在我国,我们要走的是可持续发展的道路,这就要求我们在生活以及工作中,都要注重可持续的发展,以推动我国的节能减排往更好的方向发展,在建设中注入低碳理念不仅符合时代发展的潮流,还有利于在建筑行业开创一个新局面,把我国的建筑行业推向另一个高峰。

2.1.3　有助于紧跟时代发展的趋势

我国的建筑行业发展还处于初级阶段,相对于发达国家来说,我国的建筑行业更是处于落后的状态,我国建筑行业还存在很多的问题,比如建筑技术不够成熟或者是建筑在设计的过程中,忽略了很多必要的因素以及对低碳建筑的理解不到位等。这种种问题都使我国无法紧跟时代的步伐,以至于我国的建筑设计远远达不到国际低碳经济的标准。所以,为了紧跟低碳建筑国际化的发展趋势,我们很有必要在建筑设计中注入低碳的理念。

2.2　必要性

2.2.1　我国对低碳建筑的理念认识不够

就目前来说,我国建筑能源的使用中,主要依靠的还是煤炭、石油以及天然气,但是这些资源所产生的废气以及二氧化碳排放量都是惊人的。尽管情况是这样,但是我国依然没有与之相对应的措施来提高资源的利用率。尽管在社会中对低碳经济已经有一定的初步认识,但是对其了解还不准确和全面。并且,由于对低碳的重视度相对来说还是比较低的,政府以及有关部门对低碳经济的宣传力度不够,推广范围小,使得低碳建筑的推行阻力增大。

2.2.2　我国对现代建筑节能设计重视度不够

尽管我国正在推行低碳经济,以及支持低碳建筑的发展,但是结果却不尽人意,在实际的生活中,我们建筑行业的节能还是未能达到指标的。我国缺乏高素质的设计人才,设计人员并没有形成完整的知识体系,在设计的时候,主观上没有对建筑进行节能的设计,并且我国的节能设计审查体制不够完善,针对低碳建筑的法规和标准仍处于空白阶段。国家政策措施的不完善在一定程度上阻碍了低碳建筑的发展。

3　低碳背景下的建筑设计

3.1　低碳建筑设计理念的主要内涵

中国作为一个高能耗国家,推进低碳经济是可持续发展的有效途径,发展低碳建筑概念是在全球生态环境日益遭到人为破坏的大背景下提出来的,实际上,对于低碳建筑,目前我国学术界并没有一个明确的概念。低碳建筑,指的是在建筑物的设计和建设过程中,减少石化能源的使用、降低二氧化碳的排放量以提高能源的利用率。这样所要达到的目的就是最大限度降低温室气体的排放,保护环境,达到人与社会和谐发展。并且,在建筑的设计过程中,我们还需要建筑师在潜意识里面把低碳经济的理念融入到设计中去,尽可能在设计的方案中,加进一些复合型的建筑材料、绿色建材等。并且在设计的过程中,我们可以融进采光设计理念、太阳能利用理念以及通风设计的等低碳理念。在进行设计的时候,我们要重视整体的作用,重视整体的设计,整体设计的优劣直接影响建筑的性能和成本。所以,不能仅仅着眼于局部而不顾整体。除此之外还要因地制宜,尊重基地环境。在保证建筑安全性、便利性、舒适性的基础下,要合理引进环境概念,力求做到建筑与周围的环境、生态有机结合,增加人类的舒适感。

3.2　建筑低碳节能设计的方法和策略

3.2.1　基于保护自然和利用自然的建筑设计策略

要进行节能减排和发展低碳建筑,我们首先应该充分利用大自然给我们的条件,在保护自然的基础上进行更深一步的发展。人类与自然之间是存在着相互关系的,存在着作用与反作用。建筑作为一个费资源费人力的活动,需要在大自然中吸取它所需要的资源和能量,才能够完成建筑工作。如果我们一味为了达到自身的目的而不择手段地破坏大自然,不对自然的资源进行合理的利用,没有保护自然环境,将影响整个生态系统可持续发展,从而导致自然环境的退化与恶化。从保护生态环境、改善环境质量、合理利用自然资源、减少或消除有害物质进入环境、利于人类生命活动等方面的核心内容来讲,基于环境保护的建筑设计,应主要在保护自然和利用自然两个层面上,在保护自然和利用自然的建筑设计上,采取灵活多样、系统综合的方法策略,进行集成性设计。重视整体,对各种因素进行综合分析,不可盲目而行。

3.2.2　基于利用可再生资源的建筑设计策略

众所周知,自然资源不是所有的都是不可再生能源,比如风能、水能以及太阳能。在进行建筑设计的时候,把自然能源的循环性、不可再生性考虑进去是非常有必要的。在建筑工程中，建筑、材料、结构以及施工四者是密切相关的。其中,材料是基础,而建筑是材料、能量和环境系统的合成。建筑师在进行建筑设计的时候,应当合理谨慎的使用自然资源,尽最大限度利用可再生自然资源,减少不可再生能源的使用,以达到减少对自然生态系统造成压迫感的效果。

3.2.3　基于材料的高效利用的建筑设计策略

材料的品种、性能和质量决定了建筑的形式和施工方法,建筑材料的革新可以促使建筑设计、结构设计和施工技术的革新。建筑材料能否合理利用也关系到低碳建筑的发展。改革开放以后,我国的建筑材料呈现出多功能、大产量的发展特征。主要有三大特征：第一、复合型建筑材料日益增多。复合材料是有两种或者多种材料通过恰当的结合,充分发挥几种材料的复合特性。第二、发展绿色建材势在必行。目前,建材的发展速度很快,但是存在很多问题,主要表现在资源能源消耗大、集约化程度低、环境污染严重等。因此,依靠科技手段,在建材生产中采用清洁技术,减少对天然资源和能源的利用,是建材行业发展的必然趋势。第三、化学建材已经成为主流。化学建材指的是以高分子材料为基础,经过配制加工后而成。化学建材具有科技含量高、节约资源和易于设计等优点。因而,在进行建筑设计的时候,一定要对建材进行充分有效的利用。

3.2.4　基于建筑空间的高效利用建筑设计策略

建筑的设计形式对建筑使用中的能耗有很大的影响。如果两间房子在规模体积相差不多的情况下,由于内部空间的不同、建筑形式不同,所消耗的能耗也会不一样。降低建筑使用的能耗,一个最简单的办法就是从建筑设计出发,注重空间的充分利用,控制住房面积标准,必然降低建造的能耗。建筑空间的再利用,也是达到节约能源的有效手段。在建筑的建设过程中,把建筑空间的可变性和灵活性充分考虑进去,不仅利于降低建设费用,还能达到节省能源的效果。

3.2.5　基于能源综合利用基础上的低碳节能设计策略

随着建筑低碳的要求不断被提出,不断被提高,在建筑的设计阶段就把低碳节能理念加入设计当中并贯穿于整个设计,这个方法是非常可取的。在进行低碳节能设计的同时,还要对资源能源的使用方式进行优化。从地区差异上来看,在北方由于冬季比较寒冷,因此在设计的时候,一定要把保温方面的因素考虑进去,寻找新的取暖方法取代旧的高能耗的取暖方法,改变传统的供暖方式。利用对太阳能、生物能、风能、水能、地热能及海洋能等非石化能源的综合利用,可以有效的降低污染物的排放,从而达到低碳节能的效果。

4　低碳背景下建筑设计的具体措施

低碳经济是一个现代化经济发展的派生词,它与经济发展的未来趋势息息相关。我们应该向低碳经济转型,尽可能的降低资源消耗,并且要带有长远的眼光,把项目设计的具有超前性,紧跟时代的步伐。在进行现代建筑的设计过程中,努力优化能源组合,以全新的创作理念打造低碳建筑。

4.1　推陈出新,革故鼎新

这是一个要求摒弃旧思想,创造新思维的时代。为了在低碳背景下更好地进行建筑设计,我们首先需要的是在低碳背景下对传统的低碳技术进行探索与推广,我们要在我们原有的传统做法的基础上进行创新。现代建筑设计过程中,传统的做法往往是利用聚苯板、稻草板、岩棉板等节能技术来进行低能耗低碳围护。从一定程度上来说,这种低碳技术的探索是有益的,也的确帮助建筑设计中实现了某种程度的节能标准。这些材料的使用不仅可以减少空气中的污染物排放,达到既改善居住环境保护自然环境的目的。

4.2　应该探索出低碳背景下的新型低碳技术

在建筑工程中,由于使用环境和使用功能的不同,建筑材料要承受不同的作用。因而,需要建筑材料具有相应的不同的性质。对于建筑结构材料,在使用过程中需要受到各种外力作用,所选材料就要具备相应的力学性能。而对于长期暴露在外的材料,则要求所选建筑材料具有良好的耐久性,能抵抗风吹日晒,甚至由冷热胀缩所导致的破坏。这种种的因素都要求我们在建设的工程中投入更大的能源和资源,投入的资源量大,能耗量自然也大。对此,我们必须要探究出新的低碳技术,以现有的低碳经济作为基础,对低碳技术进行突破,尽量减少不必要的能源浪费,提高建筑对于能源的使用率。

4.3　探索新的低碳节能设计理念下的建筑形式

对于现代建筑而言,注重的是节能设计、舒适度以及环境的好坏。首先,对于墙体的设计应该进行区分,在北方冬天寒冷的地方应该选择保温性能好的建筑材料；在南方,由于夏天较为炎热,在墙体的设计时,可采用隔热性能好的材料,这是建筑节能的关键指标之一。其次,对于建筑屋面的设计可以采用立体绿化网络体系的形式。目前最常见的屋面保温隔热设计方式主要有覆土种植和架空等。在给建筑进行美化的同时,充分的利用太阳光与植物进行光合作用,不仅有利于降低二氧化碳排放,还有利于对室内的温度、湿度进行调节。

5　结束语

就目前来说,向低碳城市转型已经成为世界城市发展的大趋势。总之,现代建筑设计和低碳节能设计理念是息息相关的,建筑的低碳设计是低碳经济发展的关键所在。因此,在进行设计的时候,应从小到大,从多方面考虑低碳节能的设计,让人们在通俗易懂的理念下真正认识到低碳节能的意义,从而提高对低碳经济的理解和支持力度。通过建筑设计逐步建设绿色住宅、节能公寓、低碳小区、低碳校园、低碳城市,使我国的土木工程建设得到更大的发展,营造一个“资源节约型、环境友好型”社会。

注：原文发表在2014年2月下《城市建筑》