建筑设计中低碳概念的应用案例

2023-12-04 理论教育版权反馈

【摘要】：浅谈低碳概念在建筑设计中的应用武汉东湖学院传媒与艺术设计学院涂芳低碳经济时代势不可挡。因地制宜的原则体现在不是每一套系统在任何气候条件下或不同类型建筑中都适用。在当前中国各地建筑设计、施工、管理水平存在差异的情况下，基于全过程控制、分阶段管理的绿色建筑思路尤其重要。

浅谈低碳概念在建筑设计中的应用

武汉东湖学院传媒与艺术设计学院　涂　芳

低碳经济时代势不可挡。在技术层面上，低碳经济要求我们为建筑行业建立一个低碳的能源系统、低碳技术体系和低碳产业链。改变高耗能的生活方式，采用先进的节能手段打造绿色建筑，这是今后建筑业发展的必然趋势。

与低碳发展相关的中国建筑节能工作已走过了20多年的历程，建筑节能与绿色建筑已逐步推广开来，正进入快速发展阶段。一方面，节能建筑和绿色建筑虽然初期投资可能会高，但其全寿命周期内的成本及运行费用较低，具有较高的性价比，总体能节约资源、保护环境和减少污染；另一方面，来自全球的减排压力和市场竞争压力等因素，使得低碳发展的商机格外诱人，绿色建筑相关行业的减排动力正逐步显现出来。

一、低碳理念

低碳其实就是一种最自然的生活方式，就好像我们所居住和工作的地方，如果可以不需要人工制造气温，尽量自然通风，自然采光，这样的生活环境才是完整的，才称得上是低碳的。

低碳理念的核心在于加强研发和推广节能技术、环保技术、低碳能源技术，并建议建立“亚太森林恢复与可持续管理网络”，共同促进亚太地区的森林恢复和增长，增加碳汇，减缓气候变化。

二、低碳概念在建筑设计中应用的原则

中国发展绿色建筑，应基于以下原则。

第一，“因地制宜”的原则。“绿色”概念源于可持续发展思想，本身就强调实事求是和因地制宜，因此，因地制宜可以说是中国绿色建筑发展的核心理念。中国幅员广大，气候条件、地理环境、自然资源、城乡发展与经济发展、生活水平与社会习俗等差异巨大，对建筑的综合需求因此而不同。这就要求在技术策略上要考虑“因地制宜”。

因地制宜的原则体现在不是每一套系统在任何气候条件下或不同类型建筑中都适用。例如在北方采暖地区，采暖是建筑节能的重要方面。因为冬季室内外温差大(20℃)，因此通过加强保温、减少室内热量的散失是降低采暖能耗、保证冬季室内舒适热环境的关键。但是对于南方地区，空调是建筑能耗的重点。由于夏季室内外平均温差比较小，降低空调能耗的关键是减少进人室内的太阳辐射，以及尽快把室内热量向室外散发，保温好反而不利于室内热量的散发，遮阳才应该是降低空调能耗的关键。即便是外墙，隔热设计(如通风外墙、浅色表面等)也比保温更加重要。因地制宜还有一个重要的理念，就是不要盲目的照搬国外技术，或生硬地采用某种技术。

第二，“全寿命周期分析评价(LCA)”原则。绿色建筑不仅强调在规划设计阶段充分考虑并利用环境因素，施工过程中确保对环境的影响最小，还关注运营阶段能为人们提供健康、舒适、低耗、无害的活动空间，拆除后可以把环境危害降到最低。可以说，绿色建筑就是要求从建筑的全寿命周期角度，通过合理的资源节约和高效利用的方式，建造低环境负荷下安全、健康、高效、舒适的环境空间，实现人、环境与建筑的共生共容和永续发展，全面达到“四节(节能、节地、节水、节材)—环保(保护自然环境与资源，保障建筑室内外环境质量)”的目标。

例如，对于保温材料(如聚苯板、挤塑板和发泡聚氨酯等)的选用，应该从全寿命周期角度，分析对资源、能源的消耗和对环境的影响。其原因是，传统聚氨酯保温生产中的发泡过程采用CFC-11作发泡剂，其中的CFC物质对臭氧层有破坏作用。采用CFC-11作发泡剂时，保温增厚到一定厚度之后，不一定能通过运行阶段的节能而抵消该保温本身生产、使用、报废过程中所带来的负面环境影响。也就是说，不能单纯强调增加保温厚度，却忽视了发泡剂生产、泄漏过程中的环境影响。

第三，“全过程控制(Process Contro11)”原则。在绿色建筑实施的各阶段中，上一阶段(如设计阶段)的思想能否在下一阶段(如施工、规划阶段)得到有效贯彻，这对于绿色建筑理念能否真正实现至关重要，特别在中国当前的建筑业水平下更加值得重视。例如，近五年来国内外相继建设完成的一些绿色建筑，其实际运行性能以及“节能、节水、节材”等指标与设计目标相比，均存在不同程度的差异，究其原因，是施工阶段中和运行调试、管理中没有贯彻设计意图，或者说存在控制环节的缺失。在当前中国各地建筑设计、施工、管理水平存在差异的情况下，基于全过程控制、分阶段管理的绿色建筑思路尤其重要。

三、建筑设计的低碳发展技术

我国正处于城镇化和工业化的快速发展时期，既有建筑总量和每年新建建筑面积都很大，而能够达到建筑节能标准的比例却很低，造成能源的极大浪费，但节能潜力也很大。因此，积极开发和大力推广建筑节能新技术，在改善人们居住环境的同时降低建筑能耗水平，建设节约型社会，对保持国民经济持续发展、缓解能源的供需矛盾，具有十分重要的现实意义和长远的社会意义。采取周密、有效的建筑技术措施可以降低2/3—3/4的建筑能耗。

住房和城乡建设部从2009年起已着手制定《建筑节能三年规划》，预计一旦规划出台，节能材料在国内的应用也将逐步实现。

节能新型材料主要来自三部分：外墙、门窗、屋顶。

（一）外墙节能技术(www.chuimin.cn)

在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了较大比重，因此外墙外保温就成为建筑节能的主产品。对于以保温为主的地区，外墙外保温不仅合理，而且适用，发展较快。外墙节能技术主要包括以下几种。

（1）反射隔热涂料。这是在铝基反射隔热涂料的基础上发展而来，通过选择合适的原料和配方等，制得高反射率涂层反射太阳光来达到隔热目的。薄层隔热反射涂料是这类涂料的代表。（2）阻隔性隔热保温涂料。这是通过低导热系数和高热阻来实现隔热保温的一种涂料。（3）辐射隔热涂料。这是通过辐射的形式把建筑物吸收的太阳能以长波形式发射到空气中，从而达到隔热降温的效果。将不同的隔热保温涂料和保温材料组合，是外墙外保温的发展趋势。

（二）门窗节能技术

门窗是最容易造成能量损失的部位，这就对外维护结构的节能提出了比较高的要求。目前，对门窗的节能处理主要是改善材料的保温隔热性能和提高门窗的密闭性能。

(1)框料。目前，节能窗的框架类型有很多，如断热铝材、断热钢材、塑料型材、玻璃钢材及复合材料等，其中，断热铝材节能效果比较好。因此，应继续加大对铝材的技术开发力度，以得到最优的节能窗框。

(2)玻璃。节能玻璃包括玻璃镀膜、玻璃着色和中空玻璃，即用物理或化学镀膜工艺，改变玻璃表面的热反射特性，将太阳辐射直接反射回去，从而提高玻璃的遮阳隔热性能。其中，低辐射玻璃(又称Low-E玻璃)可反射太阳能波段的热辐射，从而有效地控制玻璃的遮阳性能，同时也明显降低玻璃的传热系数，是以后开发的重点。

（三）屋顶节能技术

在寒冷地区的屋顶设保温层，常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料(如膨胀珍珠岩、玻璃棉等)用以保温；也可在屋面防水层以上设置聚苯乙烯泡沫。目前最受推崇的是利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望，如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。

四、推广低碳建筑应用技术

近年来，中国科技部在相关科技规划中，已经对节能和清洁能源、可再生能源、核能、碳捕捉及封存、清洁汽车等具有战略意义的低碳前沿技术开发进行了部署，并加大了投入力度。低碳技术是实现我国城市低碳发展的核心，是提升未来城市竞争力的关键，也是摒弃发达国家老路和旧的技术模式，实现我国城市跨越式发展的途径。

我国在低碳技术领域的自主创新能力正在快速提高，一大批成熟的低碳技术正在得到推广和应用，新的更有效的低碳技术正在国家的大力支持下研发出来并得到产业化应用，但核心关键技术依然没有解决，低碳技术仍以中低端为主。因此，只有通过科技进步和新技术的推广，才能促进低碳产业向高科技高附加值发展。由于低碳技术前期投入较大，而其发展又对整个社会经济的溢出效应作用较大，所以在低碳技术研发前期，政府应该起主导作用。低碳产业在自主创新的同时，需要加强与国际的接轨，以促进国际技术合作与转让，争取尽快掌握和推广低碳技术。除此之外，主要的挑战在于如何跨越低效型法规框架、如何克服可行性经济模式的缺乏、资金不到位和既得利益等因素造成的阻碍，从而将这些措施付诸实行。

五、结　论

低碳经济的核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。因此，在建筑规划设计、建造和使用过程中，应采取合理有效的建筑节能技术，考虑整个生态系统的协同合作，建立建筑低碳节能系统，并形成可循环持续发展的模式，才能有效解决城市发展中的各种问题。在能源危机的时代中作出建筑师冷静的思考，将是未来建筑设计应对环境与资源问题的必由之路。

【参考文献】

[1] [英]布莱恩·爱德华兹.可持续性建筑[M].周玉鹏，宋晔皓译.北京：中国建筑工业出版社，2003:41—78.

[2]刑继俊，黄栋，赵刚.低碳经济报告[M].北京：电子工业出版社，2010.

[3]牛文元.中国新型城市化报告 2010[M].北京：科学出版社，2010.

[4]中国城市科学研究会.中国低碳生态城市发展战略[M].北京：中国城市出版社，2010.

建筑设计中低碳概念的应用案例

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