浅谈建筑设计中的低碳设计理念

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摘 要: 低碳建筑应从各地的实际出发，采取适度的技术和产品，让技术和产品相匹配，不只包括造价，还有各方面功能，都需要用低碳理念设计出来的。建设绿色低碳家园是我们的共同追求目标。本文就低碳建筑的概念与低碳节能设计的主要内容以及建筑低碳设计理念的重要意义，进而对低碳设计理念应用于高层建筑设计的策略进行分析。

关键词: 高层建筑设计； 低碳设计；理念

中图分类号：TU97 文献标识码：A

一、低碳建筑的概念

所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。一个经常被忽略的事实是: 建筑在二氧化碳排放总量中，几乎占到了50% ，这一比例远远高于运输和工业领域。

二、低碳建筑设计的主要内容

低碳建筑就是把先进的建筑节能技术和节能产品等优化组合，调整建筑耗能比例结构，降低对矿物燃料的消耗量和依赖性，达到保护环境、节约能源和减排二氧化碳的目的，营建低能耗高舒适的健康环境。现有的建筑技术虽然已经融人了部分低碳节能技术，利用太阳能使用温墙保护等，并完成了部分节能的指标，但是从长远的环境来看，还是有一定的差距。低碳建筑设计与现有的一般的建筑设计相比较，主要是引入了低碳设计理念，对现有的节能减排技术进行整合，综合设计．减少化石能源的使用，提高效能，从而降低二氧化碳的排放量，和国际建筑界主流趋势相一致。例如，世博馆的建设，就是国际建筑界主流趋势的代表，建筑在二氧化碳的排放总量中，几乎占到了５０﹪，这一比例远远高于工业和运输领域，在我国低碳经济的道路上，对建筑进行低碳设计成为必然．低碳设计主要考虑三点：一是节能，这是广义上的 节水、节地、节能、节材，主要是强调减少各种资源的浪费：二是减排，强渊的是减少建筑物排放的固体、液体、气体等环境污染；三是满足人们使用上的要求，为人们提供健康、舒适、高效的实用空间，提高环境的质量。

三、 建筑低碳设计理念的重要意义

1、建筑能耗约占社会总能耗的 1/3，我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从 20 世纪70 年代末的 10%，上升到近年的 27. 45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的 33% 左右。国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至 35% 左右。如此庞大的比重，使建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋，急需改良建筑设计来改善这一状态。

2、高耗能建筑比例大，加剧能源危机。目前，我国已建房屋有 400 亿平方米以上，属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到 2000 年末，我国建筑年消耗商品能源共计 3. 76 亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的 27. 6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放已经达到了 25%。低碳环保的建筑设计可以解决这个问题。

3、我国建筑节能状况落后，有待改善。在 20 世纪 70 年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水平远远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3. 5 ～4. 5 倍，外窗为2 ～3 倍，屋面为3 ～6 倍，门窗的空气渗透为 3 ～ 6 倍。现在，我国的采暖耗能约为欧洲国家的 1. 5 倍。因此，与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的 3 倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。

四、低碳设计理念应用于高层建筑设计的策略分析

1、优化建筑位置及朝向设计

高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响，容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量。从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大的益处，对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理，合理地确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。不同朝向、不同季节，建筑物所得到的太阳辐射热能量不同，热损失也不同。尤其是在冬至前后，由于太阳高度角低，房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。

2、优化围护结构墙体设计

（1）外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重。因此，围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料，目前在寒冷地区常用的墙体做法有: 页岩陶粒混凝土空心砌块、黏土空心砖与实心砖复合墙体黏土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，由于材料层次布置不同，所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更好些。

( 2) 高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板( 舒乐板、PG 板) ，岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年，多则上百年，材料的应用与建筑整体的寿命应同步。轻质的外保温复合墙体存在以下不足之处: 抗震能力差、易松散、与结构构件结合不好、整体性能差; 不能承受外部装修贴、挂荷载，如: 贴石材、安装装饰构件等; 不能承受有振动的凿刨装修，如: 剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥; 墙表面易出现裂纹。除此之外，复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入，墙体内容易造成冷桥，是保温、隔热的薄弱环节。据测定，高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的 5% ～ 13%，因此，应引起设计者重视，采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。另外，高层建筑护墙体耗能较大，占整个建筑耗能的 25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，体形系数越大耗能越多，国外的一些高层建筑造成圆塔形，比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼都是圆型或椭圆形，我们知道，相同的面积，圆的周长最短，这样使建筑外露面积较小。因此，基于能量损耗的考虑，高层建筑的形体变化不宜过多，也不宜复杂。

( 3) 高层建筑的风环境是影响建筑耗能因素之一。在冬季，风力对建筑的热损失很大，增大冷空气的渗透量，使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当，墙体内部易产生冷凝水。因此，建筑保温材料的选用以及建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。

结语

我国作为世界能耗大国，对于发展可持续发展的生态建筑，减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑低碳设计是养活建筑能耗的有效方法，同时也是节约经济的方法。因此，作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对低碳进行优化设计，充分利用我国现有的自然条件，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘低碳潜力，从而实现节约能源，减少能源消耗。相信在不久的将来，低碳建筑事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。