基于低碳理念的建筑设计应对策略

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摘要：人类生存中最重要的是环境，它是人类长久发展的基础。而建筑活动是能耗最大的人类活动之一，在使用过程和设计建造中，其对环境的影响是非常巨大的本文通过对建筑设计过程、理念、方法的分析，探讨基于低碳理念下，建筑设计的应对措施。

关键词：建筑设计；低碳理念；对策

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：

自从工业大革命以来，对化石能源的过度使用导致空气中二氧化碳浓度快速上升，由此而引发了冰川融化、海平面上升、物种濒临灭绝、疾病流行等很多问题，让我们面临着很大的环境危机。作为地球污染物排放、能源消耗的主力，建筑在建造过程、材料生产、废弃物的处理、建成后使用等全过程中都有着非常大的能耗。

一、注入低碳理念于规划设计中

人与自然进行能量信息交换的媒介是建筑。建筑师对城镇、建筑在空间上的分布以及建筑本身所做的决策对实现城市的持续发展来说非常重要，原材料的消耗、碳排放水平、能源等都将决定城市的发展模型。

2007年胜出的“Active Nature ”在巴黎OIN项目中，充分考虑利用生产能力和自然资源，保护目前现有的森林，增加农业基地在城镇的满足区域内生

图1 Active Nature概念

活的要求，通过“绿色电池”对废物和水体进行循环利用，该地域通过规划来实现未来三十年的“绿色”生活(图1)。建筑设计可持续化的基础，是合理的具有前瞻性的生态区域规划。

二、低碳设计策略

低碳设计意味着整个建造、设计、废弃和使用环节都要考虑到低污染、低排放和低能耗，对于建筑来说，在兼顾建筑的节约资源设计、可再生能源利用设计和易拆除设计的同时来考虑建筑的耐久性设计。

（一）、更多地考虑建筑的环境属性

在全球化背景下，建筑师们创造出一批标志性的、具有可识别性的建筑，一种与其所建造的环境可以相对独立的商标性建筑。但是也有建筑师让建筑成为特定环境所创造出的物体，在具体环境中始终关注该环境中需要解答的问题。

“空气树”是由设计师Belinda·Tato建造的临时搭建物。在解决都市空间环境的再循环、应对城市高温环境的长期命题下，设计师有效地进行了尝试。“树”由可再生轻质材料制作，能够很容易地移动和拆卸到其他地方。“树”的内部，通过各种攀缘植物和喷水管道如常青藤、忍冬等进行空气调节，净化空气，吸收二氧化碳。通过其冷却系统，“树”的内部气温可以下降至比街道其他地方低8-12度，从而使得大多数城市中心出现的热岛效应有效减轻，还可以为居民提供休闲避暑场所。在能耗上实现自给自足的同时，通过顶部安装太阳能电池板，“树”产生的多余电量还可以输送给电力公司，并将所获利润用于建筑维护(图2) 。

图2 改善环境的空气树

（二）材料的多层次开发与高效利用

1、材料的高效利用

首先，对材料的特性充分利用，将建造和材料性能紧密的结合起来。其次，室内和建筑设计一体化，可以减少不必要的材料损失与能耗，减少构成建筑系统的要素。采用低材耗、耐久性好、高性能的新型建筑体系，比如可再生、自重轻的钢结构构件，可以减少施工周期和施工环节，便于现场拼装搭建，减少施工现场的材料浪费，节约施工成本，并使废弃材料形成的污染有效降低。使用集装箱和纸管结构构成的Papertainer Museum，考虑到了在建筑拆除后的材料回收再利用，从而使整体的生态影响减小(图3)。

图3 可回收利用的博物馆

控制体形系数，可以有效地降低物理能源投入，节省维护用材。在Dymaxion住宅设计中，使用了近似于球形的外观完美地控制了体形系数，张力杆弯隆技术，并且使维护体系和结构体系合二为一，在免去了二次装修的材料消耗的同时，还节约了能源，实现了美观与节能并存。(图4) 。

图4 Dymaxion住宅

2、绿色建材的使用

建筑与设备管材的生产、建筑物的建设和建筑物的装修是建筑大量产生污染与能耗的环节。大多数的建筑材料对环境都会产生不利的影响，如人造板材有大量甲醛挥发，新鲜加气混凝土会吸收氧气。在我国的城市中，建筑多数使用的是钢筋混凝土结构，而水泥是高污染、高CO2、高耗能排放的建筑材料，每建成1m2的钢筋混凝土建筑会产生300-400 Kg的CO2，而且在混凝土拆除物中还会造成难以处理的废弃。如果材料使用的不恰当，在维护以及后期的使用上会产生很多的问题。

（三）、屋面的节能设计与构建立体绿化网络体系

目前比较常见的屋面的保温隔热设计的方式是架空屋面、覆土种植屋面、蓄水屋面等。还有一种方式是墙体垂直绿化和屋面绿化相结合，在调节屋面及室内温度，净化空气，缓解城市“热岛效应”同时，还可以充分利用雨水、美化建筑、遮挡东西向日晒。

大阪的Mamba Park是一个集办公楼和购物中心的综合建筑体，建筑巧妙地将花园和楼层结合在一起。设计师借用“峡谷”的理念，将建筑设计得宛如一个斜坡公园，从街道地平面上升至高层楼中，打破了室内外的空间界限。精心设计的多层次屋面绿化，使冷清的商业空间活跃起来。建筑上的植物每天都在生长，每天都在改变建筑的样子，给人以全新的感受。(图5)

图5 大阪Mamba park

（四）、建筑形式与能源消耗

1、形式与气候相适应

建筑师柯里亚设计出常常随气候演变的建筑形式。在干旱的地区采用水体院落；在湿热临海的地区采用“管式”住宅，产生了直接反映气候性的建筑形象。剖面设计中利用烟囱的拔风原理，实现对室内微气候的调节（图6)。适宜的建筑形式，减少对空调系统和机械通风的依赖，可以节约电能，为人们提供更高的舒适感。

图6 管式住宅

门窗是护结构中隔热保温的薄弱环节。公共建筑中大量采用玻璃幕墙，减少了可开启的窗扇，这样做在取得空间效果和独特的造型的同时也带来了光污染，使得能耗增加。因此，在满足采光的前提下，采用铝制窗框、多种遮阳技术和中空隔热玻璃，采用较小的窗墙比，对降低在建筑运营中的能耗起到了重要作用。在公共建筑中以人工照明为主的，将功能空间和采光形式有机结合，还能够取得独特的空间效果。(图7)

图7 休息空间

2、墙体的构造形式与太阳能的利用

影响建筑物节能指标的关键是建筑物的护结构。建筑物的墙体保温性能的好坏，是目前建筑界节能开发的关键。墙体的材料、颜色、构造方式都会对建筑的能耗产生影响。

伦佐·皮亚诺开创了建筑双层表皮以后，在全世界大量的办公建筑中都运用了这一技术进行节能化设计。在新材料新技术的使用开发中，建筑的护结构渐渐从能量损失的系统变为吸收能量的系统。瑞士的Domat/Ems生态节能住宅墙体采用的TWD复合型材料，既可以在冬季吸收太阳能，又可以在夏季阻挡热辐射，环境适应性非常高。

三、综合利用可再生能源

建筑的低碳化发展建设依赖于多种技术手段。在高度节能设计的同时，发展可再生利用能源、优化能源利用方式、新技术新材料的应用和开发，也起到了关键的作用。

（一）、可再生能源的综合利用

在建筑全寿命周期内，充分考虑能够再生的非化石能源，包括太阳能、风能、生物质能、水能、海洋能和地热能等，满足环境和建筑之间的辨证关系。太阳能的利用正在成为常规的能源利用手段。

（二）、节能系统的选择

由于建筑的能源消耗性存在地区差异性，所以根据不同地区的特点应该采取不同的能源利用方式。比如北方城市中采暖能耗在总能耗中所占比重较高，对煤炭有很大的消耗量，必须考虑在大量缩减碳排放，寻求开发新的替代能源的同时加强保温设计。

（三）、新技术开发

1、建筑成为环境调节器

如果人工的建筑物在可以同步改善现有的自然环境的同时利用可再生能源和降低能耗，那将是一举两得的事情。日本的“零排放住宅”所用的装饰材料“TAFCLEAR-E”超亲水涂料涂在外墙表面的可以起到净化空气、墙体自净的作用。涂料中的“光解酶”成分，能够分解大气中的氮氧化物，并且经过太阳照射后能够释放出活性氧。这种像自然界的生物一样能够“呼吸”的建筑，让我们看到了在低碳设计的道路上，技术和理念的相辅相成。

2、水体开发利用理念“变废为宝”

考虑水的循环使用、节水设计和分类使用，加强水体处理运用在景观灌溉用水，降低城市污水处理的能耗，从而降低城市耗水量，减少对水源的污染的污水排放量，达到减排节能的要求；在全球水资源的缺乏问题上，将水环境系统设计与节水策略有机结合起来。室外的铺装注意水体的蒸发、循环、利用吸收，减少热岛效应。

总之，低碳经济核心在于制度创新和产业结构、人类生存发展观念的根本性转变以及减排技术和能源技术创新。中国的现代化、城市化进程还可能要持续很长的时间，只有避免用孤立的眼光看待污染、交通、能源、建筑等问题，选择节能减排的低碳发展模式，建立建筑的低碳排放体系，考虑整个生态系统的协同合作，并且在建设过程的每一个环节注重降低和有效控制建筑的碳排放，才能使得城市发展中的各种问题有效解决。

参考文献

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