淺析建筑設計中對低碳節能理念的運用

郝振中

(筑博設計股份有限公司太原分公司，山西 太原 030000)

目前，我國建筑工程項目正面對著越來越高的需求，有必要從設計方面進行創新性的調整，達到建設項目的最優升級。根據當前建筑工程項目所面對的低碳節能需求，將低碳節能的概念有效地融合到前期的建筑設計中是非常有必要的。設計者通常都要在意識到這一概念應用的重要性之后，對其應用的原理和需求有清晰的了解，采用更加靈活的、多樣化的設計方式，推動后續的建設工程項目在長遠使用中具有低碳節能特性，因此，對其進行相應的研究是十分必要的。

1 低碳節能理念下建筑設計的意義

1.1 時代和行業創新下建筑發展的必要趨勢

經濟全球化與資訊科技高速發展的今天，建筑業正面對新機遇、新挑戰。建設企業必須勇于開拓，勇于創新，才能與新時期、新產業發展相匹配。在低碳節能的思想指導下，建筑工業要加強綠色建筑、智能化建筑、數字化建筑等方面的研究與應用，研究新的建筑設計、建筑材料、能源管理等技術，以達到建筑節能、減排、環保和可持續發展的目的[1-2]。與此同時，建筑業要重視人才培養，重視產業升級，重視技術轉移，重視與其它地區的溝通與協作，促進建筑業跟上時代步伐，走上可持續發展之路。

1.2 減少建筑對資源的消耗

建筑業是一項資源消耗性行業，建設、使用和拆除過程中，耗費大量的能源、材料和人力。運用“低碳”和“節能”的概念，可降低建筑的能源消耗。比如，在建筑物中，可以利用太陽能和風能等新能源，降低對常規能源的依賴性；在建材上，可選用綠色環保，低碳，可再生的建材，以降低能源的損耗；用水與廢物2個層面上，采取節水型、分級回收等方式，達到了水資源廢物的高效使用。在此基礎上，對建筑工程項目提出新的、經濟的、環保的、節能的、可再生的、可持續發展的新思路。

1.3 促進經濟發展

低碳節能理念的應用，既能達到環境保護與可持續發展的目的，又能推動社會的發展。通過對建筑物進行節能改造，還可以減少建筑物的運行費用，增加其效益。倡導綠色、高效的建筑設計思想，對推動與之有關的行業的發展與繁榮也有積極的作用。以低碳節能為代表的建筑，應用新材料、新裝備、新技術，為建筑材料、設備、技術等，提供廣闊的發展空間。在此基礎上，對建筑設計、能源管理和環境保護等相關行業進行深入研究。開展綠色、高效的建筑設計，既有利于環境保護，又有利于社會的可持續發展，更有利于社會的發展與工業的升級。

2 建筑設計中的低碳節能設計原則

2.1 因地制宜原則

在設計低碳節能的建筑時，不能一成不變的模仿，應綜合考慮其所處的地理、氣候和自然環境等特征。在建筑設計時，必須充分了解當地的自然環境及其特點的規律性，更好地適應當地的自然環境特點。建筑節能、低碳的設計，必須對周邊環境進行適當的關注，并做到與周邊環境的和諧統一。

2.2 協調原則

滿足最基本的功能性要求，是構建低碳、高效、經濟的新型建筑所追求的目標之一?！耙匀藶楸尽笔歉纠砟?。建筑中，不僅僅是為了設計，而是為了滿足人類的基本需求；不應該為實現特定的節能和環保目標，而犧牲個體的生活質量。建筑的生命周期中，既要滿足人們對建筑的最基本的功能需求，又要從建筑的全生命周期進行考量，尤其是在房子被拆了以后，是否可以對材料進行再利用，是否會對周邊的環境產生沖擊，對環境產生危害，這是低碳節能建筑的設計思想的先決條件。

2.3 經濟原則

在低碳節能建筑的設計中，應盡量使用可再生能源，降低能源消耗。比如，風力、太陽能、地熱、降雨等可再生資源。選擇可生物降解、可再生、可回收的材料進行施工。例如：鋼鐵、水泥、木材、竹材等。在建筑全生命周期內，進行節能、低碳的設計，不僅要關注其各個方面，更要關注其全生命周期。

3 低碳節能理念在建筑設計中的應用分析

3.1 建筑選址與地勢要求

建筑物的設計中，位置是重要環節，它直接關系到建筑物的美觀和使用效果。將低碳、節能的概念融入到建筑設計中，不僅可以保證建筑位置的合理，還可以最大限度地減少對周圍環境的沖擊。進行建筑設計工作之前，設計人員應當到建筑工程施工現場進行實地勘查，充分考慮外部因素對建筑工程建設所產生的多種影響，在遵循綠色建筑設計理念的基礎上，著重考慮地勢地形、溫度、氣候條件等對建筑工程所產生的影響，并采取相應的預防措施，確保建筑工程能夠按照預期的計劃進行[3]。同時，在進行建筑選址時，要注重交通條件，盡量選擇交通方便的地方，從而便于原材料及施工裝備的運輸。

3.2 建筑環境考量與規劃設計

要想將低碳節能概念在建筑設計中的價值完全體現出來，最關鍵的一點就是要強化對建筑環境的全面調查和分析，只有對建筑建設周邊的地理環境和自然氣候等情況有全面了解，更好的進行建筑的規劃，并根據這些情況，制定出1套更加科學、更加合理的設計計劃，最終達到實現低碳節能的目的。具體執行時，設計者必須首先考慮到建設對環境造成的沖擊，并依據項目建設場地的實際狀況，對其進行總體規劃和設計。之后，在具體的設計成果基礎上，選用適當的節能措施，達到降低建筑能耗的目的。另外，要注重建筑的形態，對建筑的體量和功能布局方式進行全面研究和分析，使得建筑的構造能夠更好的與地方的氣候相匹配，同時，也能夠在一定程度上，利用自然環境來滿足建筑的功能要求，最終達到低碳節能的目的。

3.3 完善建筑平面布局

建筑平面形狀越規整，其熱橋越小，其節約能源的作用也就越明顯。強化對建筑物的規劃，也是十分關鍵的工作。首先，滿足建筑要求的前提下，減小周邊因素，選取適宜的構造型式；其次，結合建筑功能的具體要求，對柱網絡進行優化，使其在空間上更為簡潔，進而達到低碳節約的目的。再次，要注重對陽光與自然光的合理使用，采用鋼化玻璃作為屋面材質，通過反射鏡片的設置，讓自然光能夠更好地照射進來，促進室內植物的成長，達到除濕殺菌，保持室內環境潔凈度，實現低碳節能的目標。最后，在對建筑平面進行優化設計時，還應注重對屋頂結構進行優化布置，例如采用架空、蓄水、植被覆蓋等方式，將室內外的氣溫隔絕開來，以實現保溫或隔熱，并具有一定的觀賞作用。

(1)圍護結構設計。門窗結構是建筑工程項目中較為重要的1種圍護結構，設計人員也應當對其進行優化，使其具有較強的保溫隔熱能力，從而有效地解決該方面存在的散熱問題。在對門窗結構進行優化設計時，設計人員應注意對所用材料進行控制，使門窗邊框材料和玻璃材料都能夠發揮出較強的隔熱效果，防止由于材料的不足而對整體門窗結構體系的節能效益產生不利的影響。例如，在選擇門窗結構中，在選擇了玻璃材料之后，設計人員就應該將其作為重要組成部分來考慮，以提高門窗的節能效益。當然，在門窗結構的保溫節能效益優化過程中，設計人員還應注重提高整體結構體系的氣密性，對門窗結構中的各部件的尺寸進行精準設置，保證相互之間比較和諧，同時，保證彼此的連接部位的氣密性，可以被有效地控制，更好地避開可能存在的嚴重裂縫，為整體門窗結構的氣密性提供保證，防止任何參數的不正確，對整體門窗結構的節能保溫效果造成不利的影響。

在目前的建設工程中，玻璃幕墻的使用也日益普遍，為使其更好地發揮出建筑工程的節能和保溫作用，它被當作圍護結構中的重要組成部分。當將玻璃幕墻應用到建筑工程項目的設計中時，設計者應主動注意到其建造的適應性和協調性，推動其能夠更好地提升建筑工程項目的保溫效果[4-5]。在玻璃幕墻的優化設計中，設計人員不僅要注重對其所用材料進行嚴格的控制，通常還要著重從其調節功能著手，進行設計，使其不僅可以起到提高整個圍護結構的保溫隔熱性能，還可以有效地達到最大限度地優化采光通風效果，消除該方面的不良影響。例如，將自動化控制技術與玻璃幕墻相結合，也具有一定優化效果，設計者應當進行配合，保證玻璃幕墻可以獲得更加理想的最優應用。

(2)給排水系統。長時間的使用中，給排水系統也存在著比較嚴重的能耗損失和資源損失，設計人員要根據項目的實際情況，對其進行科學的規劃，達到理想的低碳節能效果。在對建筑物給排水系統進行最優的設計過程中，設計者應當主動地對給水系統中的各種參數進行最優的設計，達到最好的給水性能，并注意防止給水壓力設定太大，造成后續用水端更加嚴重的水資源損失。對于建筑給排水系統中的全部管線，設計人員也要進行最優配置，保證給排水管道的選材合適，使得整體線路更加合理，盡量減少線路長度，防止在給排水過程中發生水資源損耗。除此之外，設計者還要注意對給排水系統中水進行有效的回收和利用，達到更加理想的節約用水的目的，同時也可以防止水資源的大量浪費，更好地滿足低碳節能的應用需求。

就建筑物的機械與電氣系統而言，應選用有效、節能的機械與電器，以降低能耗、降低碳排放。如：使用節能照明設施、太陽能熱水器、地源熱泵等，將會是節能減排的重要途徑。在設計過程中，要對機械設備進行科學的布置，盡量降低能量消耗和輸送損耗。除此之外，在建筑的使用過程中，還可以采取一些節能措施，比如：定時控制燈光、空調等設備的使用時間和溫度，利用自然通風等方式，來減少空調的使用。同時，在建筑的使用中，要強化對能源的管理，對機電設備進行定期的檢查和維修，要及時發現并修復能源損失等問題，從而降低建筑的能耗和碳排放[6]。此外，為減少能耗，減少溫室氣體的排放，在建筑物的設計上，也應采取相應的節能技術。如在墻體、屋頂、地板等部位增設保溫材料。在采光上，可以通過天窗和天井等方式來實現對天然光線的有效使用，降低采光消耗。室內照明是提高建筑能耗的關鍵環節。利用節能照明、智能化照明控制等技術方法，對節能減排具有重要意義。在照明設計上，也可以依據建筑物的自然光條件，進行合理的照明布置與照明計劃，使建筑物達到更好的節能效果。另外，利用地下水源熱泵和太陽能熱水系統等可持續發展的新技術，降低常規能量的使用量?？偟膩碚f，建筑設計中，融入低碳節能理念到建筑設計中的方法是多種多樣的，這就要求從建筑空間規劃、建筑材料、建筑周邊環境、建筑機電設備及體系等各環節都要加以考慮并實施，在此基礎上，提出合理設計方案，使建筑達到節能降耗的目的。

(3)自然通風以及遮陽設計。低碳節能理念，需要我們在建筑設計的過程中，對自然條件、通風效果、采光條件和氣候特點進行充分的考量，以夏季主導風向建筑物的布置應該盡可能以南北朝向為主，并對開窗形狀進行合理的設計，利用合理的通風與光線設計來達到冬暖夏涼的效果，進而達到節能減排降耗的目的。由于光照的不同，建筑內的溫度也會有很大的差別，夏天要考慮到遮擋工作，避開陽光和熱量的照射。冬天和低溫地區都要注意保暖。

3.4 建立完善的后評估機制

要想將低碳節能的概念更好地貫徹到建筑設計中，還需要利用有關政策法規的制約和設計人員有針對性的指導，因此，構建健全的后評估機制也是非常重要的一環。建立1套具有持續性的環?？冃гu估體系，有助于指導設計者確定設計導向，進而制定出符合低碳節能需求的、高效的環保優化方案。例如，在新材料、新技術的推廣應用中，要想讓人們更直接地感受到新技術、新材料所產生的節能效應，就必須要有一系列的科學、準確的數據做支持，唯有如此，才可以提升人們的信任程度[7]。在具體執行時，要考慮經濟、環保、能耗等因素，并構建自己的數據庫，將當前市場上存在的各類物質信息，包括鋼材、水泥、玻璃、鋁制品等，同時對不同廠家生產的物質進行標注和跟蹤，快速獲得有關的數據，為制定節能減碳方案提供基礎。

4 結語

在低碳節能的背景下，建筑業的能源消耗和CO2排放都很高，開展建筑業的全流程節能減排工作，對國家的低碳發展有著深刻的影響。身為建筑設計工作者，在進行低碳節能技術的研究與實踐的過程中，要主動歸納出建筑的低碳節能設計的基本理念，并與客戶的需要相匹配，制定出適合我國國情的綠色建筑設計規劃，強化被動節能技術、可再生能源利用、本土環境設計工藝等方面的運用，并在此基礎上，建立健全后評估機制，對我國在低碳節能設計過程中遇到的困難進行綜合剖析，并尋求新的對策，創造具有地域性、文化性、時代性的可持續發展建筑，最終實現節能減排的和諧社會。