文／郭蘭乾 通標標準技術(shù)服務(wù)有限公司 廣東深圳 518129

引言：

隨著人們環(huán)保意識的逐漸提高，低碳環(huán)保理念已經(jīng)成為大眾廣泛關(guān)注的重點話題，并且向各行各業(yè)延伸，尤其是建筑行業(yè)。怎樣將“低碳”理念與建筑設(shè)計融為一體，實現(xiàn)節(jié)約能耗，控制污染物排放，降低工程建設(shè)對周邊環(huán)境造成的不良影響，是建筑設(shè)計亟需解決的主要問題。為了符合低碳、綠色、環(huán)保的發(fā)展需求，設(shè)計人員應(yīng)該加大環(huán)保材料的應(yīng)用力度，將低碳理念作為核心，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制能源消耗，保護生態(tài)環(huán)境，確保建筑設(shè)計目標與低碳理念保持一致。

1.建筑設(shè)計納入低碳理念的重要性

能源消耗過度，加之大氣污染越來越嚴重，導致全球氣候變暖，極端天氣頻發(fā)，南北極冰川也出現(xiàn)融化跡象，引發(fā)全球關(guān)注，各個國家開始通過規(guī)劃碳排放以促進“碳達峰、碳中和”理念的落實?！笆奈逵媱潯敝校覈岢觥皣疑鷳B(tài)文明建設(shè)新進步”的主要目標，并做出2030 年以前實現(xiàn)碳達峰、2060 年以前實現(xiàn)碳中和的承諾。氣候越來越惡劣，使得社會發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)，成為全人類需要解決的環(huán)境問題，建筑行業(yè)則成為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，建筑規(guī)劃及后期設(shè)計過程中，應(yīng)該充分融合低碳理念，強化本行業(yè)內(nèi)的低碳環(huán)保觀念，由思想意識層面做出轉(zhuǎn)變，將低碳理念作為行業(yè)發(fā)展的核心，在所有環(huán)節(jié)貫徹落實，關(guān)注長遠利益，以發(fā)展的眼光看待問題。中國建筑節(jié)能協(xié)會于《2022 年中國建筑能耗與碳排放研究報告》中提交的數(shù)據(jù)信息顯示，僅2020 年全國建筑全過程的碳排放已經(jīng)達到50.8 億噸以上，并且已經(jīng)超過全國碳排放量的一半以上[1]。所以，由低碳環(huán)保視角出發(fā)，建筑行業(yè)若想實現(xiàn)節(jié)能發(fā)展目標，優(yōu)化規(guī)劃方案及完善設(shè)計圖紙是其中的關(guān)鍵所在。作為建筑設(shè)計人員，應(yīng)該深入了解國家現(xiàn)行環(huán)保政策，加大環(huán)保技術(shù)的推廣力度，在建筑規(guī)劃設(shè)計理念中結(jié)合低碳設(shè)計及節(jié)能環(huán)保思想，為建筑行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

2.基于低碳節(jié)能理念下的建筑設(shè)計技術(shù)

2.1 地源熱泵技術(shù)

隨著季節(jié)更迭，個別地區(qū)的室外溫度也隨之變化，與室內(nèi)形成明顯的溫差，但地表淺層溫度始終保持在同一水平。地源熱泵技術(shù)則利用淺層地熱，借助熱泵設(shè)備產(chǎn)生低品位熱源，滿足建筑制熱及制冷需求。此項技術(shù)不僅可以降低電能消耗，同時可以將低品位淺層地熱轉(zhuǎn)化為高品位的空調(diào)循環(huán)水，冬季寒冷季節(jié)提取低下淺層地熱實現(xiàn)建筑供暖，而炎熱的夏季則可以將熱量從建筑中提取出來并向地下釋放，實現(xiàn)制冷。

2.2 屋頂節(jié)能利用技術(shù)

于建筑物本身而言，屋頂直接接觸自然環(huán)境，受到風霜雨雪洗禮，因此設(shè)計過程中，可以考慮利用自然優(yōu)勢，提高建筑物本身節(jié)能降碳效果。如在屋頂增加通風空氣間層，利用空氣流動作用將多余的熱量排放出去，滿足降低屋頂溫度的要求；夏天氣候炎熱地區(qū)，可在屋頂涂刷具有反射作用的涂料，或者利用具有隔熱作用的建筑材料，用以降低屋頂溫度[2]。另外，屋面種植技術(shù)同樣可以起到降低屋頂溫度的作用，最大程度上控制城市熱島效應(yīng)。

2.3 門窗節(jié)能

設(shè)計建筑物門窗部分時，應(yīng)該堅持節(jié)能理念，從降低太陽輻射出發(fā)，控制熱量傳遞范圍，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，為節(jié)能環(huán)保理念打下基礎(chǔ)。陽光照射進建筑內(nèi)部通常需要由窗戶進入，設(shè)計過程中，可通過遮陽處理的方式減少陽光照射，減低輻射傳熱。窗戶主要包含鑲嵌材料、窗戶框架以及扇形材料等部分，選擇材料時可將窗戶基本結(jié)構(gòu)作為根據(jù)，將節(jié)能材質(zhì)作為主要目標。最常見的節(jié)能材料有塑鋼及隔熱鋁合金者兩種，結(jié)合中空玻璃以及具有熱反射作用的玻璃材質(zhì)，有效隔絕太陽光帶來的熱輻射。另外，玻璃窗密封過程中，可以利用具有良好密封作用的材料來控制滲透量，從而實現(xiàn)保暖、隔熱的目的，在保證采暖需求的同時減低能源消耗。

3.低碳理念下的建筑設(shè)計存在的問題

建筑設(shè)計中融入低碳環(huán)保理念已經(jīng)獲得一定效果，但由整體目標而言，仍需要強化環(huán)保理念的落實，推動環(huán)保建筑材料大范圍普及應(yīng)用，持續(xù)針對節(jié)能技術(shù)進行創(chuàng)新。建筑設(shè)計與低碳理念相結(jié)合，是將減少碳排放作為主要目標，用以滿足環(huán)保需求，達到低碳建筑設(shè)計要求。以上發(fā)展目標均需要通過優(yōu)化低碳建筑設(shè)計體系完成。但現(xiàn)階段國內(nèi)仍不具備完善的低碳建筑設(shè)計體系，需要加強新型施工技術(shù)、清潔能源及環(huán)保建材的研究及應(yīng)用。與此同時，建筑環(huán)境及空間設(shè)計層面，存在諸多不足之處，因為成本居高不下，使得當前的設(shè)計理念無法滿足建筑發(fā)展需求，從而對低碳技術(shù)應(yīng)用造成一定限制[3]。大部分建筑單位對于建筑設(shè)計結(jié)合低碳環(huán)保理念的重要價值缺乏了解，因此設(shè)計過程中，通常會將建筑物的使用性能及外觀審美作為核心，而沒有在設(shè)計方案中體現(xiàn)低碳、環(huán)保、節(jié)能理念，不但導致建筑物使用性能背離設(shè)計初衷，并且降低了應(yīng)有的節(jié)能作用。此外，很多施工單位在工程建設(shè)過程中過度重視經(jīng)濟效益，大幅度壓縮成本支出，而忽略了低碳設(shè)計需求，導致低碳環(huán)保理念無法通過建筑施工得到充分體現(xiàn)。實際施工過程中，為了保證建筑設(shè)計能夠與低碳理念保持一致，設(shè)計人員應(yīng)該在整個施工環(huán)節(jié)中起到監(jiān)督作用，及時針對設(shè)計流程中的不足之處進行優(yōu)化與完善，為低碳理念與建筑設(shè)計的結(jié)合提供保障。

4.低碳理念下建筑設(shè)計有效策略

4.1 優(yōu)化設(shè)計

4.1.1 建筑空間布局

低碳建筑最初規(guī)劃階段，保持空間最大利用率，能夠縮小建筑面積需求。設(shè)計人員對建筑空間進行規(guī)劃設(shè)計過程中，應(yīng)對空間利用情況加以重視，通過擴大利用空間控制總建筑面積，從而降低施工階段的能源消耗。保持建筑選址合理性的同時，對周圍區(qū)域氣候環(huán)境進行實地勘驗，合理布局建筑空間，有利于構(gòu)建微型氣候。充分考慮低碳建筑技術(shù)要求及環(huán)保特征的情況下，合理規(guī)劃設(shè)計外部空間，諸如栽種適宜的花草及樹木，提高綠植覆蓋率，不僅能夠起到遮光的作用，同時具有一定降噪和防塵的價值，可以使內(nèi)部環(huán)境得到改善。綠色植被與建筑本身相輔相成，建筑群體形成天然的空氣濾過系統(tǒng)，變成了“會呼吸的房子”，使得自然環(huán)境與周圍建筑融合一體。借助建筑區(qū)域相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)，明確建筑物體型、外觀及朝向，合理設(shè)計建筑物形體結(jié)構(gòu)，可以使自然光及自然風得到有效利用，最大程度上降低使用過程中的能源消耗。布局建筑物的外部空間時，可以在設(shè)計公共空間過程中融入低碳建筑設(shè)計理念，從而使其合理過渡至建筑內(nèi)部空間，在建筑周圍環(huán)境中構(gòu)建可調(diào)節(jié)的氣候緩沖帶，確保建筑物內(nèi)外環(huán)境保持平衡狀態(tài)。

4.1.2 建筑場地設(shè)計

設(shè)計建筑場地過程中，需要考慮建筑區(qū)域地質(zhì)環(huán)境及地貌特征，保證規(guī)劃設(shè)計的合理性。在此期間，將低碳建筑設(shè)計理念作為基礎(chǔ)，科學控制場地現(xiàn)有資源。設(shè)計施工場地時，結(jié)合原始地貌特征，考慮建筑場地的自然環(huán)境，有效控制施工階段的土石方量，保證資源利用與建筑設(shè)計要求相符，使建筑場地與外部空間布局保持一致。例如，結(jié)合場地原有的高低落差，合理控制建筑群之間日照間距，充分發(fā)揮自然資源及地形優(yōu)勢，滿足建筑低碳設(shè)計需求。

4.1.3 建筑內(nèi)部設(shè)計

建筑設(shè)計過程中充分融合低碳設(shè)計理念，優(yōu)化建筑內(nèi)部設(shè)計。如建筑照明及內(nèi)部通風，為了降低建筑物使用期間的能源消耗及浪費，可以充分利用自然光，重視自然風的有效利用，保證室內(nèi)空間通風良好[4]。由設(shè)計層面而言，可通過調(diào)整內(nèi)部朝向或者更改窗戶外形等方式，使自然風及自然光得到有效利用。建筑設(shè)計過程中，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計理念及方法，能夠幫助用戶控制用于照明及通風的支出，最大程度上提升低碳建筑設(shè)計應(yīng)有的價值。

4.1.4 體型設(shè)計

合理設(shè)計建筑物體型，能夠控制碳排放，同時也是落實低碳設(shè)計理念的主要途徑。在建筑形態(tài)設(shè)計中結(jié)合低碳設(shè)計理念，能夠使建筑形態(tài)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，降低對周邊自然條件的影響程度，如自然風及自然光等，有利于溫度控制，從而避免建筑使用過程中的能源浪費，促進長遠發(fā)展目標的實現(xiàn)[5]。我國各個地區(qū)氣候特征存在明顯差異，因此設(shè)計建筑風格時應(yīng)考慮氣候環(huán)境，優(yōu)化設(shè)計方案，基于低碳設(shè)計理念，為建設(shè)綠色、低碳、環(huán)保建筑提供重要基礎(chǔ)。

4.1.5 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑設(shè)計過程中，無論外墻保溫、室內(nèi)外洞口密封，或是門窗材料及屋面處理，均應(yīng)考慮氣密性，防止室內(nèi)失溫。如設(shè)計建筑外墻時，在確保隔熱保溫性能良好的同時，需要注意室內(nèi)相對濕度，有效隔絕內(nèi)外熱量，減少能源消耗。其中以石墨聚苯板、真空絕緣板、擠塑聚苯板、氣凝膠絕熱板以及發(fā)泡聚氨酯和硬泡聚氨酯最為常見，或者可以應(yīng)用熱固性改性EPS 和巖棉板，能夠起到良好的平衡熱能的作用；窗戶部分，可采用雙中空設(shè)計，窗框材料選擇鋁木組合的方式，以下框為基礎(chǔ)，通鋪隔熱墊塊，與窗臺板和內(nèi)墻銜接抹灰的位置，增加防水隔汽膜和熱鍍鋅角鋼，用以延緩熱量擴散；屋面施工環(huán)節(jié)中，可以直接在底層防水卷材上粘貼保溫材料[6]。采用由下向上的操作流程，選擇規(guī)格為LC6.0 輕、最薄30 厚的集料混凝土找坡，在冷底子油上鋪設(shè)1.2 厚耐堿鋁箔面層玻纖胎自粘性改性瀝青隔汽卷材，然后鋪保溫板，增加3 厚PE 面玻纖胎改性瀝青自粘防水卷材，鋪4 厚PE 面玻纖加強聚酯胎改性瀝青防水卷材，之后用26 厚粗砂做墊層，最后處理面層?；蛘卟捎弥参镂菝嬉约疤柲芪菝?，提高面層保溫防水性能，避免冷熱空氣過度滲透，為使用者創(chuàng)造舒適的室內(nèi)空間；封堵建筑孔洞時，可以分別在套管外包裹防水隔汽膜、耐堿玻纖網(wǎng)以及專業(yè)管道保溫棉，在室外交界的墻體位置可以填充巖棉，外墻保溫一體板銜接位置可以利用預壓膨脹密封帶或者硅酮密封膠進行處理，保證建筑密封性良好。

4.2 使用具有環(huán)保效果的綠色建筑材料

使用綠色建材能夠在最大程度上降低能源消耗，控制污染程度。當前，國內(nèi)綠色建材種類不斷豐富，設(shè)計人員應(yīng)該充分發(fā)揮綠色建材價值，擴大綠色建材使用范圍，重視材料類型及用途，由材料本身節(jié)能性、毒害性以及環(huán)保性等多個層面出發(fā)，科學選擇建材種類[7]。堅持綠色環(huán)保理念，同時需要考慮對人體健康的損害程度，盡可能應(yīng)用天然材料，如情況允許，可以選擇通過技術(shù)加工處理以及毒性低的建筑材料，將國家相關(guān)檢驗標準作為根據(jù)，合理選擇建筑材料?，F(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用的綠色建材主要包含以下幾種：

4.2.1 防水涂料

其中以聚合物水泥最為常見，尤其用于潮濕基面，能夠充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，提高拉伸強度。其次，可以選擇質(zhì)檢合格的乳膠漆，能夠提升墻體保護性能，體現(xiàn)材料本身的環(huán)保價值。

4.2.2 密封材料

以硅酮類密封膏最為常見，由于種類豐富，并且具有良好的粘結(jié)性，可應(yīng)用于不同的施工場合，如陶瓷面密封、玻璃密封以及墻壁密封等。另外，烯酸酯類密封材料，無論密封性能或是粘結(jié)性能，均可滿足現(xiàn)代建筑施工的工藝需求，因此廣泛應(yīng)用于外墻板縫或者含水周期長的建筑修復工藝中。

4.2.3 巖棉材料

巖棉材料具有穩(wěn)定的化學結(jié)構(gòu)及優(yōu)良的隔熱性能，所以在外墻施工中的應(yīng)用最為廣泛。另外，水泥聚苯板或者玻璃棉同樣屬于環(huán)保性巖棉材料。

4.2.4 頂棚環(huán)保施工材料

頂棚環(huán)保材料主要包含軟膜天花板或者吸音棉等。前者具備良好的保溫隔熱及阻燃耐火作用，不僅使用周期長，并且方便安裝，能夠最大程度上控制能源消耗。后者可以隔絕噪音污染，可以有效提升室內(nèi)聲場質(zhì)量。

此外，建設(shè)高層建筑物時，應(yīng)該加大綠色環(huán)保建材的使用力度。選擇建筑材料過程中，可將具有回收再利用價值的材料作為主要目標，以達到降低能耗，保護生態(tài)環(huán)境的目的。例如，可以將粉煤灰、煤矸石或者頁巖與混凝土相結(jié)合，或者在混凝土中加入工業(yè)廢料及建筑垃圾，以蒸壓及燒結(jié)技術(shù)制造混凝土砌塊；對于非承載作用的墻體，可以選擇纖維強化石膏板或者復合板材料。材料選擇應(yīng)遵循就近的原則，避免材料運輸過程中人力及物力損耗。要求建筑設(shè)計環(huán)節(jié)充分考慮周邊材料供應(yīng)情況，提高建筑材料性價比[8]。為了避免粉質(zhì)材料在遇風后出現(xiàn)無節(jié)制的散逸，增加空氣中的粉塵含量，應(yīng)該遵守就地取材的原則，避免運輸過程中造成揚塵或者損害公路設(shè)施。施工期間，環(huán)境污染最為嚴重的是砂石及鋼筋混凝土，使用及制作過程中釋放大量粉塵、甲醛以及氫氣，可能影響施工人員身體健康，所以應(yīng)用綠色無污染的環(huán)保材料勢在必行。

4.3 合理選用低碳技術(shù)

優(yōu)化能源利用模式的過程中，需要重視可再生能源的使用，構(gòu)建科學的節(jié)能系統(tǒng)。因為不同建筑地區(qū)對于能源消耗需求有所差異，因此建筑規(guī)劃設(shè)計期間，需要充分考慮“因地制宜”的原則[9]。假如工程建設(shè)區(qū)域處于日照充足地區(qū)，并且全年平均日照時間較長，則可以利用太陽能設(shè)備，如光伏發(fā)電或者太陽能熱水器等，但需要在設(shè)計初期便考慮在建筑屋頂、窗臺及墻壁位置安裝光伏板，使其與建筑物本身融為一體；若地勢平坦，風力充足，不僅可以安裝風力發(fā)電設(shè)備，同時可以發(fā)揮自然風作用，提高室內(nèi)空氣流通率，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度；若建筑區(qū)域靠近海洋或者湖泊，則可以充分開發(fā)潮汐能源和水資源；若地熱能充足，則可以利用地源熱泵設(shè)備建立新型中央空調(diào)系統(tǒng)，利用地下水、土壤以及地表水中的熱能轉(zhuǎn)化為冬季供暖和夏季降溫的能源。與此同時，建筑設(shè)計過程中，可以增加再生水系統(tǒng)，設(shè)置水循環(huán)設(shè)備，收集雨水及生活廢水，經(jīng)過后期處理后回收利用，使生活區(qū)域微生態(tài)環(huán)境得到凈化。

結(jié)語：

為了可以有效控制建筑物碳排放，建設(shè)更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境，建筑設(shè)計過程中，可以在原設(shè)計方案基礎(chǔ)上加入綠色低碳、節(jié)能環(huán)保理念，實現(xiàn)全面智能化的創(chuàng)新設(shè)計[10]。特別是設(shè)計過程中，應(yīng)該重視先進技術(shù)的引進，加大新型環(huán)保材料的應(yīng)用力度，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。國家有關(guān)管理部門應(yīng)該針對相應(yīng)法律法規(guī)進行優(yōu)化，為全面落實綠色低碳設(shè)計理念提供法律支持，促進低碳建筑設(shè)計全面發(fā)展。新的時代背景下，建筑設(shè)計應(yīng)該迎合時代發(fā)展觀念，通過理念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新以及材料創(chuàng)新，迎來新的發(fā)展趨勢，推動建筑行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。