论低碳建筑的意义及研究方向

刘茂茂

摘要：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。本文讲述了低碳建筑的意义及其研究方向。

关键词：低碳、建筑、意义、研究方向、生态设计

Abstract: low carbon building is in the building materials and equipment manufacturing, construction and building use whole life cycle, reduce fossil energy use, improving energy efficiency, reduce carbon dioxide emissions. This paper introduced the low carbon building and its research direction of meaning.

Keywords: low carbon, building, significance, the research direction and ecological design

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

一、低碳建筑的意义

建筑能耗一直在社会总能耗中占有较大比重。研究表明，我国建筑能耗惊人，建造和使用建筑直接、间接消耗的能源占到全社会总能耗的46.7%。另外，建筑中采暖、空调、通风和照明等方面的能源都参与其中，碳排放量很大。在引领世界新潮流的低碳世博映照下的中国城市节能，却是一块“大短板”。目前，在中国城乡430多亿平方的既有建筑中，达到节能标准的仅占5%左右，而新建筑有90%以上属于高能耗。许多强制性的建筑节能设计标准虽然制定出来，但是这些标准的执行率还比较低。不少地方追求奢华成风，大量使用远距离的高档原料，造成建筑能源和建筑材料的浪费。低碳建筑的终极目标是节能和低排放，这里的“节”与“低”，不一定要使用很多高科技，它不仅仅是环境绿化那么简单，也不等同于造价昂贵，更不是简陋难看。因此，应尽快建设绿色低碳建筑项目，实现节能技术创新，建立建筑低碳排放体系，注重建设过程的每个环节，有效控制和降低建筑的碳排放，使建筑物有效地节能减排并达到相应的标准。毫无疑问，发展低碳生态建筑是顺应气候变化带来的全球变暖，改变建筑能耗特征，促进低碳时代到来的可持续发展的建筑类型。

二、低碳建筑的研究方向

1、重视开发低碳建筑技术。

打造低碳建筑首先是建设者拥有低碳的概念，再通过具体的建筑科技来实现。这些科技包括外墙、门窗和屋顶等节能技术，地（水）源热泵系统、置换式新风系统、地面辐射采暖和太阳能等新能源的开发利用。其中，新能源的开发利用包括太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗和光电玻璃幕墙等，也就是说，建筑层面的低碳设计需要围绕体现在这些方面。建筑能耗也包括人们日常生活用能，如采暖、空调、照明、烹饪和洗衣等耗能，其中又以日常生活用能最大，材料及设备生产用能次之，施工用能仅居第三。相比理念转变和结构调整，科技创新对于施工企业低碳发展作用则更加直接。具体来说，企业实施低碳施工过程，一是要通过科学的施工组织设计，实现机械使用效能的最大化，以此降低机械使用带来的能耗和二氧化碳排放；二是要通过优化设计，促成绿色、环保、生态建筑材料和低耗能设备在建筑上的使用，以及低碳、零碳建筑产品的最终实现；三是要通过技术创新、工艺创新，在科学可行的范围内有效地节约建筑原材料，尤其是钢材、混凝土和周转材料的使用；四要广泛推行工程项目的标准化管理，进而达到安全优质的目标，避免低品质的建筑产品带来更大的浪费。

2、重视建筑节能，发展低碳经济。

建筑节能是低碳化的关键，是实现低碳化的重要途径之一。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。节能建筑是指按节能设计标准进行设计和建造、使其在使用过程中降低能耗的建筑。节能建筑中最关注的就是外墙保温技术，它是通过在外墙体上增加导热系数小的材料，使墙体达到保温隔热的效果，使室内冬暖夏凉，从而降低能源的损耗。从最初的绿色到生态，到可持续发展，到现在的低碳，是一脉相承的。节能低碳要有应用新技术的系统观。在我国，几乎可以看到全世界的所有节能新技术，可惜的是我们没有把它们用好。低碳不是一个点问题，而是要通过全过程去实现。建筑与人一样，有一个完整的生命过程。从项目定位到后续的运营维护，具体包含10个过程：项目立项、方案制定、初步设计、做施工图、工程及产品招投标、施工、系统调试、工程验收、试运行、运行维护。参与主体涉及到业主方、设计单位、施工单位、物业部门，还有租户和用户。然而，在这10个过程中往往可能存在参与主体脱节的现象，最后体现出来的问题就是大量消耗能源。节能的判断应有科学数据，行业的进步和科学技术的发展可以做为节能的判断依据。系统的节能设计要求整体协调平衡，从分析多方面的影响因素出发，以最低的投资、最简化的手段完成并达到节能设计目标，这就是建筑节能设计定量化的思路，并通过低碳、节能来实现经济收益，进而推动产业进步。

3、坚持科技创新。

要发展低碳建筑，科技创新有着举足轻重的地位。一直以来，建材产业都被认为是高能耗、高污染的产业。它的高能耗有三大原因，即结构不合理、单位耗能高和总量增长快。因此，节能可以从调整产业结构、降低单位能耗、控制总量增长过快等几个方面进行，而结构调整又是降低行业综合能耗的最重要途径。低碳建材就是低能耗、低排放、低污染、追求绿色GDP的建材产业发展模式。国际上公认的低碳经济产业体系包括低碳产品、低碳技术、建筑节能、工业节能和循环经济、资源回收、环保设备和节能材料等。其中不仅大到包括了所有建筑材料的就地取材、无铅化设计、太阳能和日光利用、防噪声和振动对策，而且小到电梯的节能、低辐射玻璃、既能蓄热又能散热的天窗，甚至是能根据二氧化碳浓度控制新风量等技术。可见，建筑节能的一个关键环节就是新型节能建材的使用。新材料产业包括新材料及其相关产品和技术装备，具体涵盖了新材料本身形成的产业、新材料技术及其装备制造业、传统材料技术提升的产业等。与传统材料相比，新材料产业具有技术高度密集、研究与开发投入高、产品的附加值高、生产与市场的国际性强，以及应用范围广、发展前景好等特点，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济、社会发展、科技进步和国防实力的重要标志，世界各国特别是发达国家都十分重视新材料产业的发展。

4、低碳建筑与生态建筑的设计结合。

低碳生态建筑是指与周边生态环境和谐共生，具有较低的温室气体排放的建筑。它的衡量与评价是以温室气体排放和与周边环境协调为标准，以最大限度地节能减排为主要目的。低碳建筑与生态建筑的设计结合应注意以下几个方面。

1）平衡土方

由于城市土地的转移和回填困难，在理想运距内的弃土场又极为缺乏，剩弃土方容易造成环境负荷问题，同时造成运输、处理剩弃土方需要耗费大量能源，导致CO2排放的增加。因此，建筑设计前应慎重考虑地形地貌变化设计与地下室开挖，获得最佳的挖方填方平衡方案。大规模开挖地下室或自外地运土填方来改造地形，是不利于土方平衡设计的。采用透过地形变化设计将部分挖土方回填于基地造景的方法，可达到土方平衡的目的。

2）考虑各方面因素合理设计建筑。

利用场地自然环境条件，合理设计建筑体形、朝向和窗墙面积比，使建筑获得良好的日照、通风和采光。分析建筑的总平面布置，建筑平、立、剖面形式，太阳辐射、自然通风等对建筑能耗的影响，在冬季最大限度地利用日照，多获得热量，避开主导风向，减少建筑物和场地外表面热损失；夏季最大限度地减少得热并利用自然通风来降温冷却，以達到节能减排的目的。因此，建筑的节能减排设计应考虑日照、主导风向、夏季的自然通风、朝向等因素。

3）植物景观设计。

植物的光合作用能产生大量O2，同时吸收大量CO2，在建筑周边种植植物，提高绿化率对于建筑的减排效果巨大。植物景观设计除了能够吸收CO2，直接减排外，还具有杀菌、除尘、降噪、挡风、遮荫、涵养水源、净化水体等间接减排的作用。植物配置上考虑常绿、落叶乔木与常绿、落叶灌木相结合的方式。

4）发展生态屋顶和墙面绿化系统。

生态绿化对于CO2具有固定效果，同时可增加屋顶与墙面的遮阳能力与隔热能力。生态屋顶具有反射、隔热和蒸腾作用，不仅可为房屋提供隔热、保温效果，还可形成集雨水系统及为生物提供栖息地。墙面绿化可以有效降低墙面表面温度10℃～14℃，室内更可以降低1.8℃～2.5℃，从而有效降低空调负荷，节能减排。

三、结束语

总之，生态建筑代表了二十一世纪的发展方向，从全球可持续发展的观点来看，提倡各种建筑生态技术的应用，发展低碳绿色生态建筑，有助于推动全球生存品质的改善。对于发展中国家，加大低碳绿色生态建筑的研究，推进建筑的生态化，无论从环境的角度、能源的角度或是可持续的角度都将有重要的现实意义。