浅谈夏热冬冷地区低碳建筑技术设计要点

■ 姚利侃

0 前言

自从第二次工业革命后，人类社会进入到了工业化快速发展的黄金时期，随着对环境资源的开发利用程度的不断增大，人类社会在快速发展的同时对于生态环境的破坏程度也逐渐加大。随着资源日益紧张，各国政府将低碳式经济发展模式作为首要选择，其中以建筑工程行业最为突出。建筑行业是资源消耗的主要行业，也是使用节能技术进行节能减排效果最为显著的行业。所以，作为建筑行业的工程技术人员，要把低碳思想融入城镇的建设中。低碳建筑就是采用一定的人为手段和自然条件使生活环境更加舒适和健康，同时还要对自然资源的使用进行有效地控制，使人们向自然的索取和对自然的回报更加平衡，做到建筑与自然生态环境相适应。低碳建筑能够有效地节约土地、能源、减少对环境造成的污染等。低碳的生活方式是没有污染，生态环境比较平衡的，换句话说，也就是生活方式的低消耗、低能量、低开支。

1 当前建筑碳排放现状的分析

根据对建筑物二氧化碳排放的研究和统计数据显示，我国每建成1m2的房屋，约排放0.8t碳。建筑是资源、能源的终端用户，人类从自然界获取一半以上资源用于建筑。建筑在C O2的排放量中，几乎占到了50%，其中60%用于维持建筑功能本身上，远高于交通和工业领域，因此，打造低碳建筑是实施低碳经济战略的关键因素。为了实现节能减排的目标，一方面要从建材的生产和运输过程中开始节能减排，更重要的是从如何降低建筑的日常运行能耗，如何提高建筑的节能性能上入手。

2 当前建筑低碳技术应用现状

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，减少能源的消耗，提高能效，降低二氧化碳的排放量。低碳建筑主要存在两方面的特点：

(1)采用低碳式的建筑能够使能耗得到明显的降低。经过调查研究显示，建筑物的能源消耗一般有一半以上是在建筑的建设和使用过程中消耗的，在这一过程中还会产生34%的污染物，根据有关的数据显示，在达到同等舒适度的前提下，低碳节能型建筑的能耗能够降低70%左右。所以低碳建筑更有利于环境的保护。

(2)低碳建筑再现新型建筑艺术。传统的建筑采用的是商品化的生产技术设计和建设过程。低碳建筑强调了将本地的文化和原材料融入建筑设计之中，不违背当地的自然和气候条件，展现出本地风格并形成新的建筑美学。

要打造低碳建筑，最重要的手段是在设计阶段将低碳技术融入其中，从源头上进行控制，但在设计阶段应用低碳技术依然存在一些问题。

(1)目前大多数设计单位已习惯于以往的设计思路，为了应用低碳技术势必对建筑物的平立面造型、高度、结构、供水、供暖等各项工作都增加了难度，而且由于缺乏必要的实践经验，一方面影响了设计进度，另一方面有时也难以达到预期的节能减排效果。

(2)我国在低碳建筑领域的科技水平处于刚起步的阶段，较一些西方国家仍有差距，例如：在夏热冬冷地区进行节能设计时，由于该地区夏季制冷和冬季供暖的空调能耗高，因此既要考虑围护结构的保温性能又要注重隔热性能。但目前，可供选用的保温隔热材料不多，并且性能尚需进一步提高。

3 夏热冬冷地区低碳建筑技术设计要点简述

夏热冬冷地区低碳建筑技术设计主要分为两部分，一是内部环境设计，即通过利用建筑自然采光、外墙保温隔热手段等技术措施直接提高建筑自身节能效果的设计内容；二是外部环境设计，即通过规划设计、设备设施智能化控制等手段间接提升建筑节能效果的设计内容。

3.1 内部环境设计

3.1.1 围护结构节能设计

围护结构节能设计主要通过减少来自建筑围护结构的能量损失，提高建筑的节能效果，主要分成三个部分：外墙保温节能技术、门窗保温节能技术、屋面保温节能技术。

外墙保温节能技术主要是通过在外墙增加保温材料提高外墙热工性能。主要分为外墙外保温、外墙内保温、复合保温和外墙自保温等形式，在选用保温材料时应注意选用保温性能良好，符合防火性能要求的材料。

门窗是围护结构中能量损失最大的部位，目前，门窗的节能措施主要是改善型材的保温隔热性能和提高门窗的气密性能。当然通过采用外窗外遮阳也可有效地降低建筑的能耗，主要分为三种类型：固定窗口外遮阳、百叶式外遮阳和卷帘式外遮阳。

屋面保温节能技术在夏季能有效地防止太阳的辐射热，冬季可以阻止室内热量的散失。主要可采用在屋面加设保温隔热层、种植屋面等方法。

3.1.2 采光设计

通过自然采光设计可充分利用阳光来为空间照明，主要分为主动式和被动式。被动式存在采光不稳定、太阳直射时容易产生过亮、过热等问题，因此一般在设计过程中，通常采用主动式的自然采光设计。

为了增加日照时间，整栋楼可以设计成波浪形或弧形。每个房间要考虑窗的面积及方位。设置反射光板或光导管等自然光导入设备，建筑内装修可采用浅色调，增加二次反射光线，通过这些手段保证获得足够的室内光线，并达到了一定的均匀度，由此减少白天的人工照明，节省照明能耗。

3.1.3 用水设计

在用水设计上应同时考虑节水和水质两个方面。主要采用的方法有：选用节水型供水设施；安装收集雨水装置；专门设计小区景观用水等。

3.2 外部环境设计

3.2.1 节能规划设计

在总体规划和单体设计中，应根据建筑功能要求和当地气候情况，改善建筑外环境，包括冬季防风、夏季及过渡季节促进自然通风以及夏季室外热岛效应的控制。同时合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型、间距、层高及对建筑周围环境进行绿化设计，最大限度减少建筑物能耗量，获得理想的节能效果。

3.2.2 绿化设计

通过规定住区内绿地种植面积的比例和单位面积内乔木、灌木的种植量和配比关系，以及运用适合本地气候和土壤条件的拟生态复层植物群落的设计、种植及养护技术，结合加强使用各种垂直绿化技术和屋顶绿化技术等技术手段，达到低碳建筑环境“以绿为主”、“以人为本”的建设宗旨。

3.2.3 智能化系统设计

建筑智能化系统可对建筑内的设备进行测量、监视和控制，不仅可保证各类设备系统稳定、安全的运行，而且可在满足需求的前提下，根据事先制定的设备运行策略，优化设备的运行，减少设备开启台数和运行时间，从而节约电能，达到节能和环保的要求。

3.2.4 可再生能源利用设计

在低碳建筑设计过程中，应积极采用可再生能源技术，包括太阳能、地热能、风能等，根据建筑的环境条件和使用特点，选择合理的可再生能源类型。例如太阳能的利用要考虑日照时间和强度；城市高层建筑和郊区风力资源丰富时，可有效利用风力发电等。目前，太阳能的利用已成为较常用的可再生能源利用技术手段，如太阳能热水器、太阳能光伏路灯等。

4 结语

随着我国经济的发展和人们对生活质量的追求，低碳建筑受到越来越多的关注，在设计建筑的过程中，应不断注入低碳的设计理念，探索有效的低碳建筑技术，创造出更加适宜的生活环境，推动我国低碳建筑的发展。