低碳建筑设计中易忽视的问题及项目设计思路

朱雪岩

（上海同建强华建筑设计有限公司，上海 200092）

0 引言

近年来，低碳节能概念在社会上得到了普遍认同，人们的节能环保意识正在逐渐增强，建筑设计也迎来了设计思想的更迭，低碳成为建筑设计界的热门词汇。与任何新生事物一样，低碳设计在正确的执行道路上充满波折，如今，低碳建筑设计具体指的是什么，怎样做才对，要做到什么程度等，还存在不小的争议。

1 低碳建筑、生态建筑和绿色建筑的内涵和异同

低碳建筑是指能耗低、对环境污染小的建筑。低碳建筑的理念既反映在建材生产环节，也反映在施工运输等环节，保证建筑建设的低能耗、低污染、低排放、重环保。在建筑建成使用时，折算下来的碳排放指标也较低。在建筑完成使用后的拆除，依然可以达到上述“三低一重”。低碳建筑的衡量标准是建筑的全生命周期碳排放。

生态建筑是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段，合理组织建筑与其他相关因素之间的关系，使建筑与自然环境之间成为一个有机的生态结合体。同时，生态建筑具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住环境舒适要求，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内能够节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共处的高质量建筑[1]。

上述3个定义的基本内涵相同，互有补充，各有侧重和不同之处。这3个定义对于建筑设计师的现实意义在于，从3个角度审视了建筑设计是否是真的实现绿色生态低碳，并从环境到建筑自循环再到建筑的全生命周期碳排放进行考虑，以免偏向任何一面。建筑设计师可以清晰地在设计创作中贯彻相关理念，避免为了建筑某个阶段或某个方面的低碳设计而忽视了其全周期的整体低碳设计，例如，某些建筑设计师集中注意力控制建筑使用期的碳排放，而忽视了建设期和拆除期的碳排放。

2 低碳建筑设计的现状

建筑设计从定性地考虑建筑能耗问题，到开始定性定量地计算建筑节能，直到如今低碳建筑评分指标越来越细化。在我国，低碳建筑设计走过了一条快速发展的道路，但直至今日，我国还没有专门的低碳建筑设计规范，低碳设计概念和相关要求在建筑设计规范中的体现主要集中在国家或地方的绿色建筑评价标准、国家或地方的节能建筑设计规范这两大规范之中。因为没有具体的低碳建筑设计规范指导设计工作，加上建筑设计思潮发展变化太快，广大建筑设计师在落实低碳设计时，既没有具体规范指引，又缺乏足够的案例研究，更多基于设计师个体对于低碳设计的认识，由此而产生了良莠不齐的设计结果，造成了不少的设计误区和错误。

3 低碳建筑设计中的误区或常见错误

3.1 没有因地制宜地进行低碳建筑设计

不同地区有其本身固有的气候地形特点，建筑设计师往往没有仔细研究，而直接引用了在其他地方能够成功，但实际上与本地环境不相符的设计。

地源热泵技术是在20世纪初期提出并逐渐成熟的地下浅层能源利用技术，通过输入少量的高品位能源（电能）实现由低品位热能向高品位热能转移，具有只消耗1 kW·h能量就可以得到4 kW·h以上热/冷量的优势[2]。地源热泵技术在欧美国家被广泛使用，按理说，我国也应顺理成章地广泛引进，但实际上在我国的很多地区是不适合采用该技术的。因为地源热泵技术依赖于地热和水资源，而这两项资源在我国很多地方都较为匮乏，若盲目广泛使用地源热泵技术会造成地热和水资源的进一步减少。当这地热和水资源减少时，为了弥补损失，必然会增加其他方面的碳排放。

木材是建材中的一个大类。在林木资源丰富而建筑较小型、房屋需求量不是特别大的地方，因木材可以快速再生，所以其生产符合低碳理念（虽然木材建筑不一定低碳，因为还涉及节能、维护消耗等，和地理气候条件等密切相关）。但是在我国，林木资源并不丰富，房屋的需求量大，自有林木资源的再生速度远抵不上其消耗量，同时，林木的种植养护也需要大量的高碳能源，因此我国的木材生产属于高碳产业。

3.2 低碳设计时只聚焦于使用阶段

如今不少建筑设计师只关注建筑使用阶段的碳排放，而忽视其他阶段的碳排放。建筑全周期的低碳排放为：建筑全生命周期总碳排放=生产施工碳排放+使用时期碳排放+拆除时期碳排放。其中，生产施工碳排放=建材/设备生产碳排放+运输碳排放+施工安装碳排放，建材/设备生产碳排放=建材设施上游厂家碳排放+自身生产碳排放。

根据目前情况推算，建筑在使用时期碳排放约占全生命周期的70%~90%，但其他阶段也不可忽视，尤其是当建筑施工阶段的碳排放达到25%以上时，必须引起建筑设计师重视。同时，施工阶段过高的碳排放，往往还说明获得这些生产物资的潜在实际碳排放远大于目前得到的碳排放数据，因为建材和设备在生产上游获取原材料阶段的碳排放和未来为了修复环境而需要付出的碳排放被忽视了[3]。

常见的典型设计错误有：建筑设计师为了满足当地政府的一些指标要求，如广泛使用太阳能光伏板，因而无视日照、建筑朝向是否恰当，在建筑外立面或屋顶安装光伏板。但是在此过程中，建筑设计师并没有计算光伏板生产时产生的碳排放（获取硅材等原材料和生产加工设备时的碳排放）和建筑使用期节约的碳排放比值。若不能高效使用低碳节能技术，实际上就等于额外产生了这些技术产品生产过程中的碳排放，增加了社会碳总排放量。

4 建筑设计师在具体项目低碳设计中的中心思想和思路

4.1 低碳建筑设计的中心思想

（1）深刻理解各项节能低碳技术和产品，因地制宜，具体问题具体分析。

（2）建立基于全周期低碳排放的建筑设计理念，精算各项低碳技术产出投入比，计算公式为：低碳技术产出投入比=使用该项技术建筑全周期节约的碳排放/（使用该技术的建材/设备生产碳排放+拆除阶段的碳排放）。建议以该比值不小于2作为该技术可以考虑使用的底线。

4.2 低碳建筑设计的思路

4.2.1 因地制宜利用自然因素

建筑设计自始至终是人与自然的协调问题，低碳设计可以且完全可以利用好的自然因素有阳光、自然通风和当地的物产。

（1）低碳设计中阳光的应用。太阳是地球大部分能量的来源，太阳能是当前建筑应用最广泛的新能源，在建筑物光能充足的部位放置光伏板，吸收光能转化为电能，既可利用太阳能来替代建筑物一部分电能，也可以将该电能并入配电网。除此之外，将太阳能作为建筑光源的利用也是非常重要的。设计中应努力把光线引导到建筑空间内部，光线的引入不仅可以解决建筑采光问题，也可创作出良好的建筑空间效果，如建筑大师安藤忠雄的作品——光的教堂、古埃及阿斯旺的阿布辛拜勒神庙等。光线引入既可以是直接引入，也可以是间接引入，如通过中庭等空间直接引入光源。同时，还可利用相关技术在建筑中引入光线，例如，在日本的地下空间开发中，常用光导纤维或者多重的镜面将室外光引入建筑地下空间，既节能，又打破了地下空间固有的压抑感。设计中利用好光线，既要考虑光线对于建筑单体的影响，也要考虑建筑群体互相之间的影响，控制建筑间距、建筑走向、与周边环境的关系等，以保证建筑单体充足的日照和采光。用自然光能代替人工照明，实现人与自然的和谐共处，使之创造出建筑空间的艺术性，减少建筑碳排放，这是建筑设计师首先要考虑的问题。

（2）低碳设计中自然通风的应用。我国古代有天人合一的建筑设计理念，因此，我国的古典园林院落均具有通风良好的特性。如今，在现代建筑风潮的更迭下，天人合一理念在建筑设计界逐渐被淡忘。建筑设计普遍优先采用空调新风系统而非自然通风（在超高层建筑和某些特殊高层建筑中，因技术原因，只能采用空调新风系统）。从建筑外立面设计角度而言，采用空调新风系统没有了开窗对立面的影响，可以简单地处理外立面，设计时候比较方便，但是若深入分析，现代建筑也能做到兼顾外立面和自然通风。利用好自然风，将极大地减少暖通空调的能耗。利用自然通风应用减少能耗的例子如下：①合理利用中庭，利用热浊空气上升的原理，从建筑上部把热浊气排出。②为建筑设置必需的层高和净高，改善气闷的感觉，减少空调使用。③商办类公共建筑采用变制冷剂流量多联式空调时，外机位置若较闭塞，在设计时，上下楼板可以预留通风口，形成拔风效应，减少空调外机负担也避免了空调机老化更新的碳排放。

（3）低碳设计中当地物产的应用。如果建筑所在地有特定的可作为建材的物产，都应将其评判为低碳物产。低碳物产对于节能的作用显而易见，但这需要建筑设计师具有创新精神。例如，日本建筑大师隈岩吾在他的设计中利用了日本林木多的特点，使用木材和竹子作为建材，完美地结合了建筑的生态低碳性和美学性，提出建筑要力求突出当地文化和特点非常值得肯定。隈岩吾近期的作品——东京奥运主会场，原设计团队是著名的扎哈团队，设计非常现代，采用了3D造型金属板，但造价昂贵超支严重，东京奥委会被迫换隈岩吾团队作为建筑设计单位，最后作品就是现在的以木结构观感为特色的场馆，造价不到扎哈设计的一半。另外一些如东京奥运会新闻发布厅等配套建筑，直接采用了装配式木结构，更是用后即可拆除回收，充分体现了低碳设计原则。

扎哈团队和隈岩吾的设计在这个项目中，虽然提供了一样的功能，不分高低的艺术性，或许使用期间的碳排放也是一样的，但如果考虑建设过程和回收过程，显然前者是高消耗高造价，后者是低消耗低造价。扎哈团队的设计，为了外形炫酷而付出了高碳的代价，从低碳的角度出发不值得推崇。

4.2.2 从易做起，深刻理解新技术产品优缺点

对于在建筑所在地具有优势的低碳材料，一般可以考虑尽量使用。因为这往往意味着更低的运输碳排放，更低的生产碳排放（在如今环保政策严格的背景下，低生产成本一般意味着得到这些产品的碳排放较低）。

对于各种新兴低碳产品，必须清楚它们的优缺点才可使用，尤其是这些产品不在有关建设主管部门经过论证推广的新材料新技术目录上。如前文所述，地源热泵、太阳能的不当利用等，都是因为没有充分理解技术产品的优缺点和适用性。建筑设计师应以身作则，多研究应用建设主管部门经过多次论证推广的产品技术。

4.2.3 保持低碳设计的简洁性

低碳设计的简洁性，不是极简主义，而是体现了最少碳排放得到同样功能的建筑或构筑物。在东京奥运场馆设计中，隈岩吾的设计相比于扎哈团队的设计较为简洁。北京冬奥会首钢赛区场馆设计，充分利用了当地的老厂房，没有推倒或给它们挂上各种现代的外立面，保留了建筑原貌，不做额外雕饰，这种设计较为简洁。北京冬奥会首钢赛区场馆的设计，无论是建材使用，还是施工、运营直到以后的再利用，都秉持了最低碳排放的原则。同时，建筑物的历史印迹被留存，体现了沧桑的时间感，艺术性也弥足珍贵。

设计的简洁性还意味着建筑设计阶段就要选择排放量较小的建筑体型方案，然后再考虑低碳技术。例如，选择恰当的建筑高度和标准层面积、恰当的体表/容积比、恰当的几何形体，以及建筑窗墙比等，要慎重对待外立面装饰件的多寡、建筑的必须构造与艺术造型的高度统一等细节方面问题。方案的选型、设计中传统的一面，恰恰是低碳设计的基础，若控制好这方面可以起到事半功倍之效。

4.2.4 低碳设计要考虑人的接受度

建筑设计需要以人为本，无论低碳设计的何种技术，落实时必须考虑人的接受度。东京奥运提出了低碳口号，其场馆建设完全值得肯定，但是使用纸做的床等方案是值得商榷的，因为这些床可以回收，体现了低碳理念，但因其不够牢固，影响人的使用，让人感觉不佳，因此不值得推荐。

4.2.5 低碳设计不可无视细节措施

建筑设计中的有些措施，可能暂时无法计量碳排放的节约量，但定性分析，可以发现这些措施对低碳设计是明显有益的，因此不能无视这些措施。例如，上文中的空调外机位置的预留通风口的措施，规范并没有规定必须这样做，但根据工程经验和设计常识判定，该措施明显有利于减少碳排放，因此应该予以应用。

4.2.6 低碳设计应围绕建筑功能设计展开

低碳概念脱离不了建筑设计的母体，不能为了低碳设计而损失了功能需求。貌似满足低碳要求但不好用的建筑，因为建筑效率降低，每单位功能完成量对应的碳排放必定会增加，需要其他建筑或其他碳排放方式才能完成这些未完成的功能。

5 结语

低碳环保理念已被现代建筑设计界广泛接受，但因为建筑设计理念发展较快，相应的规范和成熟案例的推广有所滞后，建筑设计师在低碳设计中往往对低碳技术的应用和如何更好地做到低碳设计理解不深，存在流于形式的低碳设计现象，本文结合作者的工作经验，从一般建筑设计师在低碳建筑设计中容易忽视的方面做了探讨，以期为相关人员提供参考。