低碳概念下的建筑设计应对策略

王 琳，于 谦

（1.青岛市建筑设计研究院集团股份有限公司，山东 青岛 266100；2.青岛腾远设计事务所有限公司，山东 青岛 266100）

0 引言

随着低碳与建筑设计概念的不断融合，建筑行业获得了创新的、可持续的发展方向。在低碳理念下的建筑设计不仅可以有效节约能源、保护环境，还可以低碳建设为亮点，促进建筑行业的效益提升。由此可见，低碳建筑与低碳经济也有着一定的关系，通过低碳设计理念与建筑工程的结合，体现设计环节的关键意义，才能为未来建筑发展提供新的发展方向，促进低碳城市的建设。

1 低碳概念下的建筑设计研究概念与意义

1.1 低碳建筑设计概念

低碳建筑设计是指在确保建筑质量与建筑功能的特殊情况下，通过优化建筑设计方案、运用环保材料、充分考虑到资源节约、环境保护等方面来控制建筑项目在施工及运行阶段的能耗与污染。因此低碳建筑涉及所涵盖的内容较为广泛，除了生态问题外还包括节约资金、土地及能源。一般来说，低碳建筑设计理念需要把传统和经验性的建设方案与先进科学技术相结合，从而实现绿色环保的建筑成果。此外，低碳建筑设计理念还可以充分突出绿色、低碳、环保和科技的特点，合理拓展原有建筑空间，注重先进的技术手段。从而达到节约建设用地、节约建筑用水、节约建筑材料的最终目标。

1.2 低碳概念下的建筑设计研究意义

建筑设计与规划与城市形象、土地规划、发展方向均有着密切的关系。因此，有必要加强低碳与建筑产业规划、能源利用、环境保护等的相关性。构建低碳建筑设计的相关理论基础，并进行实证分析，以选择最适合未来城市建筑发展的路径。从而塑造一个理想的、可持续的低碳建筑模式提供了思路。有效推进低碳建筑设计体系化的发展，构建完善的设计规范，并且与传统的建筑体系相结合，才能体现低碳建筑设计的作用，这也是近年来低碳建筑发展的基本环节[1]。

2 低碳概念下建筑设计基本原则

2.1 绿色环保原则

绿色建筑设计是基于现代社会乃至全球对建筑产业提出新要求，是对传统建筑设计的改进。低碳建筑设计不仅可以有效改善了室内空气质量，而且可以在一定程度上减少建筑对环境生态产生的影响。因此，通过低碳设计达到创造良好的环境是建筑设计的首要任务。例如，在当前的住宅设计中，要考虑良好的通风和照明。目前，大多数低碳建筑设计通过利用新型环保材料才降低能耗以及污染情况，同时，施工单位还将分析用户的实际需求，选择合适的朝向与孔家，实现更理想建筑空间感的展现。一些环保节能建筑也将使用吸声材料，让用户拥有更安静的室内环境。

2.2 坚持节能低耗原则

在低碳建筑设计理念下，建筑设计的目标应该是创造一个可持续的生态环境，提高用户的生活质量和健康高效的需求。因此，在建筑设计环节需要在绿色材料、资源循环、设备降能降耗方面入手，合理选择建筑材料，根据建筑空间组合的特点，选择合理的结构和施工方案，使建筑坚固耐用且便于施工以促进低碳建筑的实现。然而与此同时要确保建筑的功能性与舒适度，这就要求低碳建筑设计与环境绿化、经济和社会的协调发展。不仅要衡量建筑建设的成本，还要关注其是否符合可持续发展策略。例如我国一些大型体育场馆的设计和施工不仅减少了建筑用钢量，而且降低了建筑能耗。但由于采用了钢框架空间结构和屋面整体吊装施工方法，工期也缩短了，这也是低碳建筑设计的一种手段[2]。

2.3 功能性原则

建筑设计的最终目的是为用户提供高质量的生活环境，高质量的建筑功能对评价现代人的生活水平和追求起着重要作用。因此在低碳建筑设计在考虑环境保护的同时还需要充分遵守功能性原则，确保建筑自身所需的各项功能可以正常运行，通过建筑设计达到结构的通风、隔热和通风功能，而不是依赖于后期的装饰装修以及现代家电来实现采光与通风。

2.4 经济性原则

低碳建筑设计是一项复杂烦琐的流程需要大量的人力、物力和财力。例如：运用低碳环保建材导致施工成本提升、建筑物之间间隔加大导致土地成本上升等问题。因此，在建筑设计中，我们应该因地制宜，使用当地的材料，尽可能地节省人力、建筑材料和资金。建筑设计要周密规划和计算，注意建筑设计的客观经济规律、经济效益、使用要求和技术措施。并与相应的工程造价和施工标准相统一。除此之外，建筑设计应充分考虑周边设置，利用空地规划绿化、娱乐等配套设施，确保资源节约。

3 低碳建筑设计研究

3.1 宏观方面低碳建筑设计研究

3.1.1 建筑整体布局设计

从宏观方面来看建筑的整体布局十分重要，通过对建筑布局规划，实现各种资源的充分利用，从而有效控制环境因素，特别是确保建筑物在使用运行过程中的照明情况，优化照明条件，减少消耗其他能源。在建筑设计过程中，要进一步优化功能区划分，确保周边资源的有效利用和开发，确保建筑设计更加舒适健康。这就需要在建筑设计过程中结合能耗和成本进行科学合理的判断，尤其是对当地风向、温度、经纬度的清楚了解。这将有助于引导建筑向更有利的能源利用条件发展。此外，通过建设用地规划，部分绿化树木及周边建筑可用于生态建筑设计。建筑布局与未来的照明和通风有关。因此，为了更科学合理地进行功能区划，应确保尽可能适应当地地形条件，充分利用自然能源。例如，在建筑设计中，应尽量减少砍伐周围树木，以确保周围环境不受破坏，使建筑设计更加绿色[3]。

3.1.2 墙体布局设计

墙体是建筑设计中必不可少的部分，要是组成建筑物的关键部分。建筑设计中可以利用墙体保温实现低碳节能的目的。墙体节能主要是在墙体中添加或填充高效保温材料，提高墙体的耐热性与耐寒性。现阶段复合墙体的运用十分广泛，一般做法是使用砖混凝土或钢筋混凝土作为承重墙，并将其与隔热材料结合。一些单材料墙也可以降低能耗。墙体改造促进了新型墙体材料的发展，各种节能墙体应运而生。外墙外保温材料是一种复合保温材料，与单一墙体材料相比，其结构特点是合理的，绝缘系数高，能充分发挥绝缘材料的作用。在满足承载要求的前提下，砖墙厚度可适当减少。墙体分为承重段和防护段，中间具有一定的间隙，填充有松散或块状的无机绝缘材料，如矿渣、膨胀珍珠岩或未填充材料作为空气层。该结构具有良好的热稳定性，需要注意的是，外部绝缘要预防氧化、腐蚀和霜冻的情况。

3.1.3 建筑门窗设计

合理安排门窗的数量和比例，不仅可以使人们的生活更加舒适，而且可以实现良好的通风效果达到低碳环保的目的。因此，在低碳建筑设计中应对门窗建设加以重视：首先，窗地比例要科学。大窗户可以增加采光面积，然而建设成本与保温效果会受到很大影响，因此在窗户设计时不应盲目追求片面的利益与效果。应根据建筑位置、方向选择合理的窗地比，确保通风照明的低碳效果，同时注意确保门窗密封，避免使用时漏气散热，可以利用优质的门窗材料和门窗框提升密闭效果。其次，对于面向阳光的门窗，应在设计中添加适当的遮阳构件，如屋檐和遮阳篷。它不仅能在一定程度上减少阳光直射，保证适宜的室内环境，还能减少门窗的雨水侵蚀，防止腐蚀和老化。

该线程是衍生的会话线程，其内封装了客户端IP、端口号、Client发送的数据包等大量信息。同样，为提高性能，系统在启动时一次性生成一定数量的数据访问对象(ADO)，并放入对象池中。当程序需要一个新的对象时，如果对象池中有空闲对象，则立即返回，否则才创建新的该类对象。当一个对象不再被使用时，应该将其放回对象池，以便程序后来使用。并提供了一组方法用于与客户端通信，其原型形如：

3.2 微观方面低碳建筑设计研究

3.2.1 电气系统设计

电气系统主要包括两方面：①照明系统。②暖通空调系统，这两方面也是建筑耗能的关键部分。在照明方面，首先，鉴于传统光源具有使用寿命短、启动时间长、功率因数低等缺点，照明系统的设计应持续引进新型照明设备，在电力系统照明设计中，电磁感应灯、LED灯等新型光源可以有效地实现电力系统的低碳环保；其次改变光源控制方式，照明设计采用时间控制、灯光控制、声音控制等自动控制技术。这些技术已经得到了很好的应用，电力系统的节能设计还有很多工作要做。最后，利用太阳能，提高建筑设计中太阳能资源的利用率是建筑设计实现节能环保的重要措施。通过设计建筑物的朝向增加太阳能的利用或者利用反光板提升建筑物内部的照明，以获得自然采光，减少使用电力照明设备。

在暖通空调方面，建筑设计要实现室内外的空气循环，提升空气新鲜度。然而建筑技术的不断提升与结构逐渐的复杂化致使建筑空间越来越封闭。为了保证建筑内部的空气流通，室内新风进气系统已成为建筑不可缺少的一部分。先进的新风系统可以将废气的热量与新风进行交换，降低新风处理的能耗；目前，大多数建筑采用地面送风和屋顶排烟系统来形成室内空气循环。

3.2.2 水循环系统

水资源节约对低碳建筑设计具有重要意义。因此，在低碳概念下的建筑设计，必须坚持节水设计的理念，充分利用水资源。对建筑用水系统中设置有效的环境保护处理和地下水回用，以有效减少水资源的浪费。同时，施工现场和生活区应设计节水系统和工具，严格按照节水方案用水，避免浪费，大大提高水资源利用率。简而言之，在设计绿色建筑时必须考虑水循环与水环保两方面。施工人员必须遵守保护水资源的原则，在施工过程中科学合理地利用水资源。

3.3 主观方面低碳建筑设计研究

随着低碳建筑概念的广泛推广，环保节能建筑已经成为未来建筑产业的发展目标和发展动力。在绿色理念不断深化“碳高峰、碳中和”的国家战略目标背景下，自然、环保、健康将成为建筑的新趋势。现阶段低碳建筑设计和新材料的生产取得了长足的进步，低碳环保建材的利用是低碳建筑实现的关键步骤。这对低碳建筑和新材料提出了更高的要求，具有更高的性能、更高的互联互通性和协作性。设计中可以通过主观上选择环保节能建材可以减少建筑污染和建筑放射。除此以外，计划性回收剩余材料可以减少固体废物的积累，减少能源消耗，节约自然资源[4]。

4 低碳概念下建筑设计的发展方向

4.1 改善能源利用模式

4.2 智能化发展

随着科技的不断进步，智能化发展已经贯穿到各个领域，智能建筑也是未来发展的重要趋势，通过建筑设计实现智能建筑系统，首先，在结构节能环节，智能调节可以优化保温效果；其次，在节能方面，需要调整功率因数，提高供电质量，照明系统采用可调传感器和照明设备，优化照明开关系统实现合理地启停，采用群控技术合理调整提升系统；最后，提升系统采用热泵技术，包括太阳能热泵、地源热泵、水源热泵设备的运用，在能源利用的全过程中通过智能技术对建筑设备监控系统进行调整和优化，如图1 所示。

图1 建筑智能系统设计

5 结语

现阶段，由于经济成本、技术方法与各种主观因素的影响，低碳建筑设计理念仍处于实践探索过程。随着低碳建筑设计标准的出台，已经越来越多的企业自觉地在低碳理念下实施建筑设计战略。在建筑设计阶段，从整体规划到细节设计都需要把低碳环保融入其中，以此来推动整个建筑行业的发展和进步。