低碳概念下的建筑设计要求与策略研究

姜汉 宋雪松 梁述凯 田端升

同圆设计集团股份有限公司 山东 济南 250101

引言

在国民经济转型发展阶段，建筑行业需要实现由高速发展向高质量发展的转变，这就要求行业内的各建筑企业将低碳概念融入建筑设计中，提升建筑设计的质量。对此，有必要意识到低碳概念的重要性，以低碳概念对建筑设计的全新要求为导向，立足建筑设计现状，在低碳概念的指导下提升建筑设计水平与质量。

1 低碳概念概述

1.1 低碳概念内涵

低碳概念主要指人类的生产生活行为应当尽量减少碳排放量，推进节能环保技术、低碳能源技术和绿色清洁能源在生产生活中的应用，有效应对全球变暖的现状。在低碳概念的指导下，绿色经济、低碳经济成为国民经济发展的新方向，其中，低碳概念对建筑行业的发展具有重要的指导作用，是推动建筑行业实现绿色发展、可持续发展的重要理念。

在建筑行业中，将低碳概念融入建筑设计可以有效提升各类资源的利用效率，降低建筑物的能耗，减少建筑垃圾排放，提升建筑物的绿色性能。同时，在低碳概念的指导下，建筑设计应当力求实现资源的循环利用和清洁能源的高效应用，例如，充分利用风能、太阳能等清洁能源为建筑物供能，有效减少建筑物对传统能源的消耗[1]。

1.2 低碳概念对于建筑设计的意义

在低碳概念指导下开展建筑设计，从经济效益角度来看，可以降低建筑物能耗，降低建筑施工所需能源，同时，在建筑物投入使用以后，可以有效降低建筑物运行的能耗，因此可以有效降低施工成本和运行维护成本，减少建筑企业和业主的资金支出。从生态效益的角度来看，将低碳概念融入建筑设计可以有效减少施工期间的废弃物排放量，保护施工区域周围环境，避免出现环境污染和生态破坏问题。从社会效益角度来看，低碳建筑设计有助于为业主打造宜居宜业的居住环境，使业主安心生活、全心工作，对于社会稳定发展具有一定的积极意义。因此，将低碳概念融入建筑设计具有经济、社会和生态三方面效益，而且可以实现三方面效益的深度融合。

此外，将低碳概念融入建筑设计对于建筑企业的设计能力提出更高要求，但这同样是建筑企业转变建筑设计理念、实现绿色发展和可持续发展的重要契机，因此，将低碳概念融入建筑设计，可以督促建筑企业不断提升自身的建筑设计水平，实现绿色发展。

2 低碳概念对于建筑设计提出的新要求

低碳概念不仅对建筑设计具有重要的指导意义，而且对于建筑设计提出了更高的新要求，具体而言，低碳概念对于建筑设计的要求主要体现在以下三方面。

一是建筑设计要实现低碳效益和建筑美学的统一。在低碳概念的指导下，建筑设计不仅要满足节能环保要求，降低建筑物能耗和碳排放量，更要符合人们对于建筑美学的追求，在建筑设计期间融入现代元素，提升建筑物的美观程度，使人们感受到建筑物的现代之美。

二是建筑设计需要实现节能减排与环境友好。在传统的建筑设计期间，部分建筑企业或建筑设计人员忽视了环境友好需求，导致建筑施工以及投入使用以后产生较多的环境污染，破坏建筑物周围的生态环境，甚至导致生物多样性下降。与之相对的，低碳概念则要求建筑设计应当在实现节能减排的基础上满足环境友好的需求，确保建筑物能够与周围环境融为一体。

三是建筑设计需要实现宜居宜业。传统的建筑设计对周围环境影响较为明显，导致宜居程度下降，而且部分商用建筑周围环境较差，未能达到宜业标准，而低碳概念则要求建筑设计应当满足宜居宜业需求。一方面，建筑设计应当采取低碳材料、绿色材料，避免出现甲醛污染、氨污染、苯污染等，保护人们的身体健康；另一方面，建筑设计应当采取节能结构，在节约能源的同时提升人们的居住体验、使用体验。

3 低碳概念下建筑设计策略分析

3.1 立足区域自然条件与建筑选址开展建筑设计

中国传统建筑思想中的“天人合一”理念为低碳概念下的建筑设计提供了可行思路，“天人合一”的本质在于人与自然和谐相处，强调建筑物应当适应当地自然环境，尤其是需要适应气候条件和水文条件。例如，古代江南地区建筑物多设有天井，既能方便采光，又能具备良好的排水效果，提升建筑物的观赏性，而且天井可以促进建筑物热量循环，达到冬暖夏凉的效果。结合上述建筑设计案例，在将低碳概念融入建筑设计的过程中，建筑企业或设计人员也应当立足当地自然条件，并做好建筑选址工作，提升建筑物的环保性能，确保建筑物能够实现宜居宜业。

在建筑设计开展之前，建筑企业需要做好自然条件勘测工作，联系当地有关部门，获取当地的气候资料、水文资料，初步判断当地自然环境，如我国南方地区多为热带或亚热带季风气候区，降水充沛，在建筑设计期就需要注意排水、防渗水问题，而北方地区多为温带季风气候或温带大陆性气候，建筑设计需要考虑室内外隔热问题，采取隔热结构、选用隔热材料，确保建筑物内部能够做到冬暖夏凉，降低建筑物能耗和碳排放。因此，全面掌握建筑项目所在区域的自然条件是至关重要的一步，直接关系后续的建筑设计是否具有合理性、可行性[2]。

此外，建筑企业需要根据建筑选址开展建筑设计活动，例如，建筑项目周围存在水体，就可以考虑借助周围水体促进热量循环，保持热量平衡，降低夏季制冷和冬季采暖所消耗的能源，使建筑设计契合低碳概念，达到节能减排的目的。

3.2 选用绿色建筑材料，提升建筑物环保性能

随着我国材料科学的发展，各类绿色建材、节能建材不断涌现，在此背景下，建筑企业及设计人员应当推进绿色节能建材在建筑设计中的应用，一方面可以避免传统的人造板材挥发有毒有害物质，另一方面也可以借助绿色节能建材降低建筑物能耗问题。例如，企业将隔热玻璃应用于建筑设计，可以有效降低室内外热量交换，确保建筑物室内能够实现冬暖夏凉。在建筑设计期间，建筑企业应当减少水泥、人造板等传统建材的使用，其中，水泥是典型的高耗能、高污染建材，水泥的生产需要消耗大量的能源，造成严重的空气污染，而人造板的生产则使用大量的化学试剂，部分化学试剂易挥发且有害，会损害人体健康。同时，水泥和人造板的隔热性能差，需要耗费更多的电能来制冷或取暖，不符合节能减排要求，也与低碳概念不符。对此，建筑企业应当尽可能增加绿色节能建材的使用，结合当地自然环境和建筑需求，提升建筑设计的节能性能。例如，西班牙建筑师雷蒙在考虑西班牙当地气候特点的基础上设计“竹屋”，由于西班牙地处温带海洋气候区，全年温和多雨，降水量分布均匀，这就要求建筑物需要具备一定的排水性能，而雷蒙多在考虑这一需求的基础上利用当地竹子作为重要的建筑材料，相较于传统的建筑物，“竹屋”的维修与养护也更为方便。再如，我国黄土高原地区部分小型民用建筑直接取材当地黄土材料制作黄土砖，并加入麦草、芦苇等植物材料增强黄土砖韧性，制作方便而且减少环境污染，也充分利用农作物秸秆，避免当地农民随意焚烧秸秆造成环境污染。

3.3 推进节能系统、节能技术在建筑设计中的应用

在我国建筑行业持续发展的背景下，许多绿色节能技术以及先进的节能系统被应用于建筑设计，如建筑保温系统、电气系统、建筑隔热系统等，而且部分性能先进的保温材料也获得了广泛应用。例如，建筑企业可以推进照明节能技术、屋顶绿化技术在建筑设计中的应用。照明节能技术主要利用滤光器收集阳光，经过特殊处理后，使阳光可以用于室内照明，可以有效减少照明所需能耗。同时，相较于人造光源，处理后的阳光更符合人体视觉系统对于光线的需求，能够减少光线对于人们视力的损伤。再如，在工程施工期间，施工单位可以将光电幕墙应用于建筑设计，收集自然光源以应用于室内照明，可以保障室内正常采光，确保施工人员能够获取充足光线，推进施工活动有序进行，降低施工能耗。但照明节能技术也有局限性，在夜晚或阴雨天气无法发挥作用。屋顶绿化技术在建筑设计领域也得到了广泛应用，屋顶绿化技术可以有效避免建筑物出现渗水、漏水的情况，而且屋顶绿化技术会在建筑物顶层种植一定的绿色植被，可以有效降低建筑物内外温差、昼夜温差，但屋顶绿化技术的应用对于建筑物的屋顶承重能力具有较高要求。

除了节能技术的应用以外，建筑企业需要推进节能系统在建筑设计中的应用，通过人工智能技术、物联网和5G技术对建筑物内部的能源系统进行智能化控制，例如，在冬天取暖时，人工智能技术可以通过传感器监测建筑物内部温度，当建筑室内温度达到标准以后，人工智能技术控制能源系统对取暖设备进行调控，使其进入低功耗状态，有效降低建筑能耗，确保建筑达到低碳环保效果。

3.4 优化建筑结构，提升建筑节能效果

建筑结构对于建筑物的保温节能效果具有直接影响，为了提升建筑物的节能性能，契合低碳概念，企业在建筑设计期间应当主动优化建筑结构，提升建筑空间的利用效率，同时借助墙体构造平衡室内外热量循环。例如，在非承重围护结构设计期间，设计人员需要在确保建筑结构安全的前提下，根据建筑物的节能需求，采取部分节能材料、隔热材料提升围护结构的节能性能，具体而言，企业可以采取加气混凝土砌块，降低墙体导热系数，并且借助隔热棉隔绝内外热量，阻断内外热量交换，从而在建筑设计方面充分体现绿色理念、低碳理念。再如，建筑企业需要做好建筑外形设计，控制建筑物的体形系数，有效降低建筑物能耗，一般而言，建筑物体形系数控制在0.35以下时，建筑物的能耗会大大降低，而每增加0.1，建筑物的能耗指数就会增加0.48～0.52w/m2，因此，控制体形系数、避免过多的凹凸变化，也是提升建筑物节能效果的重要手段，而且可以有效提升建筑物的美观程度，带给人们更高的审美体验。此外，在建筑设计期间，建筑企业可以充分利用自然通风实现节能，带动建筑物内部的热量交换，例如，建筑物大立面应当面向夏季主导风向，而小立面则面向冬季主导风向，可以增大建筑表面压力差，形成强劲的气流，带动热量循环。

3.5 推进建材循环利用，提升可再生能源利用率

在建筑设计期间，企业应当推进建材的循环利用，从而减少建筑垃圾产生，提升建筑物的绿色环保性能，使建筑设计符合低碳理念。在废弃建筑材料中，金属、玻璃、纸板、塑料制品和竹木材料都可用于回收利用，沥青残渣可以作为铺路材料，而混凝土碎块则可以破碎以后重新制为混凝土骨料，通过建材回收利用，可以有效减少固体废弃物，而且提升经济效益。需要注意的是，部分废旧材料具有一定的毒害性，需要工作人员仔细筛选，避免毒害材料直接循环利用，而应当对其进行无害化处理，随后再决定是否用于循环利用。此外，在建材循环利用期间，必须做好建材分类工作，避免不同类型的废旧建材混淆。

建筑企业应当提升可再生资源利用率，如太阳能、风能等常见的清洁能源，在建筑设计方面，最常见的清洁能源当属太阳能，建筑企业可以在建筑物顶层或表面设置太阳能板，通过太阳能发电为建筑物提供电能，按照这一建筑设计理念，不论是建筑施工还是投入使用，都可以在太阳能的帮助下实现节能减排，提升建筑的低碳性能。此外，建筑企业可以在部分建筑物顶层设置小型风电设备，充分利用风能发电，也是将低碳理念融入建筑设计的重要体现[3]。

4 结束语

当前社会，低碳发展越来越受到重视，而且低碳概念对于建筑设计具有重要的指导作用，在未来的建筑设计领域，建筑企业、设计人员应当充分把握建筑设计的新要求，立足区域自然条件开展建筑设计，推进节能材料、节能技术和节能系统的应用，主动优化建筑结构，做到废弃建材循环利用，增加太阳能、风能等可再生能源利用率，多措并举推动低碳概念在建筑设计中的应用。