低碳经济理念下的建筑设计策略探索

李海周

发展低碳经济能够促进社会经济向高能效、低能耗和低碳排放的转型发展。发展低碳建筑是践行低碳经济的重要抓手。本文阐述了低碳建筑的概念特征，确立了低碳建筑设计中的生命周期理念、节能减排目标和可持续发展导向原则，探讨了低碳建筑设计的策略，目的在于实现建筑行业更环保和可持续发展，促进低碳经济发展。

低碳经济缘起于全球气候变暖，温室气体二氧化碳超量排放，使空气中的二氧化碳平衡遭到破坏，［1］其发展理念最早起源于英国。2003年英国在《我们能源的未来—创建低碳经济》白皮书中提出“低碳经济”的概念，成为世界上最早提出“低碳经济”（Low-Carbon-Economy）的国家，并认为低碳经济是通过低消耗和低污染以获得高产出，通过应用先进的技术来推动经济的发展。国内对低碳经济的研究起步较晚，自21世纪以来，有关低碳经济的研究才逐渐增多。目前被广泛引用的是英国环境学家鲁宾斯德（Lubinside，2006）对低碳经济的描述，他认为低碳经济是一种经济模式，核心是通过技术创新，促进社会经济向高能效、低能耗和低碳排放的转型。

随着气候变化问题的加剧和能源资源的稀缺性，低碳建筑设计已成为建筑行业的重要趋势。低碳建筑的设计和建设可以显著减少碳排放，降低能源消耗，同时提供更健康和舒适的室内环境。本文将探讨低碳建筑的内涵和特征，以及在设计过程中应遵循的原则。同时，深入研究关键的设计策略，并指出存在的问题和解决方案，以推动低碳建筑在未来的广泛应用。低碳建筑不仅有助于减少环境负担，还为建筑业创造了更多的商业机会，促进了可持续发展的实现。

一、低碳建筑的内涵及特征

（一）低碳建筑的概念

低碳建筑是一种建筑设计和构建理念，旨在最小化建筑物的碳排放和对环境的不良影响。它强调通过整合可持续性策略，减少能源消耗和碳足迹，从而实现环境友好和资源高效利用的建筑形式。低碳建筑的概念涵盖了整个建筑生命周期，包括设计、建设、运营和拆除阶段，以确保最大程度地减少对大气、土壤和水资源的负面影响［2］。

（二）低碳建筑的特征

低碳建筑采用高效的绝缘材料、建筑结构和设备，以减少能源浪费，降低供暖和冷却成本。积极利用可再生能源，如太阳能光伏板和风力发电，以满足部分或全部能源需求。采用智能照明和自动化控制系统，根据需要调整光照和温度，以降低电力消耗。低碳建筑采用节水设备和系统，例如低流量水龙头和雨水收集系统，以减少用水量和水资源浪费。选择可持续和环保的建筑材料，最小化废弃物产生，并鼓励废物的再利用和回收。最大程度地利用自然气流和阳光，减少对机械通风和人工照明的依赖。通过绿化屋顶、雨水花园和庭院等措施，提高建筑周围环境的生态系统功能。低碳建筑从设计阶段开始就考虑整个生命周期，包括建设、运营和拆除，以最大程度地降低环境影响。低碳建筑通常追求获得可持续性认证，如LEED、BREEAM等，以证明其符合环保标准和最佳实践。低碳建筑项目通常包括教育和宣传组成部分，旨在提高用户和社区对可持续建筑的认知和参与度［3］。

二、低碳建筑设计的原则

（一）生命周期理念

在设计之初就要考虑建筑的整个生命周期，包括原材料获取、制造、运输、使用、维护和终结阶段。这需要综合考虑能源、水资源、材料和废物管理等方面。选择可再生、可循环和环保的建筑材料，减少材料的碳排放和资源消耗。同时，优先考虑本地材料，减少运输对环境的影响。通过精心设计，降低建筑的能源需求和水资源消耗。包括合理的朝向、通风、采光以及能源效率的设备和系统的集成。考虑建筑的长期可维护性，以延长使用寿命并降低资源消耗。此外，设计时要考虑未来的技术升级和改进。在建设和拆除过程中，最小化废弃物产生，鼓励废物的回收和再利用，以降低對垃圾填埋场的依赖。建成后，持续监测建筑的性能，确保其达到设计的可持续性目标。根据监测结果进行必要的改进和调整。

（二）节能减排目标

低碳建筑的首要目标是降低能源消耗。这包括采用高效的建筑外壳，使用高绝缘性能的材料，以减少热量和冷空气的传递，降低暖通空调系统的负荷。积极采用可再生能源，如太阳能和风能，以满足建筑的部分或全部能源需求。这可以通过安装太阳能光伏板、风力发电机等设备来实现。降低用水量是另一个重要目标。通过采用节水设备、雨水收集系统和灌溉管理，可以减少用水需求，降低能源消耗与水处理过程相关的碳排放。引入智能化控制系统，如智能照明、智能温控系统等，以根据需求调整照明和温度，最大程度地降低电力和能源消耗。进行能源性能评估，通过模拟和监测建筑的实际能源使用情况，识别和解决能源浪费问题。设立明确的碳减排目标，鼓励建筑业主和设计师采取措施，以减少建筑的碳足迹。这可以通过设置每年的碳排放限额或使用碳抵消方法来实现。提高建筑业主、居民和员工的能源节约意识，促使他们积极参与能源节约行动。

（三）可持续发展导向

在设计和规划低碳建筑时，必须综合考虑各种因素，包括环境保护、社会公平和经济可行性。这意味着建筑不仅要降低对环境的冲击，还要考虑社会需求和经济成本效益。低碳建筑应考虑对当地社区的积极影响，鼓励社会参与和支持社会公平。这可以通过创造就业机会、提供可负担得起的住房以及改善社区基础设施来实现。在设计低碳建筑时，应尊重并保护当地的文化和历史遗产，以确保建筑与周围环境和文化相协调。低碳建筑应具备经济可行性，以便吸引投资并推动可持续建筑的发展。这需要考虑建筑的生命周期成本和运营效益。设计低碳建筑时，应考虑建筑周围的生态系统服务，如水资源管理、空气质量改善和生物多样性维护。低碳建筑设计应着眼于长远，以确保建筑在未来依然具备可持续性。这包括预测未来的环境变化和技术进步，以便在需要时进行适应性改变［4］。

三、低碳建筑设计的关键策略

（一）方案设计策略

选择适当的建筑朝向是低碳建筑设计中的关键决策。合理的朝向可以使建筑充分利用自然光和太阳热量，减少对人工照明和供暖/冷却系统的依赖。例如，将建筑主要的窗户和阳台朝向南方，可以最大程度地吸收冬季阳光，提供温暖的室内环境。此外，合理的布局也应考虑到通风、采光、视野和户外空间的最佳配置，以增强居住和工作环境的舒适度。通过这些措施，低碳建筑可以减少能源消耗，提高室内舒适度，降低运营成本。在低碳建筑设计中，高效的空间利用是关键。这意味着最大程度地减少浪费的空间，使每个平方米的建筑空间都得到充分利用。高效的空间规划可以减少建筑的总体体积，从而降低建筑的能源需求和碳足迹。通过设计灵活的空间，使其适应不同的用途，可以提高建筑的多功能性，减少未来的改建和扩建需求。多功能性设计原则强调了建筑空间的灵活性和适应性。这意味着建筑应该被设计成能够容纳多种用途，而不仅仅局限于特定功能。例如，一个办公楼可以设计成可以容纳不同类型的办公空间，也可以容纳会议室、培训室或休闲区域。这种多功能性设计可以减少建筑的浪费，延长其使用寿命，降低资源和能源的浪费，从而符合低碳建筑的原则。在低碳建筑设计中，材料选择至关重要。环保和可持续性是选择建筑材料的关键因素。建筑师和设计师应选择具有较低碳足迹、可再生性和循环性的材料。此外，地方可获取的材料应优先考虑，以减少运输对环境的不利影响。材料的外观和质地也应与建筑设计相协调，以创造美观和可持续的外观，从而满足低碳建筑的审美要求。通过合理的材料选择，低碳建筑可以降低碳排放、减少资源消耗，并提供可持续性的建筑解决方案。

（二）建材选择策略

确保所选建材符合室内空气质量标准，以减少室内空气污染。低挥发性有机化合物（VOC）和无毒材料是关键选择。优先考虑可回收和可再生建材，以促进资源的循环利用。选择具有回收价值的材料，有助于降低垃圾填埋和资源枯竭。确保所选建材与建筑设计相协调，以创造美观和功能性的外观。建材的选择应与建筑的整体设计和风格相一致。进行碳足迹评估，以评估每种建材的碳排放量，并在选择时考虑这些数据。这有助于确保建材选择符合低碳建筑设计的目标。确保所选建材符合室内空气质量标准是关键的。在低碳建筑设计中，要选择低挥发性有机化合物（VOC）和无毒材料，以减少室内空气污染。这些材料通常不会释放有害气体或化学物质到室内空气中，从而提高了居住者和工作人员的健康和舒适感。良好的室内空气质量不仅对健康有益，还提高了室内环境的质量，有助于提高生产力和生活质量。在低碳建筑设计中，优先考虑可回收和可再生建材，以促进资源的循环利用。这意味着选择那些在建筑寿命结束后可以回收和重新加工的材料。例如，金属、玻璃和塑料等可回收材料可以通过回收再利用，减少了对新原材料的需求。同时，也应考虑材料的循环性，即它们是否可以在生命周期结束后成为其他产品的原材料。通过选择可回收和循环的建材，可以减少垃圾填埋和资源枯竭的问题，有助于构建更可持续的建筑环境。建材的选择应与建筑的整体设计和风格相协调，以创造美观和功能性的外观。建筑的外观和内部装饰应与所选建材相一致，使建筑在视觉上呈现出协调一致的外观。此外，建材的选择也应考虑到它们的适用性和可操作性，以确保它们在建筑过程中能够顺利安装和使用。通过与建筑设计的协调，可以实现建筑的整体一体化，提高其审美价值和功能性。

（三）供能系统策略

将能源效率置于设计的核心位置。选择高效的暖通空调系统、照明系统和电气设备，以最小化能源消耗。使用节能设备和技术，如LED照明、智能恒温器和高效的暖气系统，以降低建筑的总体能源需求。利用可再生能源作为主要的能源来源，如太阳能、风能或地热能。安装太阳能电池板、风力涡轮机或地源热泵系统，以减少对化石燃料的依赖，降低碳排放。采用智能控制系统监测和管理能源使用。这些系统可以自动调整照明、暖通空调和电气设备，以适应不同的需求和条件，提高能源效率。例如，使用智能恒温器和自动遮阳装置，以优化室内温度和光线。应用热回收技术，如余热回收和热泵系统，以从废热中提取能源，用于加热水源或供暖。这有助于减少热能的浪费，并提高整体能源利用效率。优化建筑的供暖和冷却策略，采用适当的隔热材料和窗户设计，减少能源在冷热交换中的损失。另外，采用地热能源或太阳能空调系统，以实现更环保的供暖和冷却。建立能源监测和报告系统，定期追踪建筑的能源使用情况，并制定节能措施。这有助于持续改进建筑的能源性能，降低运营成本。确保供能系统的可持续性，考虑供能系统的维护和更新，以适应未来的技术进步和需求变化。建立长期的能源规划，以确保建筑在未来依然具备低碳性能。遵循当地的能源效率法规和政策，以确保建筑符合法律要求，并有可能享受相关的奖励或激励措施。这包括符合当地能源标准、获得能源效率认证等。

通过综合应用智能化策略，低碳建筑可以实现更高水平的能源效率、舒适性和环保性。这些智能技术不仅有助于降低能源消耗和碳排放，还提高了建筑的用户体验和管理效率，使低碳建筑成为更具吸引力和可持续性的选择［5］。

四、结论

低碳建筑是哥本哈根气候大会后出现的一个崭新概念，其内涵与绿色建筑、节能建筑相辅相成。双碳目标下，低碳建筑创新正在改变未来建筑。低碳建筑设计不仅有助于减少对有限资源的依赖，还能为社会提供更健康、更宜居的建筑环境。同时，也是建筑行业朝着更加可持续和环保方向发展的关键推动力。低碳建筑的实现需要我们共同努力，在一系列策略的引领下，期待未来会有更多的低碳建筑项目得以实施。

参考文献：

［1］高智春，李亮，高连英.国内外低碳经济研究综述［J］.环境与发展，2014（034）：1-2.

［2］张小卓.低碳建筑设计原则与实践［J］.建筑与环境，2022，30（3）：12-18.

［3］王紅.智能化技术在低碳建筑中的应用［J］.绿色建筑技术，2021，18（2）：36-42.

［4］陈磊.可持续建筑材料的选择与应用［J］.建筑科技研究，2020，25（4）：28-34.

［5］李华.低碳建筑的生命周期评估方法［J］.建筑可持续发展，2019，12（1）：45-51.

基金项目：广东省高等教育学会“十四五”规划2023年度高等教育研究重点课题“广东高等职业教育服务乡村振兴的效果评价与长效机制研究”（项目编号23GZD15）。

作者单位：重庆建筑工程职业技术学院，硕士。