浅议低碳建筑设计应用

浅议低碳建筑设计应用

全球环境问题已经严重影响到了人类的生存和发展，建筑作为人类居住和活动的主体，其能源消耗和生产排放直接影响着环境的质量，本文对低碳建筑的设计手法进行探究，针对现代居住建筑在节能环保等设计中存在的问题进行分类探讨，阐述绿色建筑中实现低碳化的设计方案，在保证生活品质的前提下，真正实现建筑的可持续性发展，为中国绿色建筑的推广做出贡献。

标签：低碳建筑，建筑节能，太阳能

1 前言

据统计，全球城市中的二氧化碳排放总量中一半以上来源于建筑本身，建筑采暖、通风、照明等各方面能源消耗都是碳排放量增加的主要原因之一，因此，为有效控制和减少建筑中的碳排放，我们应当在建筑设计中考虑建设中的每一个环节，利用建筑材料的特性及设计改造形成低碳建筑发展模式，作为可持续住房的重要评价体系之一。

2 低碳建筑概念及现状

目前学界虽然没有明确的低碳建筑(Low carbon buildings)概念定义，但根据广义的低碳建筑理解，可以得知低碳建筑是指建筑消耗的能源量与其自身主动或被动产生的能源量大体相当，从而实现人类在居住和生活中的二氧化碳低排放，在建筑的有效生命周期中实现低能耗、低污染，为人提供合理居住空间的一种建筑模式。

随着能源的日趋紧张，欧美等发达国家近些年来开始鼓励和推广一种“被动式的节能建筑(Passive energy-saving building)”其原理是在几乎不使用人造能源的基础上，根据建筑在建造设计中的各种设计手法使得室内生产的能源能够满足需求。

2007年我国在“十一五规划”的能源发展中明确指出到2010年能使得我国单位GDP能源消耗比2006减少百分之二十的目标，低碳建筑思想作为实现节能的载体也随之受到重视，并写入了国家的发展规划之中。

3 居住建筑低碳化的实现手法

目前居住建筑能源消耗主要来源于空调、暖气、天然气炉、电器等大部份灯及常用耗能设备，同时无隔热效果的普通窗体、墙体材质、匮乏的节水系统等等均是使得人们对上述耗能设备依赖的根源。因此，针对这一问题提出以下系统方案，以提供一部分可参考性解决手法。

3．1 保温隔热系统

为满足低碳建筑的保温隔热需求，在建筑材料选择上需要有所侧重，综合当地气候特征进行调整，以高纬度居住建筑为例，冬季注重改进供暖功能，对墙面及屋顶中间层可以嵌入了加强型的保温隔热材料，窗户选用三层中空保温玻璃，由于中空部分加入惰性气体（Inert gas），可将保温性能提升至一层时的12倍，利用保温玻璃自身性质可达到最大的阳光透射率及最小的阳光反射系数，从而将八成的可见光部份被室内物体吸收，九成的辐射的长波留存在建筑中，使建筑内部的热气不易散发出去，由传统的主动供暖设备改为被动式供暖。另一方面利用从电灯、冰箱、洗衣机、电脑、等设备中产生的废热进行收集，加入管道集中供热，提高能量利用率，满足了低碳建筑的部分供暖需求。建筑外墙加入垂直绿化区域，以满足夏季的隔热所需，原理是利用藤本植物吸附、缠绕、攀缘等特性，进行外墙面的隔离，达到减小阳光直晒面积的目地，由于藤本植被的冬季绿叶凋落，不会影响冬季的采光和保温。

3．2通风照明系统

冬季通风可从建筑内部利用通风设备抽取出原有空气的95%利用其热量加热新鲜空气，再回输至建筑内部循环利用。循环系统置于建筑底部，夏季考虑昼夜温差变化，利用夜间降温将设备内部水体冷却以满足第二天所需能源转化的目地，实现室内通风和降温。在照明系统方面，白天主要发挥建筑自身的采光能力，高层建筑可利用框架建筑结构自由特性将墙体改成大面积的玻璃幕墙增大采光面积，别墅建筑可采用天窗及百叶窗的方式，利用透入的自然光使得建筑自身保持足够的自然光线。

3．3供电系统

供电系统的安置是低碳建筑实现的重要环节，现行能源中核电、风电、水电等电力来源还不能实现在居住建筑中的普及，而太阳能的长久、无害、大范围及相对低成本等特点使得可以在低碳建筑中推广，为补足太阳辐射的分散、不稳定等缺陷，需要在低碳建筑顶部安置大量的太阳能采光板，且其高度、坡度和方向均依照太阳变化方位和建筑方位及周边环境进行设定，以补足太阳能能流密度(Energy flux density)低的特点，同时由于受到太阳辐射受到季节、昼夜、海拔等自然条件的限制以及阴、晴、云、雨等随机因素的影响，因此，需要将建筑接入国家电网(State Grid)系统，将天气晴好时产生的富余电量转存入国家电网中，供连续阴雨天气或者太阳能电板意外无法供电时使用。为最大化的利用电能，在室内装修时，可采用内部多重折射反光板，以保证在最小电量消耗的情况下，满足室内每一处角落的照明需求。

3．4供水系统

在建筑顶部，除太阳能采光板外，可错落的安置大水槽用来承接雨水，雨水通过遍布建筑内部管道流入建筑底部地下室的水箱。水箱可采用二级分化，未经净化的雨水可直接供应到建筑内部卫生间储水箱，净化的部分供应饮水及日常生活用水，如此可以满足低碳建筑中部分的用水需求。由于高纬度地区降水稀少，

且冬季霜冻期长，因此只能满足丰雨时的用水需求，且需对储水区进行防冻处理，所需能源由太阳能提供。

3．5其它系统

为增加建筑低碳化的最大可行性范围，低碳建筑除上述系统中所描述的部份外，更需要在建筑细部进行处理，垃圾处理采用可回收和不可回收分开方式，防噪音系统则利用墙体隔音层的设置实现，同时还包括屋顶部绿化系统，管道循环等设计，在引入高科技合成材料中达到设备的最大耐久性及自然环保性。

4 总结

低碳建筑以其环保性及低能耗对当前人类有着极大的吸引力，然而不容乐观的是，低碳建筑在推广和发展上还存在着很大的障碍，建筑经济成本是推广的难点之一，包括太阳能板的架设经费及高科技材料的应用都是普通人所不能承受的，同时科技水平的高低也限制的低碳建筑的发展，另外还有社会观念，人们综合素质水平不同均是制约着低碳建筑发展水平的要素之一。然而面對当前社会的发展趋势及人类环境保护意识的觉醒，我们有理由相信，为实现真正的生态可持续发展，低碳建筑有着不可忽视的发展潜力和应用前景。

参考文献

[1]布赖恩·爱德华滋 《可持续性建筑》北京：中国建筑工业出版社

[2]李启明，欧晓星 《低碳建筑概念及其发展分析》建筑经济 2010年第2期

[3]陆彦 刘荦 《英国唯一有人居住的零碳排住宅》 外滩画报

[4]Andy Ford 《Building Low Carbon Buildings Future》世界建筑 2010年2月

[5]中国减排账单：http://money.163.com/09/1202/01/5PG7CCJV00252G50.html.