■ 姚利侃
自從第二次工業(yè)革命后,人類社會(huì)進(jìn)入到了工業(yè)化快速發(fā)展的黃金時(shí)期,隨著對(duì)環(huán)境資源的開(kāi)發(fā)利用程度的不斷增大,人類社會(huì)在快速發(fā)展的同時(shí)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的破壞程度也逐漸加大。隨著資源日益緊張,各國(guó)政府將低碳式經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式作為首要選擇,其中以建筑工程行業(yè)最為突出。建筑行業(yè)是資源消耗的主要行業(yè),也是使用節(jié)能技術(shù)進(jìn)行節(jié)能減排效果最為顯著的行業(yè)。所以,作為建筑行業(yè)的工程技術(shù)人員,要把低碳思想融入城鎮(zhèn)的建設(shè)中。低碳建筑就是采用一定的人為手段和自然條件使生活環(huán)境更加舒適和健康,同時(shí)還要對(duì)自然資源的使用進(jìn)行有效地控制,使人們向自然的索取和對(duì)自然的回報(bào)更加平衡,做到建筑與自然生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)。低碳建筑能夠有效地節(jié)約土地、能源、減少對(duì)環(huán)境造成的污染等。低碳的生活方式是沒(méi)有污染,生態(tài)環(huán)境比較平衡的,換句話說(shuō),也就是生活方式的低消耗、低能量、低開(kāi)支。
根據(jù)對(duì)建筑物二氧化碳排放的研究和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)每建成1m2的房屋,約排放0.8t碳。建筑是資源、能源的終端用戶,人類從自然界獲取一半以上資源用于建筑。建筑在C O2的排放量中,幾乎占到了50%,其中60%用于維持建筑功能本身上,遠(yuǎn)高于交通和工業(yè)領(lǐng)域,因此,打造低碳建筑是實(shí)施低碳經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的關(guān)鍵因素。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo),一方面要從建材的生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中開(kāi)始節(jié)能減排,更重要的是從如何降低建筑的日常運(yùn)行能耗,如何提高建筑的節(jié)能性能上入手。
低碳建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi),減少能源的消耗,提高能效,降低二氧化碳的排放量。低碳建筑主要存在兩方面的特點(diǎn):
(1)采用低碳式的建筑能夠使能耗得到明顯的降低。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究顯示,建筑物的能源消耗一般有一半以上是在建筑的建設(shè)和使用過(guò)程中消耗的,在這一過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生34%的污染物,根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)顯示,在達(dá)到同等舒適度的前提下,低碳節(jié)能型建筑的能耗能夠降低70%左右。所以低碳建筑更有利于環(huán)境的保護(hù)。
(2)低碳建筑再現(xiàn)新型建筑藝術(shù)。傳統(tǒng)的建筑采用的是商品化的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程。低碳建筑強(qiáng)調(diào)了將本地的文化和原材料融入建筑設(shè)計(jì)之中,不違背當(dāng)?shù)氐淖匀缓蜌夂驐l件,展現(xiàn)出本地風(fēng)格并形成新的建筑美學(xué)。
要打造低碳建筑,最重要的手段是在設(shè)計(jì)階段將低碳技術(shù)融入其中,從源頭上進(jìn)行控制,但在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用低碳技術(shù)依然存在一些問(wèn)題。
(1)目前大多數(shù)設(shè)計(jì)單位已習(xí)慣于以往的設(shè)計(jì)思路,為了應(yīng)用低碳技術(shù)勢(shì)必對(duì)建筑物的平立面造型、高度、結(jié)構(gòu)、供水、供暖等各項(xiàng)工作都增加了難度,而且由于缺乏必要的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),一方面影響了設(shè)計(jì)進(jìn)度,另一方面有時(shí)也難以達(dá)到預(yù)期的節(jié)能減排效果。
(2)我國(guó)在低碳建筑領(lǐng)域的科技水平處于剛起步的階段,較一些西方國(guó)家仍有差距,例如:在夏熱冬冷地區(qū)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),由于該地區(qū)夏季制冷和冬季供暖的空調(diào)能耗高,因此既要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能又要注重隔熱性能。但目前,可供選用的保溫隔熱材料不多,并且性能尚需進(jìn)一步提高。
夏熱冬冷地區(qū)低碳建筑技術(shù)設(shè)計(jì)主要分為兩部分,一是內(nèi)部環(huán)境設(shè)計(jì),即通過(guò)利用建筑自然采光、外墻保溫隔熱手段等技術(shù)措施直接提高建筑自身節(jié)能效果的設(shè)計(jì)內(nèi)容;二是外部環(huán)境設(shè)計(jì),即通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)施智能化控制等手段間接提升建筑節(jié)能效果的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
3.1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)
圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)主要通過(guò)減少來(lái)自建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失,提高建筑的節(jié)能效果,主要分成三個(gè)部分:外墻保溫節(jié)能技術(shù)、門(mén)窗保溫節(jié)能技術(shù)、屋面保溫節(jié)能技術(shù)。
外墻保溫節(jié)能技術(shù)主要是通過(guò)在外墻增加保溫材料提高外墻熱工性能。主要分為外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫、復(fù)合保溫和外墻自保溫等形式,在選用保溫材料時(shí)應(yīng)注意選用保溫性能良好,符合防火性能要求的材料。
門(mén)窗是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中能量損失最大的部位,目前,門(mén)窗的節(jié)能措施主要是改善型材的保溫隔熱性能和提高門(mén)窗的氣密性能。當(dāng)然通過(guò)采用外窗外遮陽(yáng)也可有效地降低建筑的能耗,主要分為三種類型:固定窗口外遮陽(yáng)、百葉式外遮陽(yáng)和卷簾式外遮陽(yáng)。
屋面保溫節(jié)能技術(shù)在夏季能有效地防止太陽(yáng)的輻射熱,冬季可以阻止室內(nèi)熱量的散失。主要可采用在屋面加設(shè)保溫隔熱層、種植屋面等方法。
3.1.2 采光設(shè)計(jì)
通過(guò)自然采光設(shè)計(jì)可充分利用陽(yáng)光來(lái)為空間照明,主要分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。被動(dòng)式存在采光不穩(wěn)定、太陽(yáng)直射時(shí)容易產(chǎn)生過(guò)亮、過(guò)熱等問(wèn)題,因此一般在設(shè)計(jì)過(guò)程中,通常采用主動(dòng)式的自然采光設(shè)計(jì)。
為了增加日照時(shí)間,整棟樓可以設(shè)計(jì)成波浪形或弧形。每個(gè)房間要考慮窗的面積及方位。設(shè)置反射光板或光導(dǎo)管等自然光導(dǎo)入設(shè)備,建筑內(nèi)裝修可采用淺色調(diào),增加二次反射光線,通過(guò)這些手段保證獲得足夠的室內(nèi)光線,并達(dá)到了一定的均勻度,由此減少白天的人工照明,節(jié)省照明能耗。
3.1.3 用水設(shè)計(jì)
在用水設(shè)計(jì)上應(yīng)同時(shí)考慮節(jié)水和水質(zhì)兩個(gè)方面。主要采用的方法有:選用節(jié)水型供水設(shè)施;安裝收集雨水裝置;專門(mén)設(shè)計(jì)小區(qū)景觀用水等。
3.2.1 節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)
在總體規(guī)劃和單體設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)建筑功能要求和當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r,改善建筑外環(huán)境,包括冬季防風(fēng)、夏季及過(guò)渡季節(jié)促進(jìn)自然通風(fēng)以及夏季室外熱島效應(yīng)的控制。同時(shí)合理地確定建筑朝向、平面形狀、空間布局、外觀體型、間距、層高及對(duì)建筑周?chē)h(huán)境進(jìn)行綠化設(shè)計(jì),最大限度減少建筑物能耗量,獲得理想的節(jié)能效果。
3.2.2 綠化設(shè)計(jì)
通過(guò)規(guī)定住區(qū)內(nèi)綠地種植面積的比例和單位面積內(nèi)喬木、灌木的種植量和配比關(guān)系,以及運(yùn)用適合本地氣候和土壤條件的擬生態(tài)復(fù)層植物群落的設(shè)計(jì)、種植及養(yǎng)護(hù)技術(shù),結(jié)合加強(qiáng)使用各種垂直綠化技術(shù)和屋頂綠化技術(shù)等技術(shù)手段,達(dá)到低碳建筑環(huán)境“以綠為主”、“以人為本”的建設(shè)宗旨。
3.2.3 智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
建筑智能化系統(tǒng)可對(duì)建筑內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視和控制,不僅可保證各類設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行,而且可在滿足需求的前提下,根據(jù)事先制定的設(shè)備運(yùn)行策略,優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行,減少設(shè)備開(kāi)啟臺(tái)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間,從而節(jié)約電能,達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的要求。
3.2.4 可再生能源利用設(shè)計(jì)
在低碳建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)積極采用可再生能源技術(shù),包括太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等,根據(jù)建筑的環(huán)境條件和使用特點(diǎn),選擇合理的可再生能源類型。例如太陽(yáng)能的利用要考慮日照時(shí)間和強(qiáng)度;城市高層建筑和郊區(qū)風(fēng)力資源豐富時(shí),可有效利用風(fēng)力發(fā)電等。目前,太陽(yáng)能的利用已成為較常用的可再生能源利用技術(shù)手段,如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能光伏路燈等。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)生活質(zhì)量的追求,低碳建筑受到越來(lái)越多的關(guān)注,在設(shè)計(jì)建筑的過(guò)程中,應(yīng)不斷注入低碳的設(shè)計(jì)理念,探索有效的低碳建筑技術(shù),創(chuàng)造出更加適宜的生活環(huán)境,推動(dòng)我國(guó)低碳建筑的發(fā)展。