孟輝

摘 要：要實現(xiàn)現(xiàn)代建筑的低碳節(jié)能必須綜合運用多種技術(shù)策略和手段，面臨眾多低碳建筑設(shè)計方法，本文討論了低碳建筑設(shè)計方法的比較。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；低碳建筑；方法；比較

1 前言

目前，降低建筑物的資源消耗與碳排放已成為建筑業(yè)的重要研究課題，在建筑設(shè)計中，要針對建筑的能源消耗和低碳環(huán)保策略進(jìn)行全面對比。

2 我國低碳建筑發(fā)展的必要性

所謂低碳經(jīng)濟(jì)就是為氣候變化的緩解，憑借創(chuàng)新技術(shù)以及措施政策建立起溫室氣體排放量較少的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式，屬于低碳生活，低碳技術(shù)，低碳產(chǎn)業(yè)及低碳發(fā)展的一系列經(jīng)濟(jì)形態(tài)的結(jié)合。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展屬于中國作為負(fù)責(zé)任大國必須具備的表現(xiàn)，而且屬于未來必然性的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢。作為碳排放的大國，我國可不可以把握這次的機遇挑戰(zhàn)，對于全球節(jié)能減排進(jìn)度以及我國未來在國際舞臺上的地位聲望有直接影響。建筑屬于排放溫室氣體的主要途徑之一，其對于氣候的變化具有關(guān)鍵的影響。伴隨經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展以及人們生活水平的不斷提升，我國城鄉(xiāng)的居民消費構(gòu)造自衣食不斷朝著住行的方向發(fā)展，而生活方式自生存型朝著舒適型進(jìn)行轉(zhuǎn)變，對于建筑舒適度以及建筑面積之類居住條件的標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，使得建筑的能耗不斷增加。若是建筑節(jié)能減排工作不斷推進(jìn)，就能使節(jié)能減排壓力得到大幅降低，使環(huán)境得到保護(hù)，節(jié)約能源。

3 低碳建筑設(shè)計方法的比較

3.1 基于數(shù)學(xué)模型的建筑模擬方法

在進(jìn)行建筑性能的模擬研究前期，需要通過對應(yīng)方案的設(shè)計來推進(jìn)信息數(shù)據(jù)的完善。例如可以構(gòu)建簡單的數(shù)學(xué)模型來整合和利用數(shù)據(jù)信息，并且通過計算機技術(shù)來進(jìn)行模擬研究，這種基于數(shù)學(xué)模型的建筑性能模擬研究方法對目前來講非常重要。建筑設(shè)計方案水準(zhǔn)的提升，可以通過設(shè)計方案來進(jìn)行研究，利用簡化的數(shù)學(xué)模型的建筑性能分析方式，結(jié)合計算機技術(shù)來構(gòu)建建筑基礎(chǔ)設(shè)計。在進(jìn)行建筑模擬的分析研究時，可以通過各種方面的優(yōu)化設(shè)計來實現(xiàn)資源的分析和整合，并且在狀態(tài)空間不同計算方式的探究中，開發(fā)全新的建筑性能模擬軟件有利于其數(shù)據(jù)跨平臺的利用。該種研究方式主要可以劃分為以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的建筑性能模擬分析方式探究，結(jié)合計算機軟件平臺計算建筑性能，綜合多種有效的建筑方案進(jìn)行比對。

3.2 節(jié)能策略法

節(jié)能策略法綜合考慮了多種不同的設(shè)計因素，在進(jìn)行設(shè)計方案比對時，通過設(shè)計理念的分析進(jìn)行收集整理，形成系統(tǒng)化的分析手段?，F(xiàn)代建筑設(shè)計理念中的氣候特點，必須按照多種不同的理念進(jìn)行回收，提出多種氣候、資源、環(huán)境等方面的構(gòu)想，在不同的建筑空間理念研究中，利用不同的設(shè)計手法進(jìn)行研究，分析節(jié)能策略設(shè)計中的不足，并進(jìn)行歸納整理分析。這種建筑方案設(shè)計的主要特點是通過設(shè)計策略進(jìn)行整合分析，從節(jié)能的設(shè)計理念出發(fā)，構(gòu)建完善的建筑形式。在建筑設(shè)計研究中，利用有效的建筑成果來進(jìn)行資源的整合，除了滿足低碳建筑設(shè)計外，還能通過經(jīng)濟(jì)建設(shè)來進(jìn)行整體策略分層次的構(gòu)建。建筑空間結(jié)構(gòu)的特征要以設(shè)計策略為研究對象，通過完整的布局理念的設(shè)計來進(jìn)行建筑形式整合，除了要滿足低碳節(jié)能的要求，還應(yīng)結(jié)合建筑規(guī)劃原則來平衡低碳節(jié)能的成效。

3.3 單因素法

在進(jìn)行低碳建筑設(shè)計的方法應(yīng)用中，較為重要的一種就是節(jié)能因素的研究。將不同的設(shè)計因素作為單因素分析的要點，通過整合建筑設(shè)計方案來推進(jìn)不同因素分析下的建筑設(shè)計建設(shè)。從建筑物存在的形式進(jìn)行分析，真實有效的分析出建筑和不同環(huán)境之間的聯(lián)系，并提出基礎(chǔ)的設(shè)計方案應(yīng)對措施，給建筑設(shè)計提供必要的幫助。以高層建筑環(huán)境的設(shè)計進(jìn)行初步分析，歸納室外環(huán)境對高層建筑設(shè)計帶來的影響，簡化操作步驟，高層建筑形態(tài)要和優(yōu)化方式息息相關(guān)。在進(jìn)行光環(huán)境的研究中，不僅僅只是利用簡單的設(shè)備，而是通過多種自然環(huán)境來推進(jìn)光環(huán)境應(yīng)用，這對于目前的建筑設(shè)計來講非常重要。此外生態(tài)環(huán)境設(shè)計要符合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，但是該種方法存在明顯的不足，不能夠從多個因素的角度來思考低碳建筑設(shè)計方案，因此效果不夠顯著。

3.4 利用BIM技術(shù)的方法

BIM主要是通過對多種三維數(shù)字的研究，來實現(xiàn)不同相關(guān)信息的立項，BIM是對工程項目建設(shè)與功能利用的數(shù)字化整合。該種技術(shù)能夠提供一些信息化利用的平臺，結(jié)合建筑設(shè)計思維模式的構(gòu)建，支整合多種建筑活動的有效規(guī)劃，通過不同平臺來進(jìn)行信息的交流和互動。因為低碳能源的損耗和建筑工程設(shè)計本身有著明顯的聯(lián)系，所以要在建筑方案設(shè)計的基礎(chǔ)上推動建筑信息和基礎(chǔ)理念的構(gòu)建。通過分時研究，可以得出建筑能耗和碳排放量的具體關(guān)系，前期的設(shè)計平臺構(gòu)建要在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上，包含早期的設(shè)計理念構(gòu)建，優(yōu)化建筑的信息模型。建筑環(huán)境性能要在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的指標(biāo)中，實現(xiàn)快速的信息傳遞，并將設(shè)計工具真正整合到建筑設(shè)計思維中。

4 低碳建筑設(shè)計的要點

4.1 實行簡單化設(shè)計

簡單化設(shè)計所要強調(diào)的是借著需求量最小化、合理化、輕量化、形狀單純化與標(biāo)準(zhǔn)化等方式設(shè)計構(gòu)件，而得以最少用料達(dá)到最滿意的使用需求，與節(jié)省自然資源的目的。需求量最小化是以最嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)去檢討使用需求的規(guī)模，來達(dá)到最精簡的使用需求的設(shè)計方案。合理化是根據(jù)空間需求與材料的力學(xué)、物理的機能需求，避免使用裝飾材料。輕量化是藉選用材質(zhì)較輕、較經(jīng)濟(jì)，甚至性能不佳的材料構(gòu)件來減輕整體建筑物的重量，即可減輕基礎(chǔ)荷載而減小基礎(chǔ)規(guī)模。形狀單純化旨在避免多角、凹凸等不規(guī)則多變的造型，應(yīng)盡量采對稱、幾何化、均勻與秩序的形式。構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化可藉由部品化與規(guī)格化的方式進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

4.2 節(jié)省營建用料計劃

節(jié)省營建用料計劃是指完整嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臓I建計劃來提升建物于施工、組裝及拆卸時的效率。而此營建計劃主要包含如省料構(gòu)法、省料工法與完善得工地物料管理等。省料構(gòu)法是以最經(jīng)濟(jì)的材料數(shù)量的構(gòu)法來達(dá)成構(gòu)造性能的需求，并應(yīng)兼顧工法的可行性。省料工法是指透過如預(yù)鑄、半預(yù)鑄、系統(tǒng)模版、鋼筋預(yù)綁與積層工法等自動化工法完成構(gòu)法計劃的施工方式，如此可節(jié)省假設(shè)工程的輔助材料的使用量，并促使施工時間縮短，提高營建效率，減輕噪音、震動、粉塵的公害。例如：在案例BedZED中，采用預(yù)制鋼筋混凝土樓板，除了安裝快速，可縮短工期外，與場鑄樓版相比，預(yù)鑄與預(yù)力混凝土樓板所造成的環(huán)境影響較低。

4.3 節(jié)省資源用料計劃

節(jié)省資源用料計劃是以不用或少用稀有材、原生材、制程復(fù)雜且耗材耗能較高的材料，以及二次裝修材、包裝材等方式，避免或減少原生資源進(jìn)入建筑用材體系的計劃。所謂稀有材料泛指在地球上存量不多而供給有其限制性的材料。制程復(fù)雜且耗材耗能較高是指須經(jīng)繁復(fù)化學(xué)、物理等處理程序而大量耗用資源與能量的材料。而少用原生材則是以自然生長、二手或循環(huán)再生的材料構(gòu)筑建物，達(dá)到減少擷取自然資源的目的。少用二次裝修材是期望用最少的材料種類與數(shù)量來滿足使用需求，避免因裝飾或不當(dāng)?shù)臉?gòu)法計劃而施以二次裝修，增加不必要的資材用量，目的仍是為了節(jié)省資源，降低二氧化碳產(chǎn)生。

5 結(jié)語

總的來說，在低碳建筑設(shè)計中，應(yīng)該對建筑的能源消耗和潛在的低碳環(huán)保策略進(jìn)行詳細(xì)的對比，從而來全面構(gòu)建出滿足人們對于低碳環(huán)保要求的建筑。

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