王 琳，于 謙

（1.青島市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，山東 青島 266100；2.青島騰遠(yuǎn)設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司，山東 青島 266100）

0 引言

隨著低碳與建筑設(shè)計(jì)概念的不斷融合，建筑行業(yè)獲得了創(chuàng)新的、可持續(xù)的發(fā)展方向。在低碳理念下的建筑設(shè)計(jì)不僅可以有效節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，還可以低碳建設(shè)為亮點(diǎn)，促進(jìn)建筑行業(yè)的效益提升。由此可見，低碳建筑與低碳經(jīng)濟(jì)也有著一定的關(guān)系，通過低碳設(shè)計(jì)理念與建筑工程的結(jié)合，體現(xiàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵意義，才能為未來建筑發(fā)展提供新的發(fā)展方向，促進(jìn)低碳城市的建設(shè)。

1 低碳概念下的建筑設(shè)計(jì)研究概念與意義

1.1 低碳建筑設(shè)計(jì)概念

低碳建筑設(shè)計(jì)是指在確保建筑質(zhì)量與建筑功能的特殊情況下，通過優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)方案、運(yùn)用環(huán)保材料、充分考慮到資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)等方面來控制建筑項(xiàng)目在施工及運(yùn)行階段的能耗與污染。因此低碳建筑涉及所涵蓋的內(nèi)容較為廣泛，除了生態(tài)問題外還包括節(jié)約資金、土地及能源。一般來說，低碳建筑設(shè)計(jì)理念需要把傳統(tǒng)和經(jīng)驗(yàn)性的建設(shè)方案與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的建筑成果。此外，低碳建筑設(shè)計(jì)理念還可以充分突出綠色、低碳、環(huán)保和科技的特點(diǎn)，合理拓展原有建筑空間，注重先進(jìn)的技術(shù)手段。從而達(dá)到節(jié)約建設(shè)用地、節(jié)約建筑用水、節(jié)約建筑材料的最終目標(biāo)。

1.2 低碳概念下的建筑設(shè)計(jì)研究意義

建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃與城市形象、土地規(guī)劃、發(fā)展方向均有著密切的關(guān)系。因此，有必要加強(qiáng)低碳與建筑產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、能源利用、環(huán)境保護(hù)等的相關(guān)性。構(gòu)建低碳建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)理論基礎(chǔ)，并進(jìn)行實(shí)證分析，以選擇最適合未來城市建筑發(fā)展的路徑。從而塑造一個(gè)理想的、可持續(xù)的低碳建筑模式提供了思路。有效推進(jìn)低碳建筑設(shè)計(jì)體系化的發(fā)展，構(gòu)建完善的設(shè)計(jì)規(guī)范，并且與傳統(tǒng)的建筑體系相結(jié)合，才能體現(xiàn)低碳建筑設(shè)計(jì)的作用，這也是近年來低碳建筑發(fā)展的基本環(huán)節(jié)[1]。

2 低碳概念下建筑設(shè)計(jì)基本原則

2.1 綠色環(huán)保原則

綠色建筑設(shè)計(jì)是基于現(xiàn)代社會(huì)乃至全球?qū)ㄖa(chǎn)業(yè)提出新要求，是對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的改進(jìn)。低碳建筑設(shè)計(jì)不僅可以有效改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量，而且可以在一定程度上減少建筑對(duì)環(huán)境生態(tài)產(chǎn)生的影響。因此，通過低碳設(shè)計(jì)達(dá)到創(chuàng)造良好的環(huán)境是建筑設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。例如，在當(dāng)前的住宅設(shè)計(jì)中，要考慮良好的通風(fēng)和照明。目前，大多數(shù)低碳建筑設(shè)計(jì)通過利用新型環(huán)保材料才降低能耗以及污染情況，同時(shí)，施工單位還將分析用戶的實(shí)際需求，選擇合適的朝向與孔家，實(shí)現(xiàn)更理想建筑空間感的展現(xiàn)。一些環(huán)保節(jié)能建筑也將使用吸聲材料，讓用戶擁有更安靜的室內(nèi)環(huán)境。

2.2 堅(jiān)持節(jié)能低耗原則

在低碳建筑設(shè)計(jì)理念下，建筑設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)該是創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境，提高用戶的生活質(zhì)量和健康高效的需求。因此，在建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要在綠色材料、資源循環(huán)、設(shè)備降能降耗方面入手，合理選擇建筑材料，根據(jù)建筑空間組合的特點(diǎn)，選擇合理的結(jié)構(gòu)和施工方案，使建筑堅(jiān)固耐用且便于施工以促進(jìn)低碳建筑的實(shí)現(xiàn)。然而與此同時(shí)要確保建筑的功能性與舒適度，這就要求低碳建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境綠化、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。不僅要衡量建筑建設(shè)的成本，還要關(guān)注其是否符合可持續(xù)發(fā)展策略。例如我國(guó)一些大型體育場(chǎng)館的設(shè)計(jì)和施工不僅減少了建筑用鋼量，而且降低了建筑能耗。但由于采用了鋼框架空間結(jié)構(gòu)和屋面整體吊裝施工方法，工期也縮短了，這也是低碳建筑設(shè)計(jì)的一種手段[2]。

2.3 功能性原則

建筑設(shè)計(jì)的最終目的是為用戶提供高質(zhì)量的生活環(huán)境，高質(zhì)量的建筑功能對(duì)評(píng)價(jià)現(xiàn)代人的生活水平和追求起著重要作用。因此在低碳建筑設(shè)計(jì)在考慮環(huán)境保護(hù)的同時(shí)還需要充分遵守功能性原則，確保建筑自身所需的各項(xiàng)功能可以正常運(yùn)行，通過建筑設(shè)計(jì)達(dá)到結(jié)構(gòu)的通風(fēng)、隔熱和通風(fēng)功能，而不是依賴于后期的裝飾裝修以及現(xiàn)代家電來實(shí)現(xiàn)采光與通風(fēng)。

2.4 經(jīng)濟(jì)性原則

低碳建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜煩瑣的流程需要大量的人力、物力和財(cái)力。例如：運(yùn)用低碳環(huán)保建材導(dǎo)致施工成本提升、建筑物之間間隔加大導(dǎo)致土地成本上升等問題。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該因地制宜，使用當(dāng)?shù)氐牟牧?，盡可能地節(jié)省人力、建筑材料和資金。建筑設(shè)計(jì)要周密規(guī)劃和計(jì)算，注意建筑設(shè)計(jì)的客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律、經(jīng)濟(jì)效益、使用要求和技術(shù)措施。并與相應(yīng)的工程造價(jià)和施工標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一。除此之外，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮周邊設(shè)置，利用空地規(guī)劃綠化、娛樂等配套設(shè)施，確保資源節(jié)約。

3 低碳建筑設(shè)計(jì)研究

3.1 宏觀方面低碳建筑設(shè)計(jì)研究

3.1.1 建筑整體布局設(shè)計(jì)

從宏觀方面來看建筑的整體布局十分重要，通過對(duì)建筑布局規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)各種資源的充分利用，從而有效控制環(huán)境因素，特別是確保建筑物在使用運(yùn)行過程中的照明情況，優(yōu)化照明條件，減少消耗其他能源。在建筑設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)一步優(yōu)化功能區(qū)劃分，確保周邊資源的有效利用和開發(fā)，確保建筑設(shè)計(jì)更加舒適健康。這就需要在建筑設(shè)計(jì)過程中結(jié)合能耗和成本進(jìn)行科學(xué)合理的判斷，尤其是對(duì)當(dāng)?shù)仫L(fēng)向、溫度、經(jīng)緯度的清楚了解。這將有助于引導(dǎo)建筑向更有利的能源利用條件發(fā)展。此外，通過建設(shè)用地規(guī)劃，部分綠化樹木及周邊建筑可用于生態(tài)建筑設(shè)計(jì)。建筑布局與未來的照明和通風(fēng)有關(guān)。因此，為了更科學(xué)合理地進(jìn)行功能區(qū)劃，應(yīng)確保盡可能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐匦螚l件，充分利用自然能源。例如，在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少砍伐周圍樹木，以確保周圍環(huán)境不受破壞，使建筑設(shè)計(jì)更加綠色[3]。

3.1.2 墻體布局設(shè)計(jì)

墻體是建筑設(shè)計(jì)中必不可少的部分，要是組成建筑物的關(guān)鍵部分。建筑設(shè)計(jì)中可以利用墻體保溫實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的目的。墻體節(jié)能主要是在墻體中添加或填充高效保溫材料，提高墻體的耐熱性與耐寒性?，F(xiàn)階段復(fù)合墻體的運(yùn)用十分廣泛，一般做法是使用磚混凝土或鋼筋混凝土作為承重墻，并將其與隔熱材料結(jié)合。一些單材料墻也可以降低能耗。墻體改造促進(jìn)了新型墻體材料的發(fā)展，各種節(jié)能墻體應(yīng)運(yùn)而生。外墻外保溫材料是一種復(fù)合保溫材料，與單一墻體材料相比，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是合理的，絕緣系數(shù)高，能充分發(fā)揮絕緣材料的作用。在滿足承載要求的前提下，磚墻厚度可適當(dāng)減少。墻體分為承重段和防護(hù)段，中間具有一定的間隙，填充有松散或塊狀的無機(jī)絕緣材料，如礦渣、膨脹珍珠巖或未填充材料作為空氣層。該結(jié)構(gòu)具有良好的熱穩(wěn)定性，需要注意的是，外部絕緣要預(yù)防氧化、腐蝕和霜凍的情況。

3.1.3 建筑門窗設(shè)計(jì)

合理安排門窗的數(shù)量和比例，不僅可以使人們的生活更加舒適，而且可以實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)效果達(dá)到低碳環(huán)保的目的。因此，在低碳建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)門窗建設(shè)加以重視：首先，窗地比例要科學(xué)。大窗戶可以增加采光面積，然而建設(shè)成本與保溫效果會(huì)受到很大影響，因此在窗戶設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目追求片面的利益與效果。應(yīng)根據(jù)建筑位置、方向選擇合理的窗地比，確保通風(fēng)照明的低碳效果，同時(shí)注意確保門窗密封，避免使用時(shí)漏氣散熱，可以利用優(yōu)質(zhì)的門窗材料和門窗框提升密閉效果。其次，對(duì)于面向陽(yáng)光的門窗，應(yīng)在設(shè)計(jì)中添加適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)構(gòu)件，如屋檐和遮陽(yáng)篷。它不僅能在一定程度上減少陽(yáng)光直射，保證適宜的室內(nèi)環(huán)境，還能減少門窗的雨水侵蝕，防止腐蝕和老化。

該線程是衍生的會(huì)話線程，其內(nèi)封裝了客戶端IP、端口號(hào)、Client發(fā)送的數(shù)據(jù)包等大量信息。同樣，為提高性能，系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)一次性生成一定數(shù)量的數(shù)據(jù)訪問對(duì)象(ADO)，并放入對(duì)象池中。當(dāng)程序需要一個(gè)新的對(duì)象時(shí)，如果對(duì)象池中有空閑對(duì)象，則立即返回，否則才創(chuàng)建新的該類對(duì)象。當(dāng)一個(gè)對(duì)象不再被使用時(shí)，應(yīng)該將其放回對(duì)象池，以便程序后來使用。并提供了一組方法用于與客戶端通信，其原型形如：

3.2 微觀方面低碳建筑設(shè)計(jì)研究

3.2.1 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣系統(tǒng)主要包括兩方面：①照明系統(tǒng)。②暖通空調(diào)系統(tǒng)，這兩方面也是建筑耗能的關(guān)鍵部分。在照明方面，首先，鑒于傳統(tǒng)光源具有使用壽命短、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、功率因數(shù)低等缺點(diǎn)，照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)持續(xù)引進(jìn)新型照明設(shè)備，在電力系統(tǒng)照明設(shè)計(jì)中，電磁感應(yīng)燈、LED燈等新型光源可以有效地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的低碳環(huán)保；其次改變光源控制方式，照明設(shè)計(jì)采用時(shí)間控制、燈光控制、聲音控制等自動(dòng)控制技術(shù)。這些技術(shù)已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用，電力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)還有很多工作要做。最后，利用太陽(yáng)能，提高建筑設(shè)計(jì)中太陽(yáng)能資源的利用率是建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的重要措施。通過設(shè)計(jì)建筑物的朝向增加太陽(yáng)能的利用或者利用反光板提升建筑物內(nèi)部的照明，以獲得自然采光，減少使用電力照明設(shè)備。

在暖通空調(diào)方面，建筑設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外的空氣循環(huán)，提升空氣新鮮度。然而建筑技術(shù)的不斷提升與結(jié)構(gòu)逐漸的復(fù)雜化致使建筑空間越來越封閉。為了保證建筑內(nèi)部的空氣流通，室內(nèi)新風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)已成為建筑不可缺少的一部分。先進(jìn)的新風(fēng)系統(tǒng)可以將廢氣的熱量與新風(fēng)進(jìn)行交換，降低新風(fēng)處理的能耗；目前，大多數(shù)建筑采用地面送風(fēng)和屋頂排煙系統(tǒng)來形成室內(nèi)空氣循環(huán)。

3.2.2 水循環(huán)系統(tǒng)

水資源節(jié)約對(duì)低碳建筑設(shè)計(jì)具有重要意義。因此，在低碳概念下的建筑設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)水設(shè)計(jì)的理念，充分利用水資源。對(duì)建筑用水系統(tǒng)中設(shè)置有效的環(huán)境保護(hù)處理和地下水回用，以有效減少水資源的浪費(fèi)。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)和生活區(qū)應(yīng)設(shè)計(jì)節(jié)水系統(tǒng)和工具，嚴(yán)格按照節(jié)水方案用水，避免浪費(fèi)，大大提高水資源利用率。簡(jiǎn)而言之，在設(shè)計(jì)綠色建筑時(shí)必須考慮水循環(huán)與水環(huán)保兩方面。施工人員必須遵守保護(hù)水資源的原則，在施工過程中科學(xué)合理地利用水資源。

3.3 主觀方面低碳建筑設(shè)計(jì)研究

隨著低碳建筑概念的廣泛推廣，環(huán)保節(jié)能建筑已經(jīng)成為未來建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展動(dòng)力。在綠色理念不斷深化“碳高峰、碳中和”的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)背景下，自然、環(huán)保、健康將成為建筑的新趨勢(shì)。現(xiàn)階段低碳建筑設(shè)計(jì)和新材料的生產(chǎn)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，低碳環(huán)保建材的利用是低碳建筑實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵步驟。這對(duì)低碳建筑和新材料提出了更高的要求，具有更高的性能、更高的互聯(lián)互通性和協(xié)作性。設(shè)計(jì)中可以通過主觀上選擇環(huán)保節(jié)能建材可以減少建筑污染和建筑放射。除此以外，計(jì)劃性回收剩余材料可以減少固體廢物的積累，減少能源消耗，節(jié)約自然資源[4]。

4 低碳概念下建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

4.1 改善能源利用模式

4.2 智能化發(fā)展

隨著科技的不斷進(jìn)步，智能化發(fā)展已經(jīng)貫穿到各個(gè)領(lǐng)域，智能建筑也是未來發(fā)展的重要趨勢(shì)，通過建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能建筑系統(tǒng)，首先，在結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)節(jié)，智能調(diào)節(jié)可以優(yōu)化保溫效果；其次，在節(jié)能方面，需要調(diào)整功率因數(shù)，提高供電質(zhì)量，照明系統(tǒng)采用可調(diào)傳感器和照明設(shè)備，優(yōu)化照明開關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)合理地啟停，采用群控技術(shù)合理調(diào)整提升系統(tǒng)；最后，提升系統(tǒng)采用熱泵技術(shù)，包括太陽(yáng)能熱泵、地源熱泵、水源熱泵設(shè)備的運(yùn)用，在能源利用的全過程中通過智能技術(shù)對(duì)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，如圖1 所示。

圖1 建筑智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，由于經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)方法與各種主觀因素的影響，低碳建筑設(shè)計(jì)理念仍處于實(shí)踐探索過程。隨著低碳建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，已經(jīng)越來越多的企業(yè)自覺地在低碳理念下實(shí)施建筑設(shè)計(jì)戰(zhàn)略。在建筑設(shè)計(jì)階段，從整體規(guī)劃到細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)都需要把低碳環(huán)保融入其中，以此來推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。