徐美云

上海中建建筑設(shè)計(jì)院有限公司 上海 200135

在全球能源短缺和氣候變化問題的背景下，建筑行業(yè)作為能源消耗的主要領(lǐng)域之一，急需采取切實(shí)有效的措施來降低碳排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。建筑節(jié)能降碳技術(shù)作為一個(gè)關(guān)鍵的解決方案，逐漸成為建筑設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。

1 建筑節(jié)能降碳技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

1.1 環(huán)保減排

建筑業(yè)作為全球碳排放的主要貢獻(xiàn)者之一，采用節(jié)能降碳技術(shù)具有重要的環(huán)保意義。傳統(tǒng)建筑在能源消耗過程中常常依賴于大量的非可再生能源，導(dǎo)致大量二氧化碳等溫室氣體的排放，加劇了氣候變化問題。然而，通過應(yīng)用節(jié)能降碳技術(shù)，可以在建筑的整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)顯著的碳排放減少。在建筑的設(shè)計(jì)階段，合理考慮隔熱材料和隔熱層的布局，可以有效減少熱能的散失。高效的隔熱設(shè)計(jì)可以降低供暖和制冷需求，使室內(nèi)溫度更穩(wěn)定，從而減少空調(diào)和暖氣的使用，進(jìn)而降低能源消耗和碳排放。同時(shí)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源為建筑提供能源是一種有效的減排手段。通過在建筑屋頂安裝太陽(yáng)能電池板，可以將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，供給建筑內(nèi)部電力需要，從而減少對(duì)煤炭、石油等化石燃料的依賴，減少碳排放。而且通過引入智能能源管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的精細(xì)監(jiān)控和調(diào)控。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外環(huán)境、能源使用情況等信息，系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整供暖、制冷和照明等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，最大程度地減少不必要的能源浪費(fèi)，減緩碳排放。除此以外，諸如LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）、BREEAM（Building Research Establishment Environmental Assessment Method）等認(rèn)證體系鼓勵(lì)建筑業(yè)采用可持續(xù)設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。通過遵循這些認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，建筑項(xiàng)目可以在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳，達(dá)到更低的碳排放水平[1]。

1.2 節(jié)能降本

在建筑設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用節(jié)能降碳技術(shù)，不僅有益于環(huán)境保護(hù)，還能夠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。雖然初始投資可能相對(duì)較高，但從長(zhǎng)期來看，通過降低能源費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本，這些技術(shù)為業(yè)主和運(yùn)營(yíng)者創(chuàng)造了實(shí)際的經(jīng)濟(jì)收益。而應(yīng)用節(jié)能技術(shù)可以顯著降低建筑的能源消耗。例如，優(yōu)化隔熱設(shè)計(jì)、智能控制系統(tǒng)等可以減少供暖、制冷和照明等方面的能源需求。雖然在初期可能需要投入更多資金，但隨著時(shí)間的推移，能源費(fèi)用的大幅下降將逐漸彌補(bǔ)初始投資。而且節(jié)能降碳技術(shù)可以降低建筑的運(yùn)營(yíng)成本。通過減少能源消耗，企業(yè)可以降低電力、燃?xì)獾荣Y源的采購(gòu)成本。此外，智能能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用也可以優(yōu)化能源使用，降低維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本，使建筑更加高效運(yùn)行。同時(shí)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有助于減少設(shè)備的頻繁運(yùn)行和負(fù)荷，從而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。例如，通過智能控制系統(tǒng)合理調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行模式，可以減少設(shè)備的過度磨損，降低維修和更換的頻率，從而減少了維護(hù)成本。此外，節(jié)能降碳技術(shù)的投資回報(bào)周期可能相對(duì)較長(zhǎng)，但隨著時(shí)間的推移，這些技術(shù)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益會(huì)逐漸積累。通過降低能源費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)費(fèi)用，業(yè)主可以在未來數(shù)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)顯著的儲(chǔ)蓄，使初始投資變得更加值得[2]。

1.3 增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

在當(dāng)今追求可持續(xù)發(fā)展的理念下，節(jié)能降碳的重要性已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可。在這種背景下，應(yīng)用建筑節(jié)能降碳技術(shù)可以極大地提升建筑項(xiàng)目的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和吸引力，為業(yè)主、租戶和投資者帶來多重價(jià)值。當(dāng)前消費(fèi)者對(duì)環(huán)保和能源高效的需求日益增加。他們更愿意選擇住在或辦公在具有較低碳足跡的建筑中，因?yàn)檫@既符合他們的價(jià)值觀，也能為他們提供更健康、舒適的生活和工作環(huán)境。因此，應(yīng)用節(jié)能降碳技術(shù)可以吸引更多潛在的消費(fèi)者。同時(shí)環(huán)保、能源高效的建筑更具吸引力，因此往往更容易吸引租戶或買家。高效的能源管理和低運(yùn)營(yíng)成本可以為租戶創(chuàng)造更有競(jìng)爭(zhēng)力的租金，為投資者提供更穩(wěn)定的收入。在租賃和銷售市場(chǎng)中，節(jié)能降碳的優(yōu)勢(shì)有助于脫穎而出，提高租賃率和銷售機(jī)會(huì)。而且對(duì)企業(yè)而言，積極響應(yīng)節(jié)能降碳趨勢(shì)有助于樹立良好的企業(yè)形象。企業(yè)能夠向外界展示其在環(huán)保領(lǐng)域的關(guān)注和承諾，體現(xiàn)出對(duì)社會(huì)責(zé)任的擔(dān)當(dāng)。這有助于增強(qiáng)消費(fèi)者、合作伙伴和投資者對(duì)企業(yè)的信任和好感。除此以外，在許多地區(qū)，政府已經(jīng)出臺(tái)了建筑能效和環(huán)保的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用節(jié)能降碳技術(shù)不僅可以使建筑項(xiàng)目合規(guī)，還能夠降低與政府相關(guān)的法律和金融風(fēng)險(xiǎn)，提高建筑項(xiàng)目的可持續(xù)性。

1.4 創(chuàng)新和科技推動(dòng)

在建筑節(jié)能降碳領(lǐng)域，持續(xù)的研究和創(chuàng)新是推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵。通過引入新材料、工藝和科技手段，可以不斷提升節(jié)能降碳技術(shù)的效能，實(shí)現(xiàn)更大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。不斷涌現(xiàn)的新材料和工藝為建筑節(jié)能降碳技術(shù)的創(chuàng)新提供了源源不斷的動(dòng)力。高效隔熱材料、光熱轉(zhuǎn)換材料、可再生建筑材料等的應(yīng)用可以有效降低能源損耗，提高建筑的能效。同時(shí)，新型建筑工藝的開發(fā)也有助于提高建筑施工質(zhì)量，減少能源浪費(fèi)。而且數(shù)字化技術(shù)如建筑信息模型（BIM）和數(shù)據(jù)分析在建筑節(jié)能降碳領(lǐng)域的應(yīng)用也日益重要。通過BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以在虛擬環(huán)境中模擬和優(yōu)化建筑的能源性能，預(yù)測(cè)潛在的能源瓶頸，從而提前做出調(diào)整。數(shù)據(jù)分析可以幫助監(jiān)測(cè)建筑的能源消耗，識(shí)別能源浪費(fèi)和瓶頸，指導(dǎo)節(jié)能改進(jìn)的決策。除此以外，引入智能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部各種設(shè)備的智能協(xié)同工作[3]。溫度、照明、通風(fēng)等系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境和人員活動(dòng)自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最佳的能源利用效率。這種智能化的控制不僅提高了能源效率，還為居住者和員工創(chuàng)造了更舒適的生活和工作環(huán)境。

2 當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)過程中節(jié)能降碳存在的不足

2.1 缺乏綜合性考慮

在許多情況下，建筑節(jié)能降碳技術(shù)被單獨(dú)視為一個(gè)獨(dú)立的模塊，而未能得到與其他設(shè)計(jì)因素的綜合性考慮。這種片面的看法可能會(huì)導(dǎo)致在特定方面實(shí)現(xiàn)了節(jié)能效果，但卻在其他方面造成了不必要的能源浪費(fèi)。因此，迫切需要在建筑設(shè)計(jì)的早期階段將節(jié)能降碳的概念融入整體設(shè)計(jì)思路中，以確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)目標(biāo)能夠得到有效協(xié)調(diào)。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，關(guān)注節(jié)能降碳常常被視為一種附加的、單一的任務(wù)，僅僅在建筑的后期階段被考慮進(jìn)來。然而，這種分割式的思維方式忽視了節(jié)能降碳與其他設(shè)計(jì)因素之間的密切關(guān)聯(lián)。例如，建筑的朝向、窗戶布局、材料選擇以及空間布局等因素都會(huì)直接影響建筑的能源消耗。

2.2 落實(shí)不足

盡管許多節(jié)能降碳技術(shù)已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，但實(shí)際施工和運(yùn)營(yíng)階段的落實(shí)不足問題仍然普遍存在。這一現(xiàn)象凸顯了設(shè)計(jì)理念與實(shí)際執(zhí)行之間的鴻溝，需要我們認(rèn)真思考如何加強(qiáng)各方之間的協(xié)作，以確保節(jié)能設(shè)計(jì)能夠得到切實(shí)的落實(shí)和持續(xù)的執(zhí)行。在許多情況下，問題出現(xiàn)在設(shè)計(jì)師、施工方以及維護(hù)人員之間信息傳遞的不暢。節(jié)能降碳技術(shù)的成功實(shí)施需要各個(gè)階段的緊密協(xié)調(diào)，從設(shè)計(jì)的概念階段到施工、投入使用以及長(zhǎng)期維護(hù)階段。然而，由于信息交流的不足，可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)中的精妙想法在實(shí)際操作中無法得到正確地傳達(dá)和執(zhí)行，進(jìn)而使得建筑無法在實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。為了解決這一問題，需要建立一個(gè)更加高效的合作機(jī)制，使得設(shè)計(jì)師、工程師、施工方和維護(hù)人員能夠在整個(gè)建筑生命周期內(nèi)保持緊密的聯(lián)系。這可以包括定期的協(xié)作會(huì)議，以便在各個(gè)階段共享信息、解決問題并進(jìn)行必要的調(diào)整。此外，數(shù)字化技術(shù)也可以提供強(qiáng)大的工具，例如建筑信息模型（BIM），可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)信息的無縫整合，從而減少信息丟失和誤解[4]。

3 建筑節(jié)能降碳技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

3.1 采取整體性設(shè)計(jì)思維

在建筑設(shè)計(jì)的初期，采取整體性的設(shè)計(jì)思維將節(jié)能降碳視為核心，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性建筑的關(guān)鍵步驟。這種綜合性的方法強(qiáng)調(diào)將節(jié)能和碳減排考慮為建筑設(shè)計(jì)過程中的主要考慮因素，從而在整個(gè)建筑生命周期中最大限度地降低能源消耗和環(huán)境影響。而對(duì)建筑的朝向、布局和形狀進(jìn)行精心規(guī)劃可以最大程度地利用自然光線和自然通風(fēng)。優(yōu)化建筑的朝向可以確保在不同季節(jié)和時(shí)間段內(nèi)獲得適宜的陽(yáng)光，最大程度地減少照明系統(tǒng)的使用。布局和形狀的設(shè)計(jì)也可以通過最小化熱損失和增加隔熱效果來減少對(duì)機(jī)械供暖和冷卻的需求。例如，合理規(guī)劃建筑的南立面，增加朝南的窗戶，可以充分利用冬季的太陽(yáng)輻射，減少供暖負(fù)荷。同時(shí)材料選擇也是整體性設(shè)計(jì)思維中的關(guān)鍵一環(huán)。選擇環(huán)保、可再生和低碳排放的建筑材料，不僅可以減少資源的消耗，還可以降低建筑的碳足跡。例如，使用可再生材料如竹木地板、再生玻璃等，不僅有助于減少碳排放，還可以鼓勵(lì)可持續(xù)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，有效的隔熱材料可以降低建筑的能量流失，進(jìn)一步提升能源效率。同時(shí)passivhaus 原則也是整體性設(shè)計(jì)的重要部分。這一原則強(qiáng)調(diào)在不依賴主動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的情況下，通過優(yōu)化建筑的絕緣、通風(fēng)和熱回收等設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的舒適溫度。采用passivhaus 原則，可以大幅度降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，實(shí)現(xiàn)高效的能源使用。建筑節(jié)能驗(yàn)收流程如圖1所示。

圖1 建筑節(jié)能驗(yàn)收流程

3.2 做好高效絕緣和隔熱

在建筑節(jié)能降碳的設(shè)計(jì)中，高效絕緣和隔熱是不可或缺的關(guān)鍵策略。通過選擇適當(dāng)?shù)慕^緣材料和應(yīng)用隔熱技術(shù)，可以顯著地減少室內(nèi)外溫度差異，降低冷熱傳導(dǎo)，從而有效降低采暖和冷卻負(fù)荷，提升建筑的能源效率和舒適性。高效絕緣材料的選用是實(shí)現(xiàn)優(yōu)越隔熱性能的基礎(chǔ)。這些材料通常具有良好的隔熱特性，能夠有效阻止熱量在建筑內(nèi)外的傳輸。優(yōu)質(zhì)的絕緣材料，如聚氨酯泡沫、玻璃纖維、巖棉等，能夠在保持薄型設(shè)計(jì)的同時(shí)提供出色的隔熱效果。在墻體、屋頂和地板等部位使用這些材料，可以顯著降低熱量的散失和傳導(dǎo)，從而減少供暖和冷卻系統(tǒng)的能量消耗。同時(shí)隔熱技術(shù)的應(yīng)用也至關(guān)重要。建筑中常用的隔熱技術(shù)包括外墻保溫系統(tǒng)、屋頂隔熱板、隔熱涂料等。外墻保溫系統(tǒng)將絕緣材料安裝在建筑外墻表面，形成一個(gè)連續(xù)的隔熱層，有效減少熱橋和熱損失。屋頂隔熱板可以在屋頂結(jié)構(gòu)下方增加隔熱層，阻止室內(nèi)熱量向外散失，從而降低室內(nèi)采暖需求。隔熱涂料則通過在建筑表面形成隔熱膜，減少熱量輻射和傳導(dǎo)。在采用高效絕緣和隔熱技術(shù)時(shí)，綜合考慮建筑的局部特點(diǎn)是必要的。不同部位可能面臨不同的溫度差異和熱量傳導(dǎo)途徑。因此，根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)和定位，選擇合適的絕緣材料和隔熱技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的能源效益和溫度舒適度。

3.3 采取節(jié)能建筑外觀

在建筑節(jié)能降碳的設(shè)計(jì)中，優(yōu)化建筑的外立面是一個(gè)關(guān)鍵的策略。通過精心設(shè)計(jì)建筑的外部外觀，包括窗戶布局、遮陽(yáng)設(shè)施和反射材料等方面，可以有效地控制太陽(yáng)輻射和熱量進(jìn)入建筑內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)更好的能源效率和室內(nèi)舒適性。其中窗戶布局是外立面設(shè)計(jì)中的重要因素之一。根據(jù)建筑朝向和氣候條件，合理規(guī)劃窗戶的位置和大小，可以最大程度地利用自然光線，減少對(duì)人工照明的需求。同時(shí)，通過考慮窗戶的開啟方式和保溫性能，可以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，減少機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的使用。例如，在炎熱的氣候中，可以采用可控制的窗戶設(shè)計(jì)，以在涼爽的夜晚引入新鮮空氣，減少空調(diào)負(fù)荷。同時(shí)遮陽(yáng)設(shè)施是控制太陽(yáng)輻射的關(guān)鍵。例如，在南向立面上設(shè)置遮陽(yáng)板、百葉窗或陽(yáng)臺(tái)，可以在夏季有效阻擋強(qiáng)烈的陽(yáng)光直射，減少室內(nèi)的熱量積聚。這有助于降低空調(diào)的使用頻率，提高室內(nèi)的舒適性。此外，可以結(jié)合智能控制系統(tǒng)，根據(jù)太陽(yáng)位置和天氣情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)設(shè)施的角度，實(shí)現(xiàn)最佳的遮陽(yáng)效果。而且反射材料的應(yīng)用也可以在外立面設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用。選擇具有高反射率的外墻涂料或材料，可以將太陽(yáng)輻射反射回大氣中，減少熱量的吸收和傳導(dǎo)。這可以降低建筑表面的溫度，進(jìn)而減少冷卻負(fù)荷。

3.4 使用智能控制系統(tǒng)

引入智能建筑管理系統(tǒng)是在建筑節(jié)能降碳中實(shí)現(xiàn)高效能源使用和舒適性的重要策略。通過這一系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制建筑內(nèi)部的能源消耗，優(yōu)化照明、供暖、通風(fēng)、空調(diào)等各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，從而在確保舒適性的前提下，最大限度地提升能源效率。智能控制系統(tǒng)的核心功能之一是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。傳感器可以布置在建筑內(nèi)部，收集有關(guān)溫度、濕度、照明亮度、人員流動(dòng)等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以通過系統(tǒng)傳輸?shù)街醒肟刂婆_(tái)，使管理人員能夠了解建筑內(nèi)部能源使用的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。而且控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)數(shù)據(jù)分析優(yōu)化各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。例如，在白天，當(dāng)室內(nèi)光線充足時(shí)，照明系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)低亮度或關(guān)閉，以減少不必要的能源消耗。在夜晚，系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)外溫度自動(dòng)調(diào)整供暖和冷卻設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)舒適和節(jié)能的平衡。通風(fēng)系統(tǒng)也可以根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量和人員流動(dòng)情況，智能地調(diào)整通風(fēng)量，保持良好的室內(nèi)環(huán)境。此外，智能控制系統(tǒng)還可以與外部數(shù)據(jù)源和天氣預(yù)報(bào)集成，根據(jù)天氣預(yù)測(cè)自動(dòng)調(diào)整建筑的運(yùn)行策略。例如，在預(yù)計(jì)會(huì)有陽(yáng)光直射的炎熱日子，系統(tǒng)可以提前降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)的負(fù)荷。這種智能響應(yīng)能夠使建筑在不同情況下保持高效的能源使用。

4 結(jié)論

隨著社會(huì)發(fā)展過程中對(duì)于節(jié)能降碳技術(shù)重視的不斷提升，現(xiàn)階段的建筑設(shè)計(jì)中逐漸的也開始根據(jù)建筑的實(shí)際需求利用好各種技術(shù)做好節(jié)能降碳。未來，隨著科技的不斷進(jìn)步，這些技術(shù)將繼續(xù)得到推廣和應(yīng)用，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。