試論建筑設計中低碳設計

試論建筑設計中低碳設計田苗’周香俊21.機械工業(yè)第六設計研究院有限公司河南鄭州 4500002.河南智博建筑設計有限公司河南洛陽(yáng) 471000摘要:從傳統設計走向低碳之路的革新需要各領(lǐng)域的通力合作。我們不能只關(guān)注直觀(guān)的設計而忽略了那些設計背后的意義。本論文對低碳建筑中低碳設計與應用進(jìn)行了分析研究，對今后在低碳設計應用方面的研究具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞:建筑設計;低碳建筑;低碳應用中圖分類(lèi)號: TU2文獻標識碼: A文 章編號:一、建筑低碳研究及應用現狀目前對于節能建筑研究較多的是建筑外窗、玻璃幕墻的應用，而對外墻、屋頂以及樓地板的研究較為欠缺。另外，夏熱冬冷地區的研究較寒冷地區、嚴寒地區的研究多，主要是因為夏熱冬冷地區采暖和空調能耗均較高，節能設計需同時(shí)考慮圍護結構的保溫和隔熱性能，而這兩者是相互矛盾的，所以，要想達到既保溫又隔熱的目的，有很多困難需要解決。當前對于建筑物排放CO2的研究普遍認為:建筑物的日常耗能占建筑生命周期CO*排放量的絕大部分，比例約為60%--80%，其次重要的部分即建材的生產(chǎn)與運輸階段的CO排放量。由此可得出建筑節能減排首先要從降低日常能耗開(kāi)始，這也是最能立竿見(jiàn)影的一環(huán)，其次就是建材的生產(chǎn)和運輸，也是建筑節能減排中相當重要的一部分。位于不列顛群島最北端的安斯特島因一對退休夫婦邁克爾●雷和多羅西●雷建造的“零碳屋”，成為全球環(huán)保人士的矚目之地。該房屋設有吸收太陽(yáng)能、儲存太陽(yáng)能的裝置，有一-根不銹鋼管與地下風(fēng)力渦輪機和地能收集系統相連，這些裝置可以通過(guò)收集空氣和地面的能量，給房屋提供電能、熱能。即使冰天雪地，有地板下的廢氣轉化的暖氣系統供熱，屋內也是溫暖如春。在英國，邁克爾的環(huán)保屋已成為政府典范，愛(ài)丁堡當局也據此制訂了環(huán)保守則。而據英國《衛報》報道，中國廣州市也有官員對雷氏夫婦的“零碳屋”感興趣，正研究采用中國煤化工容納YHCNM HG5000戶(hù)的新型環(huán)保城。由此可見(jiàn)，這座環(huán)保屋在世界范圍內的影響。中國境內首個(gè)零碳公共建筑就是去年在上海世博會(huì ).上落成的“零碳館”，據該館的主設計師介紹，該建筑使用的建材是混合型水泥，此類(lèi)水泥含有大約50%的建筑廢料，諸如煤灰、煤矸石、礦渣等。這些廢料制成的混合水泥保溫性好，能減少熱滲透，吸收室內多余熱量，使建筑主體冬暖夏涼。除了利用傳統的太陽(yáng)能、風(fēng)能實(shí)現能源自給自足外，“ 零碳館”還能取用黃浦江水，利用水源熱泵作為房屋的天然空調;用餐后留下的剩飯剩菜被降解為生物質(zhì)能，用于發(fā)電。二、低碳建筑低碳設計應用探討1.大力發(fā)展環(huán)境型建筑低碳應用(1)關(guān)注普通建筑目前，在中國發(fā)展節能建筑、綠色建筑，或者是低碳生態(tài)建筑，重要的并不在于做幾個(gè)示范性的建筑，而是要切合實(shí)際地解決當前建筑的問(wèn)題，例如冬天保溫、夏季防熱、自然通風(fēng)的，就是低碳生態(tài)的;建筑隔聲、垃圾堆砌、降低采暖費用、太陽(yáng)能與建筑結合的，就是低碳生態(tài)的。所以，技術(shù)策略要抓主要矛盾。不能技術(shù)堆砌，片面追求節能。8億農民居住的農村住宅也應該進(jìn)入減碳發(fā)展的視野。(2)優(yōu)化建筑設計建筑造型及圍護結構形式對建筑物性能有決定性影響。直接的影響包括建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風(fēng)狀況和自然采光水平等。而這三方面涉及的內容將構成70%以上的建筑采暖通風(fēng)空調能耗。不同的建筑設計形式會(huì )造成能耗的巨大差別。然而，建筑物是個(gè)復雜系統，各方面因素相互影響，很難簡(jiǎn)單地確定建筑設計的優(yōu)劣。例如，加大外窗面積可改善自然采光，在冬季還可獲得太陽(yáng)能量，但冬季的夜間會(huì )增大熱量消耗,同時(shí)在夏季會(huì )由于太陽(yáng)輻射通過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內使空調能耗增加。這就需要利用動(dòng)態(tài)熱模擬技術(shù)對不同的方案進(jìn)行詳細地模擬測試和比較。(3)開(kāi)發(fā)節能建筑圍護構件開(kāi)發(fā)新的建筑圍護結構部件，以更好地滿(mǎn)足保溫、隔熱、透光、通風(fēng)等各種需求，甚至可根據外界條件的變化隨時(shí)改變其物理性能，達到維持室內良好的物理環(huán)境、同時(shí)降低能源消耗的目的。這是實(shí)現建筑節能的基礎鹽術(shù)和辛F十西涉及的中國煤化工產(chǎn)品有:外墻保溫和隔熱、屋頂保溫和隔熱、熱物理性能YHCNMHG嗇、智能外遮陽(yáng)裝置以及基于相變材料的蓄熱型圍護結構和基于高分子吸濕材料的調濕型飾面材料。自. 上個(gè)世紀90年代起，我國自主研發(fā)和從國外吸收消化的外墻、屋頂.保溫隔熱技術(shù)被慢慢采用。尤其是外墻外保溫可通風(fēng)裝飾板、通風(fēng)型屋頂產(chǎn)品、通風(fēng)遮陽(yáng)窗簾的使用，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了建筑運行成本。2.優(yōu)先發(fā)展低碳材料應用于建筑設計低碳生態(tài)性建筑在設計方法上，首先;不管規模大小和地理位置如何，都要對建筑所處的環(huán)境和其地域性加以研究和考慮，只有對建筑的周?chē)h(huán)境充分利用，才能更好地發(fā)揮建筑本身的自我調節作用;其次，根據其建筑周?chē)h(huán)境的研究成果，選擇建筑的位置、朝向、布局等，然后通過(guò)對建筑構件的設計，使其與周?chē)h(huán)境建立良好的溝通渠道，最后，如果條件允許可以使建筑結合- -些生態(tài)元素，既能優(yōu)化建筑自我調節能力，又能美化環(huán)境，更好地體現建筑的低碳生態(tài)性。下面主要 從植被、水體和建筑低碳綠化設計三個(gè)方面探討低碳設計在建筑設計.上的應用。(1)植被植被，特別是樹(shù)木，不但能非常有效地遮陽(yáng)，還能產(chǎn)生空氣壓差，并由此增大或減小風(fēng)速，改變氣流方向，從而導引氣流進(jìn)入或者繞開(kāi)建筑物。植物、灌木和樹(shù).木在光合作用的過(guò)程中能吸收太陽(yáng)輻射，從而使周?chē)h(huán)境變得涼爽。在干熱氣候區，應盡可能減少得熱，可用樹(shù)木遮擋來(lái)自東西方向的陽(yáng)光，同樣可以有效地阻擋熱風(fēng)侵襲。在干熱地區栽植落葉喬木很有用處，這些喬木在夏天可提供舒適的遮陽(yáng)，冬天葉子脫落，太陽(yáng)可照射進(jìn)室內。在寒冷氣候區可栽植常綠樹(shù)木來(lái)阻擋寒風(fēng)，但常綠樹(shù)木也會(huì )吸收太陽(yáng)輻射，從而降低周?chē)h(huán)境的溫度。在濕熱地區可利用植被來(lái)加大氣流流動(dòng)。但如果不細心布置的話(huà)，植被不會(huì )起到降低氣流速度的作用。(2)水體水體能吸收大量的輻射，并通過(guò)蒸發(fā)降溫，因此，白天水體附近區域一-般較為涼爽;然而在夜間水體會(huì )向周?chē)h(huán)境釋放較多的熱量，這些熱量可以用來(lái)采暖。上面所述現象是很容易理解的。水不僅比熱大，而且蒸發(fā)潛熱也相對較高。換句話(huà)說(shuō)，水在蒸發(fā)過(guò)程中會(huì )吸收大量的熱量，而溫度每升高或降低合四收式區放大中國煤化工量的熱量。因此，當水因空氣流動(dòng)而蒸發(fā)時(shí)，會(huì )使空氣溫1YHCNM H G溫。同時(shí)濕度會(huì )在蒸發(fā)降溫過(guò)程中增加。如果空氣的相對濕度很高，蒸發(fā)就會(huì )變慢。水的比熱高，是水泥比熱的兩倍多。這意味著(zhù)升高相同的溫度，等量的水吸收的熱量是水泥的2倍多,利用水體既可以減少得熱，又可在需要時(shí)利用水體吸收的太陽(yáng)輻射作為非直接熱源。(3)建筑結合綠化設計植被可以吸收輻射，因此將建筑結合植物設計可以有效降溫。建筑結合綠化設計，引入“土地空間化”的概念，包括墻面綠化、屋頂綠化和陽(yáng)臺綠化。墻面綠化主要是在強烈陽(yáng)光直射面爬滿(mǎn)綠色藤狀植物，避免陽(yáng)光直射墻面，降低外墻表面溫度，保證室內溫度的穩定性。三、.結束語(yǔ)建筑活動(dòng)是人類(lèi)作用于自然生態(tài)環(huán)境最重要的生產(chǎn)活動(dòng)之--，也是消耗自然資源最大的生產(chǎn)活動(dòng)之一。我們已經(jīng)了解到，- -些節能環(huán)保的設計并非想象中那么復雜，只要發(fā)揮我們的智慧，完全可以為減排作出應有的貢獻。首先，應因地制宜地考慮環(huán)境型建筑的標準，具體來(lái)講就是結合氣候條件、自然條件、資源條件、經(jīng)濟條件和文化條件來(lái)確定各地的綠色建筑標準，不盲目復制和理想化采用，讓節能方案切合實(shí)際。其次，在建筑設計.上充分利用自然資源設計朝向、通風(fēng)性能，在屋面、墻體、門(mén)窗等建筑外圍護結構上使用具有隔熱和保溫性能的材料，在空調等建筑暖通設備上盡量使用能耗低的產(chǎn)品，同時(shí)，充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能風(fēng)能和地熱資源。中國煤化工MHCNM HG