基于低碳环保的绿色生态建筑设计研究

[摘 要] 随着经济的继续发展，人们对建筑设计提出了更高的要求。设计者们必须具备一定创新性和超前意识，牢记“人类不可能创造一个生态系统”。只有理解了绿色生态建筑的真正含义，才能设计出满足低碳环保、适应时代发展的新型房屋建筑。

[关键词] 低碳环保；建筑设计；绿色建筑

1 基于低碳环保的绿色生态建筑特征

低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高效能，降低二氧化碳排放量。建筑物是能源和资源的固化物，据调查表明，产生废气的50%来自于建筑物，二氧化碳排放中的40%来自于建筑，建筑物的总能耗占25%～28%的比例，占有总能耗中的相当大的份额，因此，节能将是实现低碳建筑的关键，大力发展低碳建筑将从节能设计入手。绿色生态建筑具有以下四个方面的特征：

(1)节能和利用再生资源。节能的技术原理是通过蓄热等措施减少能源消耗，提高能源的使用效率，并充分利用可再生的自然资源，包括太阳能、风能、水利能、海洋能、生物能等，减少对不可再生资源，例如石油和煤炭等的依赖。在建筑设计中结合不同的气候特点，依据太阳的运行规律和风的形成规律，利用太阳光和通风等节能措施达到减少能耗的目的，应用材料的蓄热和绝热性能，提高围护结构的保温和隔热性能，利用太阳能冬季取暖，夏季降温，通过遮阳设施来防止夏季过热，最终提高室内环境的舒适性。

(2)材料的再生利用。使用再生或可循环利用的材料和资源。例如在建筑的建造过程中使用再生的建筑材料，减少建筑垃圾。注重使用节能的绿色建筑材料，提高房屋建筑的保温隔热功能 注重实用新型的墙体材料和有利于环保的建筑材料，目前影响建筑能耗最直接的因素是建筑围护结构保温隔热性能的优劣，我国现有居住建筑围护结构的热工性能普遍较低，直接影响了室内热舒适度。处于夏热冬暖地区的广州，夏天普遍需要空调，冬天甚至需要采暖，建筑整体的耗能量大。因此，提高建筑围护结构的热工性能是建筑节能的最有效手段。

(3)减少废物排放。避免向外界环境排放有毒有害的污染物，通过各种手段在排放之前进行无害化处理。

(4)环境与文化属性。广义范围内的生态建筑和可持续发展建筑还涉及环境和文化领域。

2 绿色生态建筑设计的原则

（1）基地环境的整体规划。建筑规划设计从整体角度把握人类生态系统的结构，以生态为基础进行整体规划和生态规划，合理利用土地，有效协调经济、社会和生态之间的关系。根据自然的本质属性，组织各功能分区，使建筑群的能流、物流畅通无阻；从建筑物朝向、间距、形体、绿化配置、能源的循环利用等方面考虑，建筑规划要走中小型化、花园化、智能化为一体的道路，提高绿地面积比例，降低能耗量；建筑整体规划应体现建造场地、植被的一体化；减少对资源的干扰和污染；建筑及装饰材料的选择应考虑对能源消耗和对空气、水污染的影响；全方位考虑建筑绿化，沿街绿化、楼间绿化、楼旁绿化、绿化建筑，形成多品种、多层次、立体的、广泛绿化环境，改善建筑小气候，使人类贴近自然。在生态的建筑规划设计中要把具体建筑看成是城市建筑大系统的一部分，与城市建筑大系统相联系，使建筑内部难以消化的废物成为其它元素的资源。

（2）建筑设计人员要把建筑视为一个微型生态系统，通过生态设计充分有效利用太阳能、风能等自然能量，考虑建筑空间的形体与自然空间的联系，采暖、通风、照明、电气等方面的高效与协调等，降低建筑系统对自然生态系统的影响。建筑方案应充分利用太阳光、阴影，选择合理的建筑朝向和建筑型体；营造良好的局部建筑小气候，室内空间与室外空间相结合，加强人与自然的联系；建筑空间多样化、科学化，加大使用功能的灵活性和空间的可变性，留有变化余地，经过改造和装饰可以再生使用。

（3）可再生能源的循环利用。建筑外表面应考虑围护结构的热效率；设计规模恰当有效的供热、通风和空调系统；充分有效地利用各种可选择的再生能源，形成与建筑空间使用配套的能源综合开发利用系统，建筑生活垃圾综合处理；从节能出发做好照明、器具设备和电气负荷的最优化设计；考虑建筑空间的建筑材料中易挥发的有机成分，尽量减少微生物生长的机会，提供新鲜的空气，创造易于接近日光和公共适宜的环境，同时要考虑室内空间维修和清洁材料挥发的化学成分对人体的影响；建筑构造使用可循环或带有可循环材料(如钢材、铝材等)的产品，考虑建筑构件和建筑设备的再利用，尽可能减少建筑垃圾；为建筑物主人使用可循环设施提供方便，通过中水的再利用和节水装置，使生活污水排放量降到最低；建筑屋顶、地面、门窗要进行隔热处理；广泛应用建筑采暖节能、制冷节能、通风节能、照明节能等建筑节能技术。

（4）水资源的合理利用。雨水的收集和污水的处理回收利用是建筑节水的有效措施，通过低技术的建筑处理及后续工种的配合，收集的雨水可用于浇灌，用于景观水景，改善了建筑的生态环境。污水的回收利用是建筑内的洗漱污水经有特殊设备的净化处理后，再用于冲厕，或者浇灌等。人工湿地污水处理系统和雨水收集利用及灌溉技术的应用，使水资源利用最大化。系统可以长期稳定运行，且节省投资，运行费用低。在保温隔热的处理上，建筑外墙外保温的处理，玻璃采用LOW-E玻璃等K值小的节能玻璃，可以减少建筑外围护结构的能量交换，这样在建筑运行中节省了很大的能源消耗，同时在建筑屋顶处使用人工覆土可以减小屋顶的热损失；屋顶种植绿色植被既增加了绿化面积又改善了生态环境。

3 低碳环保前提下的建筑设计要求

绿色生态建筑应当按照相应的低碳节能标准进行设计，设计文件也应当符合低碳节能设计标准的规定，建筑设计的原则及要求有以下几个方面：

（1）应遵循“因地制宜”的设计原则。此“地”主要是指建筑物所在地的气候特征，如某地区属于温暖带大陆性季风气候，其气候特征表现为冬冷夏热，雨量集中。因此，该地区的节能建筑，必须适应当地的气候特征，既不能照搬严寒地区的建筑型式，也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式，更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式。因地制宜，充分利用当地自然资源，使建筑群的规划布置和建筑物的平面布置有利于自然通风和采光，保留自然水域面积，增加植被绿化形成小区微气候。设计时采用南北向或接近南北向，使建筑冬季可以增加太阳辐射得热，夏季可以减少太阳辐射得热，且与当地夏季的主导风向一致。建筑物的单体设计应控制其体型系数，将体型系数控制在一个较低的水平上，以减少其外围护结构的传热损失，降低建筑能耗。

（2）热工设计应遵循超前性的原则。现行建筑节能设计标准对建筑外围护结构热工性能的规定性指标水平较低，仅仅是实现现阶段节能50%目标的需要，距离舒适性建筑的要求还很远，与发达国家的差距很大。随着我国经济的发展，建筑节能设计标准将分阶段予以修改，建筑外围护结构的热工性能会逐步提高。由于建筑的使用年限长，到时按新标准再对既有建筑实施节能改造是非常困难的，因此应贯彻超前性原则，特别是夏季酷热地区，建筑外围护结构（屋顶、外墙、外门外窗）的热工性能指标应突破节能设计标准规定的最低要求，予以适当加强，应控制屋顶和外墙的夏季内表面计算温度。

（3）建筑设计人员要有社会责任感。设计单位和设计人员每设计一项工程，自工程施工建设开始，设计者就开始对它承担起终身的社会责任。工程责任的范围广，且责任重大，所负责任的时间长（直至设计使用周期止）。能源是我国的战略物质和经济发展的动力，又是后代人生存的必要条件，建筑节能是贯彻国家节约能源法和可持续发展战略的大事，所以低碳节能建筑的设计者又实际上承担了一份牵涉到国家发展战略和后代人生存条件的社会责任。

4 低碳环保条件下的建筑设计要点

建筑低碳节能设计是一个复杂的系统工程，它并不是多项节能技术或者节能设备的简单累加，而是需要定量化的系统设计。节能设计的定量化思路要求整体协调平衡，从分析多方面因素出发，以最低的投资、最简化的手段完成并达到节能设计目标。建筑低碳节能设计可以分为节能建筑系统设计和环保建筑系统设计。

（1）节能建筑系统设计。该设计是在装机功率不变的情况下，通过提供能源使用效率实现节能目标，例如空调热泵比一般的空调机要节能。另外，也可以使用可再生能源设备，如风力发电、太阳能伏电、地源热泵等，利用取之不竭的能源，是提倡节能建筑系统高效、科学的设计手段。注意推广节能新技术的应用，实现建筑节能，减少常规能源的消耗和对环境的污染，保持生态平衡。在我国中西部的广大地区，一方面是经济发展和居民收入相对落后，另一方面却是各种自然资源极为丰富。这就要求在建筑设计中，充分利用太阳能、风力、沼气、地热和有机废弃物的再生资源，从而在不影响建筑功能的同时达到节能降耗的目的。

（2）环保建筑系统设计。该类型设计是在满足生活舒适度需求的情况下，其目标是要尽量减小能源设备装机功率。该设计主要是依靠自然资源来保证和维持建筑内的温度和通风等使用要求，即理想的状态就是在大部分时间里，建筑内冬暖夏凉、通风良好，仅需要小功率的空调和采暖系统就可以满足人们的生活或工作需要。在方案设计中，设计人员需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化，充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件；在初步设计中，需要对建筑材料、外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框及窗墙比进行量化和优化。从方案设计到初步设计，设计师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况，计算空调和采暖设备的装机功率，对比各种影响因素，最好选择最佳的设计方案。

正确地选择和协调使用节能建筑系统设计和环保建筑系统设计的原则方法，可有效地改变目前大量存在的不务实效、只求政绩的节能表象，大大地减少人力、物力、财力、能源资源的浪费，大力地推动舒适、健康的节能建筑发展，高效地促进建筑业的“低碳”模式的经济增长。

5 结语

“低碳”是世界经济健康发展的主流趋势，也是我国落实科学发展观、实现可持续发展的迫切需要。我国建筑业的碳排放量占碳排放总量的三分之一以上，推动低碳经济发展，低碳节能建筑将势在必行。普及低碳生活，应当从建筑节能设计入手，加强设计人员低碳节能理念，不断学习低碳节能专业知识，增强节能设计社会责任感，研究低碳节能新技术，创新建筑环保新材料。低碳建筑拥有极大的发展潜力，将是我国建筑发展的主要方向。低碳建筑节电、节水、环保、低污染，将会给人们带来一个绿色、健康、和谐的生活居住环境。

参考文献：

［1］洪哲雄.生态建筑设计初探［J］.山西建筑，2008-01-10.

［2］郭明.浅谈生态建筑设计［J］.建筑探索，2004，(3).

［3］浅析建筑设计与环保节能［J］法制与社会，2009(31):319 ■

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