李海周

發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)能夠促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)向高能效、低能耗和低碳排放的轉(zhuǎn)型發(fā)展。發(fā)展低碳建筑是踐行低碳經(jīng)濟(jì)的重要抓手。本文闡述了低碳建筑的概念特征，確立了低碳建筑設(shè)計(jì)中的生命周期理念、節(jié)能減排目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向原則，探討了低碳建筑設(shè)計(jì)的策略，目的在于實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)更環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

低碳經(jīng)濟(jì)緣起于全球氣候變暖，溫室氣體二氧化碳超量排放，使空氣中的二氧化碳平衡遭到破壞，［1］其發(fā)展理念最早起源于英國(guó)。2003年英國(guó)在《我們能源的未來—?jiǎng)?chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》白皮書中提出“低碳經(jīng)濟(jì)”的概念，成為世界上最早提出“低碳經(jīng)濟(jì)”（Low-Carbon-Economy）的國(guó)家，并認(rèn)為低碳經(jīng)濟(jì)是通過低消耗和低污染以獲得高產(chǎn)出，通過應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的研究起步較晚，自21世紀(jì)以來，有關(guān)低碳經(jīng)濟(jì)的研究才逐漸增多。目前被廣泛引用的是英國(guó)環(huán)境學(xué)家魯賓斯德（Lubinside，2006）對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的描述，他認(rèn)為低碳經(jīng)濟(jì)是一種經(jīng)濟(jì)模式，核心是通過技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)向高能效、低能耗和低碳排放的轉(zhuǎn)型。

隨著氣候變化問題的加劇和能源資源的稀缺性，低碳建筑設(shè)計(jì)已成為建筑行業(yè)的重要趨勢(shì)。低碳建筑的設(shè)計(jì)和建設(shè)可以顯著減少碳排放，降低能源消耗，同時(shí)提供更健康和舒適的室內(nèi)環(huán)境。本文將探討低碳建筑的內(nèi)涵和特征，以及在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循的原則。同時(shí)，深入研究關(guān)鍵的設(shè)計(jì)策略，并指出存在的問題和解決方案，以推動(dòng)低碳建筑在未來的廣泛應(yīng)用。低碳建筑不僅有助于減少環(huán)境負(fù)擔(dān)，還為建筑業(yè)創(chuàng)造了更多的商業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。

一、低碳建筑的內(nèi)涵及特征

（一）低碳建筑的概念

低碳建筑是一種建筑設(shè)計(jì)和構(gòu)建理念，旨在最小化建筑物的碳排放和對(duì)環(huán)境的不良影響。它強(qiáng)調(diào)通過整合可持續(xù)性策略，減少能源消耗和碳足跡，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好和資源高效利用的建筑形式。低碳建筑的概念涵蓋了整個(gè)建筑生命周期，包括設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和拆除階段，以確保最大程度地減少對(duì)大氣、土壤和水資源的負(fù)面影響［2］。

（二）低碳建筑的特征

低碳建筑采用高效的絕緣材料、建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以減少能源浪費(fèi)，降低供暖和冷卻成本。積極利用可再生能源，如太陽能光伏板和風(fēng)力發(fā)電，以滿足部分或全部能源需求。采用智能照明和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，根據(jù)需要調(diào)整光照和溫度，以降低電力消耗。低碳建筑采用節(jié)水設(shè)備和系統(tǒng)，例如低流量水龍頭和雨水收集系統(tǒng)，以減少用水量和水資源浪費(fèi)。選擇可持續(xù)和環(huán)保的建筑材料，最小化廢棄物產(chǎn)生，并鼓勵(lì)廢物的再利用和回收。最大程度地利用自然氣流和陽光，減少對(duì)機(jī)械通風(fēng)和人工照明的依賴。通過綠化屋頂、雨水花園和庭院等措施，提高建筑周圍環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)功能。低碳建筑從設(shè)計(jì)階段開始就考慮整個(gè)生命周期，包括建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和拆除，以最大程度地降低環(huán)境影響。低碳建筑通常追求獲得可持續(xù)性認(rèn)證，如LEED、BREEAM等，以證明其符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐。低碳建筑項(xiàng)目通常包括教育和宣傳組成部分，旨在提高用戶和社區(qū)對(duì)可持續(xù)建筑的認(rèn)知和參與度［3］。

二、低碳建筑設(shè)計(jì)的原則

（一）生命周期理念

在設(shè)計(jì)之初就要考慮建筑的整個(gè)生命周期，包括原材料獲取、制造、運(yùn)輸、使用、維護(hù)和終結(jié)階段。這需要綜合考慮能源、水資源、材料和廢物管理等方面。選擇可再生、可循環(huán)和環(huán)保的建筑材料，減少材料的碳排放和資源消耗。同時(shí)，優(yōu)先考慮本地材料，減少運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響。通過精心設(shè)計(jì)，降低建筑的能源需求和水資源消耗。包括合理的朝向、通風(fēng)、采光以及能源效率的設(shè)備和系統(tǒng)的集成。考慮建筑的長(zhǎng)期可維護(hù)性，以延長(zhǎng)使用壽命并降低資源消耗。此外，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮未來的技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)。在建設(shè)和拆除過程中，最小化廢棄物產(chǎn)生，鼓勵(lì)廢物的回收和再利用，以降低對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的依賴。建成后，持續(xù)監(jiān)測(cè)建筑的性能，確保其達(dá)到設(shè)計(jì)的可持續(xù)性目標(biāo)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行必要的改進(jìn)和調(diào)整。

（二）節(jié)能減排目標(biāo)

低碳建筑的首要目標(biāo)是降低能源消耗。這包括采用高效的建筑外殼，使用高絕緣性能的材料，以減少熱量和冷空氣的傳遞，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷。積極采用可再生能源，如太陽能和風(fēng)能，以滿足建筑的部分或全部能源需求。這可以通過安裝太陽能光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。降低用水量是另一個(gè)重要目標(biāo)。通過采用節(jié)水設(shè)備、雨水收集系統(tǒng)和灌溉管理，可以減少用水需求，降低能源消耗與水處理過程相關(guān)的碳排放。引入智能化控制系統(tǒng)，如智能照明、智能溫控系統(tǒng)等，以根據(jù)需求調(diào)整照明和溫度，最大程度地降低電力和能源消耗。進(jìn)行能源性能評(píng)估，通過模擬和監(jiān)測(cè)建筑的實(shí)際能源使用情況，識(shí)別和解決能源浪費(fèi)問題。設(shè)立明確的碳減排目標(biāo)，鼓勵(lì)建筑業(yè)主和設(shè)計(jì)師采取措施，以減少建筑的碳足跡。這可以通過設(shè)置每年的碳排放限額或使用碳抵消方法來實(shí)現(xiàn)。提高建筑業(yè)主、居民和員工的能源節(jié)約意識(shí)，促使他們積極參與能源節(jié)約行動(dòng)。

（三）可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向

在設(shè)計(jì)和規(guī)劃低碳建筑時(shí)，必須綜合考慮各種因素，包括環(huán)境保護(hù)、社會(huì)公平和經(jīng)濟(jì)可行性。這意味著建筑不僅要降低對(duì)環(huán)境的沖擊，還要考慮社會(huì)需求和經(jīng)濟(jì)成本效益。低碳建筑應(yīng)考慮對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的積極影響，鼓勵(lì)社會(huì)參與和支持社會(huì)公平。這可以通過創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、提供可負(fù)擔(dān)得起的住房以及改善社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)低碳建筑時(shí)，應(yīng)尊重并保護(hù)當(dāng)?shù)氐奈幕蜌v史遺產(chǎn)，以確保建筑與周圍環(huán)境和文化相協(xié)調(diào)。低碳建筑應(yīng)具備經(jīng)濟(jì)可行性，以便吸引投資并推動(dòng)可持續(xù)建筑的發(fā)展。這需要考慮建筑的生命周期成本和運(yùn)營(yíng)效益。設(shè)計(jì)低碳建筑時(shí)，應(yīng)考慮建筑周圍的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如水資源管理、空氣質(zhì)量改善和生物多樣性維護(hù)。低碳建筑設(shè)計(jì)應(yīng)著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)，以確保建筑在未來依然具備可持續(xù)性。這包括預(yù)測(cè)未來的環(huán)境變化和技術(shù)進(jìn)步，以便在需要時(shí)進(jìn)行適應(yīng)性改變［4］。

三、低碳建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵策略

（一）方案設(shè)計(jì)策略

選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ蚴堑吞冀ㄖO(shè)計(jì)中的關(guān)鍵決策。合理的朝向可以使建筑充分利用自然光和太陽熱量，減少對(duì)人工照明和供暖/冷卻系統(tǒng)的依賴。例如，將建筑主要的窗戶和陽臺(tái)朝向南方，可以最大程度地吸收冬季陽光，提供溫暖的室內(nèi)環(huán)境。此外，合理的布局也應(yīng)考慮到通風(fēng)、采光、視野和戶外空間的最佳配置，以增強(qiáng)居住和工作環(huán)境的舒適度。通過這些措施，低碳建筑可以減少能源消耗，提高室內(nèi)舒適度，降低運(yùn)營(yíng)成本。在低碳建筑設(shè)計(jì)中，高效的空間利用是關(guān)鍵。這意味著最大程度地減少浪費(fèi)的空間，使每個(gè)平方米的建筑空間都得到充分利用。高效的空間規(guī)劃可以減少建筑的總體體積，從而降低建筑的能源需求和碳足跡。通過設(shè)計(jì)靈活的空間，使其適應(yīng)不同的用途，可以提高建筑的多功能性，減少未來的改建和擴(kuò)建需求。多功能性設(shè)計(jì)原則強(qiáng)調(diào)了建筑空間的靈活性和適應(yīng)性。這意味著建筑應(yīng)該被設(shè)計(jì)成能夠容納多種用途，而不僅僅局限于特定功能。例如，一個(gè)辦公樓可以設(shè)計(jì)成可以容納不同類型的辦公空間，也可以容納會(huì)議室、培訓(xùn)室或休閑區(qū)域。這種多功能性設(shè)計(jì)可以減少建筑的浪費(fèi)，延長(zhǎng)其使用壽命，降低資源和能源的浪費(fèi)，從而符合低碳建筑的原則。在低碳建筑設(shè)計(jì)中，材料選擇至關(guān)重要。環(huán)保和可持續(xù)性是選擇建筑材料的關(guān)鍵因素。建筑師和設(shè)計(jì)師應(yīng)選擇具有較低碳足跡、可再生性和循環(huán)性的材料。此外，地方可獲取的材料應(yīng)優(yōu)先考慮，以減少運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的不利影響。材料的外觀和質(zhì)地也應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造美觀和可持續(xù)的外觀，從而滿足低碳建筑的審美要求。通過合理的材料選擇，低碳建筑可以降低碳排放、減少資源消耗，并提供可持續(xù)性的建筑解決方案。

（二）建材選擇策略

確保所選建材符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以減少室內(nèi)空氣污染。低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）和無毒材料是關(guān)鍵選擇。優(yōu)先考慮可回收和可再生建材，以促進(jìn)資源的循環(huán)利用。選擇具有回收價(jià)值的材料，有助于降低垃圾填埋和資源枯竭。確保所選建材與建筑設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造美觀和功能性的外觀。建材的選擇應(yīng)與建筑的整體設(shè)計(jì)和風(fēng)格相一致。進(jìn)行碳足跡評(píng)估，以評(píng)估每種建材的碳排放量，并在選擇時(shí)考慮這些數(shù)據(jù)。這有助于確保建材選擇符合低碳建筑設(shè)計(jì)的目標(biāo)。確保所選建材符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)鍵的。在低碳建筑設(shè)計(jì)中，要選擇低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）和無毒材料，以減少室內(nèi)空氣污染。這些材料通常不會(huì)釋放有害氣體或化學(xué)物質(zhì)到室內(nèi)空氣中，從而提高了居住者和工作人員的健康和舒適感。良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量不僅對(duì)健康有益，還提高了室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量，有助于提高生產(chǎn)力和生活質(zhì)量。在低碳建筑設(shè)計(jì)中，優(yōu)先考慮可回收和可再生建材，以促進(jìn)資源的循環(huán)利用。這意味著選擇那些在建筑壽命結(jié)束后可以回收和重新加工的材料。例如，金屬、玻璃和塑料等可回收材料可以通過回收再利用，減少了對(duì)新原材料的需求。同時(shí)，也應(yīng)考慮材料的循環(huán)性，即它們是否可以在生命周期結(jié)束后成為其他產(chǎn)品的原材料。通過選擇可回收和循環(huán)的建材，可以減少垃圾填埋和資源枯竭的問題，有助于構(gòu)建更可持續(xù)的建筑環(huán)境。建材的選擇應(yīng)與建筑的整體設(shè)計(jì)和風(fēng)格相協(xié)調(diào)，以創(chuàng)造美觀和功能性的外觀。建筑的外觀和內(nèi)部裝飾應(yīng)與所選建材相一致，使建筑在視覺上呈現(xiàn)出協(xié)調(diào)一致的外觀。此外，建材的選擇也應(yīng)考慮到它們的適用性和可操作性，以確保它們?cè)诮ㄖ^程中能夠順利安裝和使用。通過與建筑設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)建筑的整體一體化，提高其審美價(jià)值和功能性。

（三）供能系統(tǒng)策略

將能源效率置于設(shè)計(jì)的核心位置。選擇高效的暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和電氣設(shè)備，以最小化能源消耗。使用節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，如LED照明、智能恒溫器和高效的暖氣系統(tǒng)，以降低建筑的總體能源需求。利用可再生能源作為主要的能源來源，如太陽能、風(fēng)能或地?zé)崮堋０惭b太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)或地源熱泵系統(tǒng)，以減少對(duì)化石燃料的依賴，降低碳排放。采用智能控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和管理能源使用。這些系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整照明、暖通空調(diào)和電氣設(shè)備，以適應(yīng)不同的需求和條件，提高能源效率。例如，使用智能恒溫器和自動(dòng)遮陽裝置，以優(yōu)化室內(nèi)溫度和光線。應(yīng)用熱回收技術(shù)，如余熱回收和熱泵系統(tǒng)，以從廢熱中提取能源，用于加熱水源或供暖。這有助于減少熱能的浪費(fèi)，并提高整體能源利用效率。優(yōu)化建筑的供暖和冷卻策略，采用適當(dāng)?shù)母魺岵牧虾痛皯粼O(shè)計(jì)，減少能源在冷熱交換中的損失。另外，采用地?zé)崮茉椿蛱柲芸照{(diào)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的供暖和冷卻。建立能源監(jiān)測(cè)和報(bào)告系統(tǒng)，定期追蹤建筑的能源使用情況，并制定節(jié)能措施。這有助于持續(xù)改進(jìn)建筑的能源性能，降低運(yùn)營(yíng)成本。確保供能系統(tǒng)的可持續(xù)性，考慮供能系統(tǒng)的維護(hù)和更新，以適應(yīng)未來的技術(shù)進(jìn)步和需求變化。建立長(zhǎng)期的能源規(guī)劃，以確保建筑在未來依然具備低碳性能。遵循當(dāng)?shù)氐哪茉葱史ㄒ?guī)和政策，以確保建筑符合法律要求，并有可能享受相關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)或激勵(lì)措施。這包括符合當(dāng)?shù)啬茉礃?biāo)準(zhǔn)、獲得能源效率認(rèn)證等。

通過綜合應(yīng)用智能化策略，低碳建筑可以實(shí)現(xiàn)更高水平的能源效率、舒適性和環(huán)保性。這些智能技術(shù)不僅有助于降低能源消耗和碳排放，還提高了建筑的用戶體驗(yàn)和管理效率，使低碳建筑成為更具吸引力和可持續(xù)性的選擇［5］。

四、結(jié)論

低碳建筑是哥本哈根氣候大會(huì)后出現(xiàn)的一個(gè)嶄新概念，其內(nèi)涵與綠色建筑、節(jié)能建筑相輔相成。雙碳目標(biāo)下，低碳建筑創(chuàng)新正在改變未來建筑。低碳建筑設(shè)計(jì)不僅有助于減少對(duì)有限資源的依賴，還能為社會(huì)提供更健康、更宜居的建筑環(huán)境。同時(shí)，也是建筑行業(yè)朝著更加可持續(xù)和環(huán)保方向發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力。低碳建筑的實(shí)現(xiàn)需要我們共同努力，在一系列策略的引領(lǐng)下，期待未來會(huì)有更多的低碳建筑項(xiàng)目得以實(shí)施。

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基金項(xiàng)目：廣東省高等教育學(xué)會(huì)“十四五”規(guī)劃2023年度高等教育研究重點(diǎn)課題“廣東高等職業(yè)教育服務(wù)鄉(xiāng)村振興的效果評(píng)價(jià)與長(zhǎng)效機(jī)制研究”（項(xiàng)目編號(hào)23GZD15）。

作者單位：重慶建筑工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士。