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低碳背景下绿色建筑设计思路与实践研究

计兴平
  
大鑫媒体号
2024年13期
中旭 宁夏 工程设计咨询有限公司 宁夏银川 750004

摘要:在探讨绿色建筑设计的思路与实践时,要深入的了解当前低碳背景情况,全球温室气体排放的增加引发了严重的气候变化,迫切需要采取行动减少建筑业对环境的负面影响,不仅如此,城市化进程的加快,建筑在全球能源消耗中所占的比重巨大,使绿色建筑的设计理念变得更加重要。越来越多的地区已经采取了措施来鼓励与推动绿色建筑的发展,建立环境评估标准、提供财政激励,鼓励建筑师、开发商考虑能源效率、材料选择以及环境友好性等因素,使绿色建筑不仅成为一种理想,更是一种现实需求。传统的建筑设计注重外观与功能,而绿色建筑设计则更加注重与环境的和谐共生,从选址到施工,从使用到废弃,都要尽可能减少对环境的影响。总的来说,在低碳背景下,要探讨与研究更加创新与可持续的建筑设计思路与实践已成为大势所趋。

关键词:低碳背景下;绿色建筑;设计思路;实践

引言

在过去的几十年里,人类活动对地球环境所造成的破坏,温室气体排放不断的上升,极端天气事件频繁发生,绿色建筑的理念已不再是一种奢侈,而是迫切的需要。绿色建筑的设计思路与实践不仅能减少碳的排放,还能提高建筑的舒适性、降低运营的成本,为城市可持续发展注入新的活力。基于此,本次深入探讨在低碳背景下,如何通过创新的设计思路与实践方法,推动绿色建筑的发展。从多个维度入手,探讨如何克服目前面临的挑战,实现绿色建筑的可持续发展目标。希望通过研究,为推动建筑行业向更加环保、可持续的方向发展贡献一份力量。

1关于低碳理念下的绿色建筑

1.1“双碳”背景

在探讨低碳理念下的绿色建筑,不能忽视"双碳"背景的重要性,"双碳"背景是建筑的两个碳排放来源,建筑的运营阶段产生的碳排放,主要来自能源消耗,而建筑的建设与材料生产阶段产生的碳排放,是材料的采集、加工、运输等环节。建筑在运营阶段消耗大量的能源,导致碳排放,绿色建筑应注重提高能源效率,采用节能技术与可再生能源,减少对化石能源的依赖,降低运营阶段的碳排放。建材的生产、运输与施工过程,减少这一阶段的碳排放,选用可再生材料、回收材料等低碳建材,减少对资源的消耗,同时,优化建筑设计与施工工艺,减少浪费与能源消耗。绿色建筑的设计思路既要关注建筑运营阶段的碳排放,又要重视建筑建设阶段的碳排放,采取有效的措施来减少碳排放,才能真正实现绿色建筑的目标。

1.2 绿色建筑设计的内涵

绿色建筑设计是一种综合性的设计理念,在最大限度地降低建筑对环境的负面影响,实现资源的有效利用与环境的可持续发展,不仅关注建筑本身的外观与功能,更注重建筑与环境的和谐共生关系。采用节能材料、优化建筑布局、提高建筑外墙保温性能等措施,减少建筑在使用阶段的能源消耗,降低碳排放。注重资源的循环利用,可再生材料、回收利用建筑废弃物、设计可拆卸的建筑结构等,减少对自然资源的消耗,降低建筑生命周期的环境负荷。通过绿化屋顶、设置雨水收集系统、保护周围生态环境等方式,减少建筑对生态系统的破坏,促进生态平衡。还可以提供良好的室内环境质量、优化采光与通风设计、减少有害气体释放等手段,保障建筑用户的健康与舒适感。

2.低碳背景下绿色建筑设计特点及原则

绿色建筑设计强调整体性与系统性,不仅是单纯的技术手段,还要从建筑的规划、设计、施工、使用、维护等各个环节综合考虑,形成一个完整的系统。设计师在选择建筑材料、构造方式、能源系统等方面,要尽量减少对环境的负面影响,选择可再生材料、低碳能源等,实现建筑的生命周期内最小化的碳排放与资源消耗。通过优化建筑的形态、采用高效的建筑外墙、提供良好的采光与通风等手段,最大程度地降低建筑在使用阶段的能源消耗。规划与设计建筑时,尽量保护原有生态环境,保留与利用自然资源,提高建筑与周围环境的融合度,同时关注建筑对社区的影响。

3低碳理念下的绿色建筑的设计思路

3.1回归本源,重构绿色建筑观

设计师要回归到对自然的敬畏与尊重,深入理解自然系统的运行规律,借鉴自然的设计原则,将自然的智慧融入到建筑设计中。譬如,利用自然通风、采光等技术,减少对机械系统的依赖,模仿自然生态系统的运行方式。还要重视建筑与环境的融合,而不是简单地将一座建筑搬到某个地方,在规划与设计过程中充分考虑周围的地形、气候、植被等因素,使建筑与周围环境相互融合,相得益彰。另外,还要注重人与自然的互动,为了环保与节能,更应为了提升人们的生活质量与幸福感,在设计过程中,要考虑到建筑对人们的舒适性与健康的影响,创造出宜居、健康的室内环境,使建筑真正成为人与自然和谐共生的场所。

3.2明确设计原则,完善设计指引

设计原则应该包括节能减排、资源循环利用、生态友好与健康舒适等方面,从规划到施工,始终将环保与可持续性考虑在内,如,通过最大限度地利用自然光与自然通风、选择可再生能源、采用环保材料等手段,实现节能减排与资源循环利用。设计指引还应具体明确,技术要求、材料选择、设计方法等方面,由政府、行业组织或专业机构制定,规范与引导绿色建筑设计的实践,如,针对不同类型建筑的设计标准与评价指标,为设计师提供参考与指导。并且设计原则与指引还应是动态更新的,要密切关注最新的绿色建筑技术与理念,不断更新自己的设计知识与方法,以适应不断变化的环境与需求。最后,设计原则与指引的制定要因地制宜,也要与相关利益相关者进行广泛的沟通与协商,只有在设计原则与指引的制定过程中,各方的意见得到充分尊重与考虑,才能得到广泛的认可与实施。

3.3低碳技术措施与主动式建筑技术结合

在低碳理念下,绿色建筑的设计能通过将低碳技术措施与主动式建筑技术结合,实现更高效的能源利用与更低碳的环境影响。传统建筑的采光与通风主要依靠机械设备,消耗大量能源。而绿色建筑能设计合理的建筑形态与布局,利用自然光与自然通风来替代机械设备,如,设计建筑朝向、采用落地窗与天窗等,利用自然光照与自然风力,减少了对人工照明与空调的依赖。还有智能化控制系统,通过传感器、自动调节装置等,实现建筑能源的智能管理与优化调控。结合太阳能光伏发电系统与智能照明系统,根据室内光照情况自动调节照明亮度,满足了能源的节约与环境的舒适。绿色建筑还能利用太阳能、风能、地热能等可再生能源技术,实现建筑能源的自给自足与零碳排放,结合建筑外墙与屋顶的太阳能光伏板,利用阳光资源生产电能,供给建筑内部的电力需求,同时减少了对传统能源的依赖。最后,绿色建筑采用环保材料与节能设备,如高效保温材料、节能空调系统等,结合这些技术措施,实现了更高效的能源利用与更低碳的环境影响,为可持续发展做出了积极贡献。

4.低碳理念下的绿色建筑的实践分析

4.1合理选址,优化建筑结构

合理选址是绿色建筑的关键一步,应考虑周边交通便利性、日照条件、自然风情等因素,减少交通能耗与减轻对自然环境的破坏,如选择靠近公共交通枢纽的地点,或是充分利用日照与自然通风资源丰富的地区,减少居民出行对能源的消耗,提高生活品质。或是优化建筑结构是提高绿色建筑能效,设计合理的建筑结构,减少建筑材料的使用,降低建筑的总体质量,从而减少建筑运输与施工的能源消耗,如轻质钢结构、预制混凝土结构等技术,减少建筑结构的重量,提高建筑的能源利用效率。另外,优化建筑结构还能通过设计合理的外立面与屋顶形态,利用自然光照与自然通风资源,减少对人工照明与空调系统的依赖,如设计开放式的大面积玻璃幕墙,增加室内采光,或是设计屋顶绿化系统,植被覆盖屋顶,降低室内温度。优化建筑结构也能通过使用可再生能源与高效节能设备来实现,太阳能光伏板、太阳能热水器等设备,实现建筑能源的自给自足,或是采用高效节能空调系统、热泵系统等技术,减少对传统能源的依赖。

4.2建筑自然通风设计的应用

绿色建筑的自然通风设计有效减少了对人工通风与空调系统的依赖,降低能源消耗,提高建筑的舒适性与可持续性。根据当地的气候特点与环境条件,确定建筑的朝向,使建筑能充分利用自然气流,实现自然通风,将建筑的主要开口朝向自然风向,利用自然风力进行通风,达到室内空气的流通。设计开放式的建筑结构,增加建筑的通风口与通风孔,增加自然气流的流通性,同时,通风塔、风帘墙等设计元素,引导自然气流,形成通风通道。另外,适当的通风控制装置,来调节室内温度与湿度如,可开启的窗户、天窗与通风口,调节室内外温差,提高室内空气质量,或是采用遮阳装置、凉亭等,避免日照直射,降低室内温度。再结合智能化控制系统,运用传感器监测室内外温度、湿度等参数,自动调节窗户的开启度与风口的开合,实现室内空气质量的自动调节,提高舒适性与能效。

4.3可再生能源的利用

绿色建筑的可再生能源利用旨在减少对传统能源的依赖,降低碳排放,实现建筑能源的可持续利用。安装在建筑屋顶或外墙的光伏板,将阳光转化为电能,用于建筑内部的照明、空调、电力设备等,也能存储在电池中以备不时之需,充分的利用了太阳能资源,减少了对传统电力的依赖。或是在建筑屋顶安装太阳能集热器,将太阳能转化为热能,用于供暖与热水生产,满足建筑内部的热水需求,减少了对传统燃气或电力供暖的依赖,降低了能源消耗与碳排放。另外在建筑屋顶或周边地区安装风力发电机,利用风力转动发电机产生电能,在适宜的气候条件下,为建筑提供清洁能源,减少了对传统电力的需求,降低了碳排放。还可以通过地源热泵等设备,将地下的热能转移至建筑内部供暖,或将建筑内部的热量转移到地下实现制冷,利用地球的自然能量,减少对传统供暖与制冷设备的依赖,降低了能源消耗与碳排放。

4.4建材的回收利用

在低碳理念下,绿色建筑建材的回收利用是为例减少对自然资源的消耗,降低建筑施工与拆除过程中的环境影响。可再生建材是指能通过自然过程再生或循环利用的建筑材料,譬如,竹材、木材、生物质材料等,具有可再生性与可降解性,能减少对自然资源的消耗,降低建筑的环境影响。可循环利用建材是指能在建筑拆除后进行回收与再利用的建材,如钢材、混凝土、玻璃等,具有高度的可回收性与再利用性,建筑拆除后的再加工与再利用,减少了对原始材料的需求,降低了建筑的碳排放。而环保建材是指生产过程中对环境影响较小,且在使用与拆除过程中能减少对环境的损害的建筑材料,如低碳混凝土、环保油漆、无机保温材料等,有较低的碳排放与环境污染,有效的减少了建筑的环境影响。可拆卸建材就更好理解了,指能轻松拆卸与更换的建筑材料,如拼装式墙板、模块化地板等,有灵活性与可替代性,能随着建筑功能与需求的变化进行调整,延长建筑的使用寿命,减少建筑拆除与重建的频率,降低了资源的浪费。

4.5建筑朝向设计

绿色建筑的朝向设计能最大程度地利用自然资源,减少能源消耗,提高建筑的舒适性与能效。遵循 passivhaus 原则。Passivhaus 是一种低能耗建筑标准,强调最小化机械设备的使用,实现舒适的室内环境,在朝向设计中,Passivhaus 指导建筑朝向应充分利用太阳能与自然通风,最大限度地减少对机械供暖与通风系统的依赖,如建筑主要朝向能选择南向,能实现最大化日照收集与 passivhaus 效果。根据当地的气候特点与地形条件,选择建筑的朝向,利用自然资源,减少能源消耗,在寒冷气候地区,建筑主要朝向能选择朝向太阳光照最强的方向,以增加 passivhaus 效果,减少供暖能源的消耗,而在炎热气候地区,选择避免直射阳光的方向,减少室内温度的上升,降低空调能源的消耗。在朝向设计中,要考虑周边环境与用地规划的影响,确保建筑朝向不会受到周围建筑或自然环境的遮挡或影响,如,在城市环境中,要考虑周围建筑的高度与密度,避免被高楼大厦遮挡而影响日照与通风效果。当然,还可以结合建筑技术与设计手段,对建筑朝向进行优化,以提高建筑的能效与舒适性。如设计合理的建筑形态与立面结构,增加建筑的日照与通风效果,减少对机械系统的依赖,或是采用智能化控制系统,实现对建筑朝向的动态调节,根据季节与天气变化,最大程度地利用自然资源,降低了能源的消耗。

4.6提高场地空间利用效能

在低碳理念下,绿色建筑的设计应采用灵活的空间布局设计,采用可调整、可变化的空间设计,以适应不同功能与需求,如,可移动隔断墙、可折叠家具等设计元素,使同一空间能灵活的切换为不同功能的区域,最大化地利用场地空间。还要充分的利用垂直空间,设计多层次的空间结构,如,阁楼、楼梯下方的储物空间等,增加可利用空间的面积,提高场地的利用效率。另外要设计合理的建筑形态与布局,最大程度地减少建筑的占地面积,提高场地的开放性与利用率,譬如,紧凑型建筑布局、错层设计等,有效的利用场地空间,同时保持建筑的舒适性与功能性。通过合理规划建筑与景观的关系,将室内外空间有机结合起来,增加场地的使用功能与魅力,如,设计室外露台、庭院等开放空间,使室内外空间相互衔接,提高场地的整体利用效能。

5 结语

在低碳背景下,绿色建筑设计思路与实践的研究对于推动可持续发展与应对气候变化具有重要意义。通过本次研究,我们深入探讨了绿色建筑的理念与原则,分析了低碳背景下绿色建筑设计的特点与实践应用,探讨了如何回归本源、完善设计指引,以及如何结合低碳技术与主动式建筑技术等方面的问题。我们认识到,绿色建筑不仅仅是一种建筑设计理念,更是一种社会责任与生态文明的体现。只有通过不断的实践探索与创新,我们才能不断完善绿色建筑的理念与技术,实现建筑业的可持续发展与社会的可持续繁荣。同时,我们也要认识到,推动绿色建筑的发展需要政府、企业、社会各界的共同努力与合作。政府应该加强绿色建筑的政策引导与规划管理,鼓励与支持绿色建筑的发展;企业应该加大对绿色建筑技术的研发与应用,推动产业转型升级;社会各界应该增强环保意识,积极参与绿色建筑的实践与推广。相信在我们共同的努力下,绿色建筑一定能为建筑业的可持续发展与人类社会的可持续繁荣作出更大的贡献。

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