哈建瑜

重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司 重庆 401122

1 引言

地球是我们人类赖以生存的地方，人类社会的发展和活动在向地球大量汲取能源物质的同时也对环境造成了破坏。建筑业活动使用能耗占整个社会的能源消耗将近40%，降低建筑使用能耗能对保护环境起到重大作用。人口激增和土地资源紧缺的矛盾愈加恶化，居住建筑中的高层住宅建设量不断刷新历史新高，提升高层住宅的环保性能将有助于减轻过度使用能源所造成的环境压力，还人们一个环境优美、健康舒适、节能环保的居住空间。

传统建设项目具有造价高、工期长、环境污染严重等特点。无论是公共建筑还是民用建筑，消耗的资源都比较大。从基础材料到家居装饰，由此产生的环境污染渗透到人们生活的方方面面。

在建筑领域，为减少化石资源的使用，改善城市环境，减少城市污染，在绿色节能理念下，建筑设计必须改变过去的设计思维，以节能理念为设计理念，结合工程环境、工程材料、工期等因素，降低建设项目成本，提倡使用可再生资源，大力提高可回收材料在建设项目中的应用价值，减少化石资源的消耗，实现建筑设计的人文、绿色、环保。

2 低碳建筑设计概述

2.1 低碳理念界定

图1 低碳建筑设计

从本质上讲，低碳是一种常见的生活方式，其影响是多方面的。例如，不可再生资源可以得到保护和合理利用；有效处理废水和废气等废物问题。低碳概念是一个广泛的概念，可以产生独特的价值，而不论适用于哪些领域。例如，在建筑业，传统建筑设计耗时、耗费能源、浪费资源，带来巨大的经济效益，而自然生态必然会遭到破坏。低碳建筑设计以人为本，以自然为重点，时间、人力和资源是有机的，依其作用和协调而定。这大大减少了工作时间，同时完成了更多的建筑任务。一方面，通过执行生计政策，巩固在消除贫穷方面取得的成果；另一方面，将经济推向良好的方向，贡献力量，如图1所示。

2.2 低碳建筑设计内涵

低碳设计是建筑业中最热门的设计之一，在综合工业发展道路上发挥着“指导者”的作用。低碳设计巧妙地将建筑设计与低碳理念结合起来，低碳理念非常丰富[1]。

2.2.1 节省资源

建筑工程是巨大的，占用了大片土地，必然消耗了大量的资源和能源。建筑物，如房屋，在使用过程中浪费和消耗能源，低碳设计也能很好地解决这些问题。在这方面，要保证住房质量，就必须利用先进的科学和技术来思考碳效率的设计方法。此外，建筑风格尽可能与周围环境融为一体，并创造一种自然的归属感。

2.2.2 开发新型能源

在当今世界，资源短缺已成为一个现实，主要趋势是用新的能源取代传统的不可再生能源。有几种类型的新能源，如太阳能、水力、风能等。例如，今年刚刚发布的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》规定，根据新需求，在新建筑物中安装太阳能系统。

2.2.3 追求良好的生活环境

随着人们消费能力的提高和生活水平的提高，住房变得新的，建筑部门的发展速度加快。在融入市场的过程中，人们不再满足于寻求庇护所来保护他们，而是寻求改善他们的生活质量。低碳设计需要持续关注人们的需求和习俗，避免形式主义，不局限于建筑的的多样性，更多地关注内部的和细节。例如，调整建筑物内的温度和湿度，灵活适应人口的不同条件；建筑材料完好无损，确保居民的身体健康，同时促进生活舒适；通风和照明。当然，这三个要点不足以概括低碳建筑设计的全部内容，但作为其最重要的要素，它们仍然是在建筑业应用低碳概念的重要指南。与此同时，环境材料和资源养护是碳碳概念的最重要组成部分。

3 我国低碳建筑设计发展的现状

随着社会经济的不断进步和环保意识的加强，低碳理念的设计逐渐被人们日常生活所采用，更加重视低碳生活。传统建筑使用资源相对粗放，有时候会存在资源浪费现象，这与国家和社会的发展不相符，也与人们的意识不匹配。在建筑设计过程中充分应用低碳环保技术可以解决这个问题，给建设单位带来一定的经济效益和社会效益。

在低碳设计理念下，建筑设计更注重一些绿色材料和低碳能源的应用，在建筑施工过程中更应注重可再生资源的利用，其中研发加强节能技术、环保技术和低碳能源技术的推广。对于建筑行业来说，最重要的是实现绿色资源的合理利用，最大限度的利用，避免对周边环境和人居环境造成破坏。实现绿色低碳项目建设，积极改进创新节能技术，加强建筑低碳排放体系建设，高度重视建筑各环节，实现建筑碳排放控制，进而推动可持续发展，最终达到节能减排的目的，有效推动房地产业的发展。

4 建筑工程设计当中节能设计的原则分析

4.1 合理的应用节能技术

在建筑工程的设计过程中应用节能技术非常重要。需要相关人员对设计原则进行深入分析，根据节能技术的不同设计原则和特点，合理开展节能设计工作，使节能技术发挥自己的作用。设计人员应对节能技术进行相应的分析，结合工程实际情况进行结构技术合理性、适用性、经济性、可实施性进行评判，避免在设计工作中因对技术条件了解不足而影响节能设计的质量。

4.2 客观科学原理分析

客观科学原则在设计工作中发挥着重要作用。相关人员在开展设计工作时，应分析实际情况，探索客观科学原理，掌握客观科学原理，并确保在实施工程时能够严格遵循这些原理。

实际工作中，所有项目不会是完全类同的，而是各自有着各自项目的特点，这就要求设计工作中需要结合本项目的特点进行有针对性的分析。准确、完整地收集项目资料，包括地理环境、气候等等，进行科学严谨的分析与计算，才得到客观正确的结果。

4.3 适当技术超前原则

适当技术超前原则在当前建筑工程设计工作中占有重要地位。在节能技术日新月异的今天，只有按照适当技术超前原则进行，才能保证方案的合理性与适应性。

5 节能设计理念的要点

5.1 环境的融合

在建筑规划阶段，要充分体现节能设计理念，这是应用节能设计理念的关键。在建筑规划中，设计师要对建筑环境有深刻的认识，将建筑环境与建筑规划相结合，这是体现绿色节能理念的重中之重。必须将建筑所在环境的气候、地形、风向、光照、水文、土壤等因素融入建筑设计中。对这些因素的全面了解，将有助于提高节能建筑设计理念的应用质量。

例如，我国北部的气候条件具有冬长夏短的特点。在北方建筑中，供暖是一项基本功能要求，而北方城市供暖主要以集中供暖为主，因此在建筑设计中应充分考虑这一要求。同时，结合环境因素可以看出，北方地区的日照条件通常非常好。因此，在应用节能设计理念时，首先要考虑优化供暖需求，减少供暖时间，体现节能理念，充分利用日照条件，改变建筑朝向，有利于缩短采暖时间。事实上，我国北方的民用建筑一般都是南北向排列的。在这种布局中，可以利用太阳能来满足室内供暖需求，从而减少化石能源供暖的使用，体现了环保节能的设计理念。同样的节能理念也体现在南方民用建筑中。与北方冬季采暖需求不同，南方住宅更注重通风需求。因此在设计中选择了季风环流的方向，以满足夏季通风散热的功能需求[2]。

5.2 材料选择

在建筑设计中体现环保节能理念，注重材料的选择，而节能材料的选择是节能理念的主要体现。节能建筑材料包括外墙材料和内墙材料，建筑外墙材料主要是围护结构的材料，一般合成保温材料是主要选项。在选择节能内部材料时，应更加注重材料的美观性，应减少使用纯木质材料，更多选择环保的合成材料。

6 建筑设计中运用节能理念的路径

6.1 基于功能需求的节能设计理念

在建筑围护结构设计中运用节能理念具有明显的优势，因为围护结构作为建筑的参照部分，为建筑提供了基础的功能要求。在实际设计过程中，需要结合建筑的功能需求和环境因素来表达建筑的节能设计理念。设计前要从根本上明确外部环境条件，采用与环境相融合的节能设计，如布局设计、绿化设计、高度设计等。为突出节能设计理念，在设计前需要制定节能设计的基本目标，并对使用化石燃料供暖的建筑的成本和环境污染进行计算，对室内通风、空调、空调等能耗进行准确计算等。设计中选用透明材料作为建筑围护结构的主要材料，优化围护结构中透明材料的遮阳比，并根据采暖、通风的功能要求选择合适的窗面积比例等等。

6.2 基于环境因素的节能设计思路

建筑节能理念的应用应充分考虑地域差异、环境差异和文化差异，选用节能材料。以建筑幕墙为例，在寒冷的北方选择建筑幕墙时，隐框幕墙是主要材料，如果选用明框幕墙，材料必须以隔热铝合金型材为主要材料，对热工性能要求高。在其他地区，在选择建筑幕墙时，主要采用明框幕墙，尤其是南方地区，对散热性能的要求更高。在幕墙设计中，不仅要突出框架结构的造型，还要突出幕墙的玻璃材质。如果在设计中选择了非透明幕墙，则非透明幕墙的材料应以铝板和石材为主，同时还必须设计隔热。在材料内部添加50mm玻璃棉可以提高面板材料的隔热性能和玻璃棉的密度达到16kg/m3以上，幕墙的传热系数控制在0.7～0.9范围内W/m2.K.对于非寒冷地区的非透明幕墙材料，其传热系数应小于1.5W/m2.K，以免浪费热资源。

6.3 基于信息技术的节能设计思维

信息技术在建筑设计中有着广泛的应用。信息技术在建筑设计中具有多样化、多角度、多层次的应用场景。

BIM技术用于在设计前对设计参数进行标准化，优化建筑结构，模拟节能效果。在设计中，多维模型用于发现设计问题、共享设计计划并对其进行细化设计参数，从所有元素、流程、环节的设计角度，展现绿色设计理念。

运用信息技术的设计思维，在设计建筑内部系统时，利用智能系统实现对能耗的实时监控。使用频率低时，智能系统可自动关闭能源系统，使用频率高时，智能系统可根据需求优化调整能源系统，减少能源浪费消耗。比如：在大型公共建筑中，能源浪费是非常严重的现象，而传统的人力管理难以做到细节渗透。智能系统的应用往往可以代替人工，随着时间的推移调节中央空调的温度，根据需求，实现能源的合理利用。

随着互联网和人工智能技术的普及，自动智能控制系统在建筑设计中具备了应用条件。在建筑设计过程中，要充分考虑建筑运营阶段的节能管理问题，改变传统设计，运用智能技术，提高建筑运营过程中的节能水平，降低建筑整体能耗和提高建筑物的经济效益和社会效益[3]。

6.4 建筑立面遮阳一体化设计

目前大多数的高层住宅的外立面造型设计与遮阳设计在程序上是分离进行的。在进行外立面设计时，往往是通过聚苯板或混凝土凸起进行立面线条造型，更简单的还有通过墙面的涂料颜色不同进行立面造型区分；在遮阳设计时，往往是在住宅主体完成后，在预埋件上加入混凝土遮阳板。这样单一分离的设计方法，会造成建筑立面效果大打折扣，安全隐患大大增加。对建筑立面遮阳优先采用一体化设计策略，能够使各个设计元素之间更加统一化，使它们的艺术性和功能性在高层住宅设计中发挥最大的价值。

高层住宅建筑立面遮阳一体化设计手法一般有开口片段式形态和表皮式形态。开口片段式形态是指在高层住宅建筑立面通过一体化设计后，立面造型线条效果呈现水平式、垂直式或点式效果。住宅项目的外遮阳设计可采用水平遮阳板，通过一体化设计，将遮阳板水平连续布置，呈规律的在立面上进行大小和位置变化，在水平方向上形成了“水平遮阳-窗户-水平遮阳”的水平式开口片段式形态，通过对开口片段的局部水平垂直放大或缩小，形成了有规律的立面组合，使原本单一的立面阳台造型更加具有辨识度和层次变化。

7 低碳概念下建筑设计要点

在建筑设计中，低碳设计是社会和历史发展的必然趋势。目前，建筑业需要在这一技术的支持下建立正确的认识，优化利用资源，以寻找符合低碳设计的建筑设计。设计者应考虑到多种因素的影响，并设计低碳绿色建筑以适应当代发展的需要。

7.1 体型设计

正确设计建筑形体有助于减少碳排放。在这一阶段，整合后的建筑设计应当从低碳环境角度来理解。建筑规模与形体作为规划的一部分，在不影响建筑的自然通风的前提下优化，以便更好保持温度控制，有效降低建筑能耗，以期实现建筑的可持续发展以及实现绿色城市的目标。由于我国幅员辽阔，不同地区的气候不同，建筑类型不同，建筑要求自然不同。设计者应在设计过程中充分考虑到这一点，应用低碳概念，改进设计水平，并从低碳角度将其作为确保建筑质量和改善环境性能的重要手段。

7.2 空间设计

在建筑设计期间，空间设计成了人们关注的焦点。虽然建筑设计的空间设计充分考虑到人类的空间需要，但空间设计也可以更好地渗透到低碳概念。在设计空间设计过程中，设计者必须通过对空间的形成、大小和形状进行必要的研究和比较，评估空间对人的日常生活的脆弱性和影响，同时考虑到环境、节能和减少能源需求，以便为所有人取得合理和有利可图的结果。

7.3 材料设计

建筑材料对建筑工程的质量产生重大影响，应将低碳设计充分纳入建筑材料的选择，同时仔细评估项目成本投入与社会经济效益之间的联系。

实施低碳建筑设计需要在设计阶段充分吸收低碳概念，并保持低碳思维，以协调建材的配置。也就是说，建筑机构应考虑在经济、绿色、环境和低消费等原则的基础上设计建筑材料，同时高度重视各种性能要求，例如材料的强度、有效性和稳定性，并深入考虑选定材料对人民日常生活的影响。建筑材料的数量必须适当，必须符合合理的经济原则。一些建筑材料受到外部因素的严重影响，如退化和损坏，严重影响了工程质量。因此，在建筑材料的设计中，应考虑到材料中可能发生的多种变化，以避免与部件部分接触时材料损坏。在另一方面，应注重建筑材料的储存和保护。同时建筑可以将一些可回收利用的材料纳入建筑设计，确保建筑材料的回收和资源的再循环。

8 结语

综上所述，发展低碳绿色建筑是中国建筑业走上健康发展的必由之路，在科技高速发展的同时，设计理念也焕发生机，借助数字化工具，为中国建筑业低能耗、可持续、高质量、节能减排奠定基础。新时期的低碳绿色建筑理念，在提高人们居住水平的同时，降低能耗，减少碳排放，还能极大改善建筑内部的舒适环境，真正达到人与自然的和谐共生。