关于低碳式建筑设计的实践报告

久爱奥鹏晓林

工业文明以来，人类社会经济发展对化石能源的依赖导致了大气中二氧化碳浓度显著提高，由此而引发的海平面上升、冰川融化、疾病的流行、物种的濒临灭绝等一系列问题，让我们认识到人类所面临着环境危机。2003年，英国能源白皮书《我们的能源未来:创建低碳经济》中提出了低碳经济概念，强调节约使用能源，特别是碳基能源，在减少总的能源需求的同时改善能源结构。作为地球能源消耗、污染物排放的大户，建筑的材料生产、建造过程、建成后使用、废弃后的处理等全过程都存在着巨大的能耗。在欧洲，大约有一半左右的生态和环境破坏是由建筑和工程造成的。在美国，甚至城市固体废弃物的60%以上都与建筑运行有关。因此，采取措施使建筑向节能转型，将会在很大程度上节约能源的消耗，并创造出更大的经济价值。截止到2010年，绿色建筑就将为美国带来超过600亿美元的经济价值［1］。
我国处于建设发展的高速增长期，城市化、现代化进程还将持续很长的时间，而建筑业作为我国国民经济增长的重要支柱产业，在能源的有效利用、减少污染、保护生态环境等方面还处于起步与探索阶段，所面临的能源与环境问题更为突出。因此，对照我国的新能源发展规划与低碳经济的发展目标，积极尝试通过设计手段在建筑的设计、建造和运行中提高建筑能源利用效率，改善建筑的环境性能，引领低碳的生活方式，是当代建筑师所需肩负的责任。
一、从规划设计开始注入低碳理念
建筑是人与自然进行能量信息交换的媒介。建筑师对建筑、市镇以及它们在空间上的分布所做的决策对能否实现“可持续发展”而言至关重要［2］，能源、原材料的消耗、碳排放水平等都将取决城市的发展模型。遵循非扩张性开发原则，从城市规划开始就贯穿低碳的理念，遵循保护、利用自然的设计策略，提高土地的使用效率，尽量减少开发带来的环境冲击，才能为一个建设项目打下良好的基础。



坐落在天津滨海新区的中新天津生态城，规划区域内1/3是废弃盐田，1/3是盐碱荒地，1/3是有污染的水面，面对这样相当恶劣的资源约束条件，在生态节能的理念指导下，紧凑型的城市布局、方便快捷的绿色交通体系结合社区建设和滨水地区改造成为“资源节约型、环境友好型”宜居城市目标实现的手段。在交通节能规划设计中，构建以轨道交通为骨干、以清洁能源公交为主体的公共交通系统，覆盖全城的慢行交通网络、500m范围的服务半径、功能设施的配套设计使居民在适宜的步行范围内可以解决生活基本需求，减少对小汽车的依赖，交通出行的减少降低了交通产生的能耗。在节能的同时积极开发应用风能、太阳能、地热、生物质能等可再生能源，优化能源结构［3］。2007年在巴黎OIN项目中胜出的“Active Nature”，充分考虑利用自然资源与生产能力，保护既有的森林，在城镇的外围增加农业基地满足区域内生活的需要，通过“绿色电池”对水体与废物进行循环利用，通过规划满足该地域在未来三十年的“绿色”生活(图1)。合理的具有前瞻性的生态区域规划，是建筑设计可持续化的基础。




（二）建筑设计中的低碳设计策略
对于建筑来说，低碳设计意味着整个设计、建造、使用与废弃环节都要考虑到低能耗、低污染与低排放。在考虑建筑的耐久性设计的同时兼顾建筑的易拆除设计、节约资源设计和可再生能源利用设计等。
1. 更多地考虑建筑的环境属性
在全球化背景下，建筑师们创造出一批具有可识别性的标志性建筑，一种可以独立于其所建造的环境的商标性建筑，但是也有建筑师始终关注在具体环境中解答问题，让建筑成为特定环境所创造出的物体。安藤忠雄设计的很多建筑都是埋在地下的。他曾经说过:“不管出于什么样的自然环境中，我都试图创造一个从不凌驾于环境之上的建筑。”对场地地形的有效利用从而减少工程量，对风向、光线的有效利用从而减少建筑在使用中的能耗，已经成为大多数建筑师的共识。
西班牙女设计师Belinda•Tato的临时搭建物“空气树”，在应对城市高温环境的长期命题、解决都市空间环境再循环的过程中，做出了有效地尝试。“树”由轻质可再生材料制成，可以轻易地拆卸并移动到其他地方。“树”的内部通过喷水管道以及各种攀缘植物如忍冬、常青藤等进行空气调节，吸收二氧化碳，净化空气。其冷却系统可以将内部气温下降至比街道其他地方低8－12℃，从而有效减轻大多数城市中心出现的热岛效应，成为居民休闲避暑的好去处。通过顶部安装太阳能电池板，“树”在能耗上实现自给自足的同时，多余的电量还会输送至电力公司，由此产生的利润用于建筑维护［4］(图2)这一举措增加了现存广场空间的树木密度，减少和重组交通线路，实现了城市空间环境发展的重新配置，使人工的环境更好地参与到自然环境的良性发展中去。

2. 材料的多层次开发与高效利用
2.2.1绿色建材的使用
建筑与装修材料、设备管材的生产和建设环节是建筑大量产生能耗和污染的环节。很多常用的建筑材料会对环境产生不利影响，如新鲜加气混凝土会散发氡气，人造板材有大量甲醛挥发。在我国城市化进程中，建筑大多采用钢筋混凝土结构，而水泥是高耗能、高污染、高CO2排放的建筑材料，每建成1m2的钢筋混凝土建筑，将产生300～400Kg的CO2，而且混凝土拆除物还会造成难以处理的废弃物。材料使用的不恰当在后期的使用和维护上带来很多的问题。因此，选用工业化成品或者可再生、循环利用的建筑材料，选取内含能源(embodiedenergy)［5］低的材料，是减少CO2排放，控制建设中、使用中和废弃后环境污染的一个有效途径。
在开发新材料的同时，强调建筑材料的地域性和原生态性。西班牙建筑师的FOA事务所设计的“竹屋”，选用当地临时建筑上常用的竹子作为外围护材料，尝试将这种临时性的材料和构造用在建筑的永久结构上，寻求寻常材料的不寻常使用方式，“在建筑中引入自然界的消亡和再循环”(扎拉波罗)，试图使人造的城市逐渐向自然生态型转化。黄土高原地区的生土建筑维护结构主要是黄土直接加工成的生土材料，另外混入的麦草、芦苇等防止开裂。生土建筑具有施工简易、低能耗、便于就地取材等优势。生土制成的土坯砖造价仅为混凝土的1/5，用它做成外围护结构可以使建筑室内获得稳定舒适的环境。另外其加工制作过程也无需煅烧，污染很小，并且材料可以重复利用建设，甚至可以作为肥料在农业中使用［6］。在内部装修材料的选用上，选择简单有效、能源消耗少、施工便捷并且可以调节室内微气候的材料。比如日本零排放住宅中采用消石灰壁纸作为墙面装饰，对室内湿度的调节起到了很好的作用。
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