低碳建筑设计方法比较研究

【摘要】为建设资源节约型、环境友好型社会，近年来低碳建筑在我国各地大量兴建，低碳建筑设计方法也成为业界关注的焦点。基于此，本文将简单介绍和比较常用的低碳建筑设计方法，并基于BIM技术及实例，深入探讨低碳建筑设计优化路径，希望研究内容能够为相关从业人员带来一定启发。

【关键词】低碳建筑；设计方法；BIM技术

前言

近年来我国业界在低碳建筑设计领域开展了大量理论研究和实践探索，各类低碳建筑设计方法也因此得到了广泛应用。但结合实际调研可以发现，建材选用不当、忽视细节处理等问题仍广泛存在于低碳建筑设计领域，为尽可能解决这类问题，正是本文围绕低碳建筑设计方法开展具体研究的原因所在。

1常用的低碳建筑设计方法及策略选择

1.1常用的低碳建筑设计方法

在低碳建筑设计中，设计师一般需分类分析终端使用情况和能源类型，并围绕最小化二氧化碳排放等关键领域进行低碳建筑设计，这属于最为基础的低碳建筑设计方法，分析供热与制冷的平衡、减少建筑能源需求、选用低碳排放设备、应用可再生能源、降低建筑运行能耗等则属于具体的低碳建筑设计方法。在分析供热与制冷的平衡过程中，设计师需结合建筑冷热平衡原理，以此保证设计能够尽可能减少不必要的建筑热损失和热增益。结合具体分析可以发现，机械设备运行、灯光照明、人员活动属于建筑室内热增益的主要来源，因此可通过提供独立通风使用空间控制机械设备热量、为建筑使用者提供充足使用空间、采用可独立控制的高效照明系统，实现不必要热增益的减少，同时提高建筑的气密性和保温性能，即可减少不必要的建筑热损失；在减少建筑能源需求方法应用中，低碳建筑设计需设法实现建筑能源需求最小化，为达成这一目标，建筑的构造和形式设计需得到重点关注，通过减少能源消耗与碳排放，低碳建筑设计即可更好服务于环境的改善和修复。具体设计中，需合理组织建筑构件与建筑元素，建筑的节能减排目标需采用非机械设备方法实现，如采用充分利用室内热增益和太阳能的建筑供热设计，保证建筑形体能够较好服务于节能，遮阳技术、自然采光技术、自然通风技术、保温隔热技术的针对性应用也需要得到重视[1]。在选用低碳排放设备的过程中，设计需以尽可能减少建筑主动式能源需求为前提，并同时充分利用被动式设计，由此针对性选用建筑能源设备，贯彻节能高效原则，即可为低碳建筑设计目标实现提供有力支持。值得注意的是，低碳排放设备的选用还需要基于碳排放系数针对性选择设备运行用燃料；在应用可再生能源的过程中，设计师需采用可再生能源系统满足低碳建筑的全部或部分能源需求，以此减少二氧化碳排放量，满足低碳建筑的动力和热力需要。在具体的可再生能源利用过程中，供电系统和可再生能源供热系统的技术要求结合需得到重点关注，并整体性考量建筑类型和需求；为降低建筑运行能耗，设计师需针对性保留适当的空间位置，以此满足能源管理、计量系统的安装和使用需要，配合科学实用的监测方法，即可为低碳建筑的高效运行提供保障，配合计算机模拟预测技术、咨询和调查收集公众意见、开展针对性的交互式设计，即可更好满足低碳建筑设计需要[2]。

1.2低碳建筑设计策略选择

为更好满足低碳建筑设计需要，低碳建筑设计策略选择同样不容忽视，结合环境属性、合理应用环保建材、针对性设计建筑结构形式、科学应用可再生能源均属于其中关键。在结合环境属性的低碳建筑设计中，设计师需结合建筑所在地的自然环境开展针对性的低碳设计，以此保证低碳建筑与自然环境的顺利融合，基于自然环境的建筑选址属于其中关键；合理应用环保建材也能够较好服务于低碳建筑设计，因此设计师应合理选用可循环再生建筑材料，避免采用污染大、能耗高的建筑材料，建筑材料的区域性、本土材料的应用、新型环保材料的应用也需要得到重视；针对性设计建筑结构形式同样需结合建筑所在地气候，如采用较低的窗墙比设计、合理应用隔热功能优秀的玻璃、基于墙体与阳台等结构实现建筑物遮阳，均可基于气候实际减少建筑对冷热能源的需求，实现低碳节能目标。此外，建筑与景观公园的融合也能够较好服务于低碳建筑设计目标实现，配合建筑表面的多层绿化，即可打破内外空间局限，更好贯彻低碳建筑设计理念，这也属于低碳建筑设计的一种突破；科学应用可再生能源也需要结合不同地区的气候特点，如我国北方地区可寻求替代供暖的能源形式，南方地区则需要针对性选择能耗较低的空调设备，自然通风的利用也需要同时得到重视。此外，自然光的合理利用、新型低碳环保节能技术的应用同样需要得到重视，如基于镜面对光反射采光、利用光伏热电转换效应、二次利用居民生活废水等[3]。

2低碳建筑设计的优化路径

2.1设计方向选择

为更好开展低碳建筑设计，应从材料使用、建筑使用能耗、建造活动能耗、建筑绿化碳汇、水资源消耗及处理五方面碳排放来源进行分析，并同时结合建造、运行、拆除三个阶段，由此可确定四方面低碳建筑设计的优化方向，即建筑材料、运行使用、场地利用，水资源消耗，由此细化建筑物全寿命周期碳排量，并进行针对性的各专业设计内容分工，即可开展针对性、有效性、科学性均较高的低碳建筑设计，图1为建筑物全寿命周期碳排量与各专业设计内容关联图，由此即可直观了解低碳建筑设计思路及具体分工。

2.2设计优化路径

基于图1，可深入了解低碳建筑设计方向，因此本文建议从低碳建筑空间设计、低碳结构形式选用、低碳设备效能优化三个方面入手，实现低碳建筑设计优化。在低碳建筑空间设计中，设计可围绕降低建筑体形系数、针对性设置遮阳、增加冬季阳光入射、增加围护结构展开，以此减少能量损失、减小夏季空调负荷与冬季供暖负荷。以增加围护结构为例，增加保温层属于最为基本的设计方法，通过增加保温层厚度并选用保温性能优秀的复合墙体，即可较好服务于低碳建筑设计，而考虑到建造阶段材料内含碳排量会因增加保温层而提升，因此需针对性把握材料内含碳排量增加值和厚度增加带来的使用碳排量减少，由此确定最优点，合理设计保温层厚度。此外，还需设法保证外墙、屋顶、与空气接触楼板的保温性能，并结合不同地区及朝向设置特点，由此即可更好满足低碳建筑设计需要；低碳结构形式选用需深入对比木框架结构、轻型钢框架结构、钢筋混凝土框架结构等结构形式的碳排量，同时还需要考虑建筑结构形式对结构安全性、建筑空间组合造成的影响，由此结合各种因素针对性确定结构形式，即可深化低碳建筑设计。在低碳结构形式选用的过程中，混凝土强度的针对性控制、钢构件使用效率的提升、建筑工业化技术的应用均需要得到重视，由此减小构件尺寸与混凝土用量、减少建筑用钢量、针对性选用就地取材的结构材料、推进建筑工业化，低碳建筑设计水平便能够得到更好保障；低碳设备效能优化需设法提升电力传输效率、选用变频控制设备、设计水资源回收利用系统、针对性控制给水系统压力，具体设计需围绕高导电率导体、基于用户负荷动态的调节系统、减压阀等设备配置展开，并同时探索基于太阳能利用、地热能利用、建筑微电网系统的一体化低碳建筑设计。

2.3合理应用BIM技术

BIM技术属于近年来广泛应用于我国建筑设计领域的技术形式，其在低碳建筑设计中也能够发挥较为不俗效用。在BIM技术支持下，设计师可结合工程实际，对建筑物全生命周期内的碳排量预算进行分析，以此针对性开展建筑设计低碳性评价，即可针对性选择低碳建筑设计优化方向。以某工程为例，在建筑设计低碳性评价，这一工程的运行使用、水资源消耗、材料使用三方面不符合要求，建筑设计低碳性未达标。因此设计人员针对性开展了低碳建筑设计优化，采用的具体优化措施包括采用加气混凝土砌块取代复合PE板保温砌块、在外墙及屋面设置太阳能光伏发电板、设置雨水回收系统、设置遮阳构件、优化建筑外墙窗墙比、降低建筑物层高。在完成设计优化后，采用BIM技术重新计算建筑物全寿命周期碳排量，最终建筑设计低碳性顺利达标，BIM技术的应用价值可见一斑。

3结论

综上所述，低碳建筑设计方法的应用需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的设计方向选择、设计优化路径、合理应用BIM技术等内容，则提供了可行性较高的低碳建筑设计方法应用路径。为更好开展低碳建筑设计，全寿命周期理念的引入、新低碳环保节能技术的针对性应用均需要得到重点关注。

参考文献

[1]付维.低碳建筑设计理念及其在建筑规划设计中的运用研究[J].居舍，2019（17）：88.

[2]谢贻涛，张能.基于低碳概念的建筑设计策略[J].地产，2019（10）：75-76.

[3]朱文莉，王晓军，赵强.低碳建筑设计模式研究———英国皇家建筑师协会气候变化应对策略[J].工业建筑，2016，46（8）：169-172.

作者：何立群 单位：江西同济建筑设计咨询有限公司