低碳式建筑设计技术及方法

低碳式建筑设计技术及方法

张伟

高碑店市筑宏建筑工程有限公司 河北高碑店 074000

摘要：低碳建筑是减少温室气体排放最具性价比的领域，因此，建筑领域必须重视低碳设计技术和方法。基于此，本文详细阐述了低碳式建筑设计技术及方法。

关键词：低碳建筑；设计技术；方法

低碳建筑设计是现代建筑设计的一种重要理念，其涉及到建筑设计的各个环节，因而低碳建筑是今后全球建筑业发展的主流趋势。针对低碳建筑在我国的发展现状,日后应注重绿色科技创新,革新改造的建筑学观念,采取有效措施,深入研究和探索低碳建筑设计技术及方法,从而促进低碳建筑在我国的发展。

1 低碳式建筑简介

1.1概念。低碳建筑的理念是指在建筑的设计、规划和建造过程中，尤其在使用中利用节能技术在保证室内热湿环境的要求下，来减少能源的使用，通过提高能源使用率的方式来实现二氧化碳的排放。低碳建筑设计是指通过一系列的技术来实现降耗，这些技术包括空间组织、绿化设计、体量设计、采光设计、通风组织、构造及围护结构设计、照明控制等。在建筑内部形成综合的低碳效应，使室内的空气能良性循环，从而形成室内的微气候自循环系统。这种措施能有效降低二氧化碳的排放，既经济又有效。

1.2 应用优势。1)有效降低能量消耗。据统计，建筑物的总能耗通常有一半以上是在建设和使用建筑物的过程中消耗掉的，而且在这过程中大约有34％的污染物产生。相比较之下，低碳式建筑在能量消耗要求更低，对环境的保护有着重要意义。2)再现新型建筑艺术。传统的建筑多是采用商品化的生产设计技术和方法，无法准确体现建筑的艺术美。而低碳式建筑，能在不违背周边自然和气候条件的基础上，将本地文化和原材料融入到设计理念中，在展现本地风格的同时，形成了新的建筑美学。

2 低碳建筑现状

目前，对低碳建筑的研究主要集中在气候特点冬冷夏热的地区，在这些地区夏季需用空调，冬季需供暖，因而无论夏季与冬季，能耗较高。因此在节能研究时，既要考虑建筑的隔热功能又要考虑建筑的保暖功能。保暖和隔热功能几乎是相反的，如何使建筑既能保暖又能隔热，这要解决许多问题。此外，建筑物日常消耗导致了大量二氧化碳的排放，其次是建筑材料在运输阶段及生产阶段排放的二氧化碳。因此，若想减少建筑排放二氧化碳量，首先要降低日常能耗，然后减排建筑材料在生产和运输过程中的二氧化碳排放量。

3 应用当代科学方法与技术手段的低碳建筑设计技术与方法

3.1 基于数字化的低碳建筑。随着现代科技的发展，各个领域都开始向数字化和网络化转型，建筑行业也不例外，数字化技术主张采用国际先进的数字化技术对建筑整体或重点部分进行科学分析、预测、监控、反馈、控制，已达到减少建筑物碳排放量的目的，符合低碳建筑的基本要求。

1)借助数字化技术的相关软件对建筑碳排放量进行模拟与测算，在短时间内能得出建筑的碳排放量，低碳建筑设计常用此方法对建筑的碳排放量进行计算。同时，数字化技术能把设计中物理环境条件的参数化设计和数字化精确调控成为现实。此外，让数字技术与环境科学相结合，还能对建筑将来的碳排放指标、低碳效应进行准确计算。

2)低碳建筑设计能借助数字技术在使用和管理下的优势。使数字管理系统、给排水系统、供配电系统、照明系统等子系统与中央计算机形成综合系统，以用于对所有的机电设备和能源自动控制、电讯网络自动控制，高效保证了有关设备的合理运行。而主系统就像一个中央处理单元，为驱动部分的控制做出反应，从而达到控制建筑碳排放量的目的。

3.2 基于物联网的低碳建筑。物联网(The Internetof things)是新一代信息技术的重要组成部分，顾名思义，物联网是“物物相连的互联网”。因此，物联网的定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。通过物联网技术，能对建筑物进行前端数据采集和监控管理，依托智能建筑信息集成系统为平台，结合集成分项能耗计量系统，运用适合于各个类型建筑的节能管理系统，并通过对建筑准确的分项能耗计量、公示、建筑环境监测、建筑设备运行监控，实现用能监督管理；通过科学的能耗数据诊断、分析，找出不合理的用能症结，以改进管理的形式实现针对暖通空调、照明等关键耗能系统的改造实施，降低建筑物能耗的使用，以实现降低碳排放量的目标。

3.3 基于仿生学的低碳建筑。仿生学是指模仿生物建造技术的一种科学，主要研究的是生物体的具体结构、功能及工作原理，并将生物体的原理模拟到工程技术中，创造一些新的科技。

1)建筑腔体设计。建筑腔体是建筑采取合适的空间形状、运用相应的技术方法，利用可再生能源，仿造生物腔体的运作机制，营造出低碳排放的舒适空间。具体方法为：

在设计开始阶段，仔细勘察场地的微气候变化，然后分析建筑形态对微气候的影响，仔细研究场地能量流的特征；做好准备工作后，设计时要考虑技术要素的相关处理，尤其是转换腔体类型，因腔体的构件是减少碳排放量的一个重要因素；最后要对设计进行技术评价，若有不满意的地方及时修正。所以，建筑腔体的设计是在固定的环境及资源条件下，通过合理的设计和对技术的选择，在各种需求和条件间达到最佳的平衡状态过程。运用这种概念做低碳建筑设计，能大幅降低碳的排放量。

2)遗传算法。遗传算法是建立在生物进化的基础上。生物进化遵循的原则是适者生存，它们通过突然变异、选择淘汰、基因遗传等方式，面对环境的多变，能根据环境做出必要改变物种才能长久的存活下来。受到生物进化的启示，人们通过对不同物种生存特性的研究，设计出遗传算法。其适用于各种优化的问题，尤其在设计开始时无明确设计观念的情况，这时不能对每一个个体都进行测试，而遗传算法是依赖于优化基因的能力，所以，遗传算法优化出来的个体具有较好的性能。它这是一种减少碳排放量十分有效的方式。

综上所述，随着低碳环保理念在各行各业中的渗透，低碳式建筑设计技术和方法也在建筑行业得到了快速发展，这对于建设更加适合人类居住的建筑结构，以及资源节约型和环境友好型社会的构建具有至关重要的作用。

参考文献：

[1]李越.低碳式建筑设计技术及方法[J].民营科技，2016(06).

[2]孙国萍.低碳式建筑设计技术及方法[J].城市建设理论研究，2015(05).

[3]尹宏宇.低碳式建筑设计技术及方法[J].黑龙江科技信息,2016(04).