李晰萌
北京市住宅建筑设计研究院有限公司 北京 100000
摘 要：近年来，建筑行业迅速发展，各城市中在建工程的数量不断提升，极大程度地促进了社会经济的发展。但建筑工程普遍具有施工周期长、涉及人员多、材料消耗量大的施工特点，是建设过程中会对周边环境造成严重地影响，随着人们环保理念的不断增强，对建筑行业的环保要求越来越高，如何在低碳概念下对建筑结构进行科学地设计已经成为备受设计人员关注的重要问题。基于此，本文首先对低碳概念的定义、在建筑设计中的应用价值和目前国内建筑设计中低碳概念的应用现状进行介绍，然后以实际工程为例，对低碳概念下建筑的设计要求和应对策略展开探讨，旨在为相关人员提供参考，推动我国建筑行业向绿色可持续发展方向改革。
关键词：低碳概念；建筑设计；应对策略
0 引言
随着我国综合国力的提升，建筑行业达到了空间发展高度，极大程度地促进了社会经济的发展，改善了国民的生活质量，提供了大量就业岗位，在国民经济发展中发挥了巨大作用。但与此同时，工程在建筑过程中需要消耗大量自然资源，建筑垃圾也会对环境造成严重污染，对居民的生活环境造成严重影响，推动建筑行业向绿色可持续发展方向整改已势在必行。因此，相关部门应深入探索，做好行业发展和绿色环保协调共进，在低碳概念下科学地开展建筑设计工作，提高资源的利用率，减少对环境地污染和影响，推动绿色环保理念在建筑行业中的深入应用。
1 低碳概念概述
1.1 低碳概念的意义
传统意义上的低碳指的是减少温室气体的排放，保护臭氧层，减缓全球变暖趋势，保护人类的生存环境。随着人们环保理念的成熟与发展，当前低碳概念更多地表示贴近自然的生活方式，提出低碳概念的核心目标是使人们在生活和生产中减少对资源的开采和消耗，尽量减少因人类活动对自然环境造成的影响，使人类和自然能和谐共处。低碳概念早已不局限于某一行业的应用，而是在各行业中都得到了不同程度的发展。结合低碳概念的核心目标，在建筑工程设计中充分结合低碳概念，多加应用绿色环保材料，减少对自然资源的开采和消耗，提高资源的利用率，优化工程的施工速度，减少工程施工中对环境造成的污染和影响，积极探索可循环再生资源的应用效果，节省施工成本。
1.2 低碳概念在建筑设计中的应用价值
近年来，因人类活动造成的环境问题日渐突出，对人类和动植物都带来了严重地影响，如空气污染、水污染、动物灭绝、植物消亡等,低碳环保已经成为引发世界热议的重要理念，我国也在发展中制定了一系列保护、恢复环境的政策，并将可持续发展作为国家基本国策之一。此种背景下，将低碳概念应用在建筑设计中，能减少建筑工程施工中温室气体的排放，提高资源的利用率，最大化减少建筑耗能，应用环保材料，减少对施工现场周边自然环境的影响。同时，以低碳概念对施工技术进行优化，能大幅减少施工周期，提高工程的施工效率，使施工单位获得更大经济效益，提高施工企业的核心竞争力，使其更好的发展。
1.3 低碳概念下建筑设计的现状
纵观行业发展，低碳概念在国内建筑设计中的应用还处于起步阶段，应用范围很小[1]。为推动低碳概念在建筑行业中的深入发展，我国已经制定了关于工程建筑材料的法律规范，为建筑企业的施工做出详细的指导，并且经过一段时间的发展，已经初步取得良好的应用效果。但也有部分施工企业，为提高企业利润空间，在施工过程中选用价格低廉的传统建筑材料，未能及时更新建筑方案和建造工艺，施工过程中对建筑资源的消耗量非常大，很大程度上制约了建筑行业向绿色环保方向发展。同时，很多建筑单位未能紧跟行业的发展动态，及时更新低碳概念下的设计理念，建筑设计人员的设计理念较为陈旧，在低碳概念的落实上存在较多阻碍。
低碳概念下的建筑设计势必会成为未来建筑行业的重要发展趋势，但过程中需要多个部门共同努力，采取一定措施将低碳概念切实落实到行业当中，才能更好地促进建筑行业和自然环境的和谐共处。
2 低碳概念下的建筑设计案例
2.1 工程概况
本文采用工程案例是位于浙江省杭州市的民宿建筑工程，该工程与杭州市距离约半小时车程，占地面积为0.24km2。民宿在设计过程中深入贯彻低碳概念，将“裸心”作为核心设计理念，设计师希望通过民宿表达自身对自然环境和简单生活的向往。
2.2 设计原则
在低碳概念进行建筑设计时，为最大化提高建筑的环保价值，应充分秉承以下设计原则：①组合优化原则。在建筑设计过程中，通过在多个环节中深入贯彻低碳概念，能最大程度提高建筑的整体节能效果，如充分利用风能、太阳能等可再生能源，在建造过程中充分应用新型环保材料等，充分发挥组合优化的价值，使建筑设计具有整体性效果，减少建筑在建造和使用过程中对能源的消耗和对环境的污染。②节约能源原则。通过优化低碳设计理念，优化建筑对能源的消耗程度，如结合建筑建造环境，优化墙体保温设计，使其能更好地保温，减少使用空调的频率，并且提高建筑的通风能力，利用天然能源提高建筑的环保性。③绿色环保。建筑设计的绿色环保主要从建筑材料的选择方面得以实现。在建筑过程中，优先选择对环境污染较小的天然材料，如木材、石块等，规避有害材料对环境造成污染。还要关注材料的适应能力，避免在使用过程中受到高温高湿度的影响，出现发霉的情况。
2.3 理念指导
该民宿在设计过程中，设计师以低碳概念作为核心设计理念，从建筑的选址、结构、功能、分布等多个角度对设计进行生态化优化[2]。在选址环节中，将建筑工程与周边环境进行有机的协调，尽量减少对自然条件的改变，从宏观布局中渗透低碳概念。在设计环节中，全面的考虑建筑功能的实现方式，尽量减少对能源的消耗，最大程度提高建筑对自然资源的利用率，如通过设计增加建筑的自然采光，提高室内的通风情况，增加建筑内部空间的利用率，以减少建筑在使用过程中对能源的消耗。同时，由于该建筑的设计功能是为游客提供休憩空间，人员的密集程度较高，应保障房间的保温隔热、降音、降噪性能，设计师在设计过程中优先选用绿色环保材料，并充分利用太阳能、风能及水能等可再生资源，减少了人工能耗。
2.4 选址布局
游客在出行时选择民宿作为休息场所，是希望在自然环境中得到身心的放松[3]。因此，可充分考虑在传统村落、风景区、建筑保护区等附近作为民宿建设位置，在设计过程中，将建筑风格与周边环境进行充分的融合和统一，使游客能在休息过程中感受到地区特色，并且在设计建筑时，应避免大规模破坏原有历史建筑，而是应该最大程度对历史建筑进行保护。本文中的民宿案例建设位置处于山谷之中，在建设过程中对当地历史建筑和自然植被进行必要的保护，对促进民宿建筑的可持续发展具有非常重要的意义。
2.5 功能布局
民宿风格的设计一方面可与当地整体环境进行统一，使游客能更好地感受当地特色，另一方面也可在不造成文化冲突的前提下，适当融入其他地区的封锚建筑，丰富游客的旅游体验，还可利用当地地形地势在民宿中划分出不同功能区，为游客提供更好的住宿体验。本文工程案例设计中，利用建筑环境的变化趋势，为民宿规划出风格各异的功能区，整体上分为动态分区和静态分区两个部分。其中静态分区主要是客房集中区，客房分为高档民宿客房和普通客房两种，高档客房采用敞开式豪华树顶别墅的建造形式，数量共30座。普通客房采用原生本土建材夯土小屋的建造形式，数量共40座。静态分区都设置在山谷中南区域中，环境幽雅静谧，具有较好私密性。静态分区中所有建筑都沿地形地势建设在山路两侧，对山谷原始地形地貌的破坏性较小。同时，静态分区中还拥有公共餐厅、露天剧场、泳池等功能区，功能区的建筑风格主体采用当地建筑风格，适当融合非洲建筑元素，与树顶别墅建造风格相呼应，为游客带来别样住宿体验。
动态分区主要是娱乐功能区，整体建造位置位于山谷北部，场地开阔，视野较好，功能分区中包括林场、茶园、泳池、商店、高档商务会所、跑马场等，为游客带来多样性更强的娱乐体验[4]。
2.6 材料选择
建筑材料的选择直接体现了建筑的环保性能，在施工中加强对施工材料、施工技术和施工设备的把控，减少工程建设对周边环境的影响，才能最大化提高建筑设计的环保性[5]。本文民宿工程在选择建筑材料的过程中，以本土材料为主，将低碳概念融入建筑工程的立面施工、土方工程、道路铺设等环节中，最大化保留农舍风格，使民宿建筑与自然环境有机地结合。此民宿设计风格是将非洲元素和本土风格相结合，因此，外观设计中，也充分应用本土材料和绿植等，就地取材，用乡村中常见的石墙、竹篱、石径等打造室外小品，在商务会所外墙中用麻生吊顶进行装饰，用茅草屋顶营造非洲建筑风格，所有建筑在建造过程中都依山而建，对原有地貌进行微改建，在选择建筑材料时优先选择当地原有材料。
低碳概念不仅体现在建筑的整体设计上，从民宿建筑的细节当中也能窥探一二，如将建筑中产生的山石废料作为民宿的特色门牌号码，将路灯等细节设施设计为树木形态等，使民宿建筑与周围环境更好的融合。
3 低碳概念下建筑碳排放量计算
3.1 全生命周期碳排放
可通过以下公式计算出建筑全生命周期的碳排放量：
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公式中，Ptot表示建筑全生命周期的碳总排放量；Pmanu表示建筑材料生产过程中的二氧化碳排放量；Poccup表示建筑在使用过程中二氧化碳的排放量；Perect表示工程建设过程中二氧化碳的总排放量；Pdemo表示建筑在拆除过程中二氧化碳的总排放量[6]。
3.2 本工程建筑碳排放量计算
①本文中选用的工程案例在建造过程中涉及多项建筑材料的使用，各项主要建筑材料的详细碳排放量如表1所示。
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通过上表可得，此民宿工程在建筑材料的生产阶段共排放二氧化碳6592276.37kg[7]。
②民宿工程在建造过程中采购的项目材料均以本地供应商为主，以减少建筑过程中发生的运输成本。采用柴油货车作为建筑材料运输工具，将建筑材料从生产厂家运输到施工现场，平均运输距离约为50㎞，材料运输过程中排放的二氧化碳总量约为428049.52㎏。
民宿工程施工过程中排放的二氧化碳总量以机械设备的二氧化二排放总量为基数进行计算，运输和施工重二氧化碳的排放总量为562445.13㎏[8]。
③ 民宿建筑使用过程中，对能源的消耗形式主要包括冬夏两季使用空调、常年使用照明设备、建筑配套设施的使用（如给排水、燃气等）、家用电器等，计算建筑在使用过程中二氧化碳的总排放量为886970.84㎏[9]。
3.3 计算结果分析
通过对民宿工程的施工过程、建筑材料生产过程、建筑材料运输过程和使用过程中碳排放总量的计算与对比，发现民宿工程在全过程中二氧化碳量排放最高的环节集中在建筑的使用阶段，此阶段碳排放量约占总碳排放量的74%。该民宿工程不仅拥有住宿、就餐、游泳等常规酒店功能，还包括商务、休闲、娱乐、乡土特色等个性化功能，能从多方面满足游客的居住和休闲需求[10]。因此，该民宿在使用过程中的能耗形式非常接近酒店，但能耗原因的复杂程度更高，种类更加丰富，对能源的消耗量更大。此民宿在运行过程中会产生能耗的设备包括空调设备、通风系统、冷热水供应系统、照明设备、景观维护等，其中空调能耗在整体运行能耗中占据较大比重。其次，在建筑材料的生产和运输阶段，产生的碳排放量约占总碳排放量的24%。民宿建筑的施工阶段产生的碳排放量较少，在整体碳排放量中的占比小于1%。
通过计算可知，本文选用的民宿工程设计案例在全生命周期中产生的二氧化碳总量远低于常规建筑工程，具有较好环保效果[11]。
4 结语：
综上所述，随着社会的进步和发展，人们的环保理念不断加重，低碳概念也逐渐在各行业中得到应用。建筑行业作为国民支柱产业，对国家经济发展、改善国民生活质量都具有非常重要的作用，但是建筑在建造和使用过程中会消耗大量能源，产生大量二氧化碳。建筑设计人员应积极深入了解低碳概念在建筑设计中的应用价值，在建筑设计中积极融入低碳理念，推动我国建筑行业向绿色环保方向不断发展。
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