可持续建筑的低碳设计思路

摘 要：相关资料表明：我国建筑方面所消耗的能量约占社会总消耗能量的百分之三十,随着我国经济、人口的持续快速增长,与商业建筑和民用住宅相关的能源消耗、碳排放都在明显增加,在这种严峻形势下,提出环保、生态、节能、绿色、生物和气候适应性建筑,都是可持续建筑的有效实现路径.本文对可持续建筑的低碳设计的整体思路进行了探讨,并提出了碳抵偿措施的实施建议,以供参考.

关 键 词：可持续建筑；能源管理；低碳节能；建筑一体化

可持续发展的思想主要体现在既能满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的原则.所谓可持续建筑,目前为止还没有统一的地定义,其设计理念的实现途径主要是从生态方面着手.即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系,及对自然环境的影响”,二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”.此种理念并不只是局限于技术方面,同时强调了高效能源管理和行为转变在建筑节能领域中的作用,因此,为了实现节能和减排的双重目的,一种综合性的可持续建筑建筑设计手法应运而生.

1高效能源管理系统的设计

高效能源管理系统在低碳建筑设计中占着最重要的位置,包括技术和非技术两方面.技术方面主要包括能源管理网络、能源运行数据的收集和分析等；非技术层面需要解决能源管理与建筑用户之间的关系.运用能源管理系统有效地对能耗数据进行分析并监督管理建筑实施过程,对节能设备的安装和建筑用户意识的提高有着积极的作用,直接促进了可再生能源的利用.

（1）能源管理网络

建筑能源管理系统包括从相对简单呆板的闭环控制,到特定为建筑单体或建筑群体设计的复杂数据检测、储存和交换系统等.经过把能源测量装置、温度和照明传感器与建筑能源管理系统相连接,按时监测能量消耗信息,并利用自动纠错软件修正误操作.

（2）能源运行数据的分析和采集

紧紧地只国家统一安装的电表来读数还有一定的局限性,原因是普通电表只局限于估计读数没有记录测量日期和测量时间点的功能.这就要求我们需求一个多功能更加完善的能源计量系统来进行能耗的按时记录.在记录时的同时所有能耗数据需设定同一个标准的读数时间,根据收集到的资料具体的进行数据分析.检测设建筑内具备良好的控制系统,建筑的供热和制冷系统能耗应与外部环境温度成比例.例如,在供热的时候,能耗随着外部温度升高而下降.如果数据比较分散则表明控制差；如果能耗偏离趋势基线比较多,则表明了供热设备出现了问题.检测如供暖和制冷控制合理到位,那么数据在能耗趋势线周围.

2低碳节能技术手段

低碳节能技术方面主要体现在建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC系统)和照明系统,在维持建筑的热平衡等一些列情况下,运用现代高科技手段和新型产品,降低建筑物的能量消耗,主要体现在以下几方面：

（1）维持建筑热平衡

在建筑设计前期,要把本地气候因素、阳光照射角度、采光因素等考虑入设计中.从建筑物的屋顶、外墙到窗户尽可能采用智能玻璃立面、高新技术隔热产品等,从而以达到降低整个建筑物的墙体的传热系数,以降低用户取暖和消暑的电能消耗.

（2）照明设备与控制系统

照明设计要严格按照建筑照明标准的来执行,使用高效节能用电设备和灯具,并从使用者的角度出发,合理安排环境照明和任务照明的设置.采用声控或光控等智能控制设备进行调光,智能调光系统在确保舒适宜人的光环境的同时,尽最大的限度减少电能浪费,充分体现在照明运行过程中,挖掘节能减排的最大潜力.

3可再生能源技术与建筑一体化设计

本设计意图主要体现在将建筑的使用功能与可再生能源的利用两方面,只有将两方面有机地结合形成多功能的建筑构件,使建筑物各部分的功能相协调而实现节能目的.但是,就现在的情况可发现这些技术比较适合新建建筑中,而对已有建筑物的改造方面,技术还需进一步提高.

（1）光热建筑一体化

太阳能集热器是太阳能转化为热能系统重要构件,光热建筑一体化设计则主要是将太阳能集热器作为建筑的一部分,并考虑到周围环境的因素与建筑和谐统一的结合在一起.在确保集热效果的同时,有多种方式可对太阳能集热器进行设计和运用,包括在建筑屋面和阳台拦板等.可以说,最基础是太阳能集热器在平面屋顶上的安装,既简单又安全,在安装的过程中集热器接触面较大,并且方向也可以适当调配,以东西方向最佳.相反如果太阳能集热器是安装在建筑外立面上就陷得较为困难但是这样做的有点表现在其外观上,给人一种视觉的美感,也间接解决屋面上集热器面积及安装角度受限的问题.

（2）光伏建筑一体化

新建建筑在操作时运用的是光伏建筑合二为一,这样不仅有利于节能而且还可以减少碳排放量.运用太阳能电池板使太阳能转变为直流电能,最终通过逆变器完成直流电能与交流电能的转变,从而获取日常生活中所使用的电能.总而言之,相当数量的电气设备,例如电灯,可以采用直流电来代替交流电完成工作.综上所述,直流分配网络的大量使用(DCdistributionworks),不仅可以缩小能量配置,还可以加强可再生技术.试换种思维模式,当今采用的太阳能电池板发电与传统的煤炭发电相比较其还是相对较高的.试想如果可以使电能调低,就会使光伏产品在建筑发电方面的有点发挥的淋漓尽致.因为太阳能电池板生产量和生产技术的提高也就影响了光电转换率最终导致太阳能电池板降低.当下的最主要的研发对象是传统晶硅电池片的替代品研究,运用不同基质材料(比如薄膜聚化物)进行光电转换,导致CIGS等各类低成本电池片的使用率逐渐加强.同一时间,建筑集成所使用的特殊方法――光伏组件双面玻璃的封装盛行起来,为建筑商将光伏组件直接组成玻璃幕墙,扩大电池片覆盖建筑的面积,因而为提高电量输出做出了新的构想和展望.

（3）风能建筑一体化

风能建筑一体化发电的特点是低成本高效率.小程机器,在定位上仍有歧义,而中程机器(5～50kW),如果能够科学合理的配置,那么其贡献不可忽视.其中最为突出的事例是2007年6月竣工的巴林世贸中心(WTC),3个巨大的风力涡轮螺旋桨按照独特的空气动力学安装到建筑中,每个直径长达29m,每次工作,这3个巨大的螺旋桨大约能给大楼提供11%～15%的电力,足够给300个家庭用户提供1年的照明用电.

4碳抵偿措施

碳抵偿,也就是所谓的日常生活中CO2的排放量,并对其产生的经济成本相互协调,最后支付给专业部门,运用植树、环保专案、可再生能源工程等方法,减少空气中CO2的排放量.日常建筑施工中因为使用了高效能源管理及节能技术等方法,能够有效的分析和检测建筑全寿命期间的碳排放量,运用适当的碳抵偿措施,使碳减排能够更好的进展.需要考虑的是,对碳抵偿策略意见不一,自愿减排项目没有明确的实施标准,从而使认证、监测等的实施在间接上受到阻碍,而不能从根本上实现可持续建筑的低碳设计.综上所述,我们必须使上述措施都得到完善后再对碳抵偿措施进行进一步的分析和研究.

5结语

基于对节能和减排目标的实现,可持续建筑的低碳设计一方面要做到高效能源管理另一方面还要做到暖通空调管理和照明管理等,最重要的是要处理好可再生能源技术和建筑一体化之间的关系,总之,在做到以上方案的同时还要加强社会成员的个人意识及个人行为,政府和企业应该采取奖惩分明的方式进行监督管理,更好的为可持续建筑的低碳设计做出贡献.