探析低碳建筑设计趋势

                    探析低碳建筑设计趋势

                                   ——以某办公楼的改造设计为例

    摘要：低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。建筑行业由于其自身的特点，被看作是走向低碳经济的最重要行业：一、是量大，能耗高，发展快；二、是建筑行业采取节能减排的成本最小，效果最好。因此在发展低碳经济的道路上，建筑的“节能”和“低碳”注定成为绕不开的话题。

   关键词：低碳建筑 节能 办公楼实例

   目前，低碳建筑是在国家强制要求的比上世纪80年代建筑平均耗能量节能50%的建筑标准上，提升到节能65%的标准。因此实现低碳建筑的根本途径就是采取各种低碳节能措施来实现。全国低碳节能建筑非常多，世博会上的很多展览都是低碳节能建筑。在我参与的某办公楼改造工程设计中，采用了断热铝材、Low-E低辐射镀膜玻璃和太阳能光伏等低碳节能技术，下面就介绍下实现低碳建筑的主要体现手段：

一、外墙低碳节能技术

    双层外墙系统。外墙是建筑室内外环境之间的分界，其设计往往直接影响到室内环境质量和建筑在生态方面的表现，特别是玻璃幕墙。外墙应该能满足自然光照、太阳能的主动或被动利用、防止过度热辐射、减少室内热损失。许多研究表明，双层外墙系统有很好的热学性能。它能提供一种“空气流动的密封”，即它可以让空气流动进行通风，但同时又具有良好的热绝缘性能。其工作原理是空气腔里较低的气压把部分废气从房间抽出，并且吸收太阳辐射热后变暖、自然的上升，从而带走废气和太阳辐射热。双层幕墙系统的效能受到下列因素影响：自然通风/机械辅助通风的效率、玻璃种类及排列顺序、空气腔的尺寸和深度、遮阳装置的位置和面积等。这些因素的不同组合将提供不同的热、通风和采光效能。在空气腔中增加日光控制装置（如百叶、光反射板、热反射板等），可以同时满足建筑自然通风、自然采光的要求。

二、空调和照明低碳节能技术

    空调和照明是建筑能耗的主要部分，大力推广供热采暖与空调制冷节能技术，降低供热采暖系统及空调能耗，是真正实现建筑节能的有效途径。比如在空调系统中采用变风量空调技术，蓄冷空调技术，空调（制冷、热）系统节能控制技术和空气－空气能量回收装置。在照明系统以自然采光为主，人工照明中合理选用灯具对照明系统能效有重要影响。同时选择适宜的光源，积极推广和合理应用荧光灯。

三、新能源新材料的开发利用

    节约能源不止体现在建筑物主题采取节能措施上，更重要的是领域要千方百计地开发使用新型清洁能源。如太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等。去年的上海世博会，还成为新能源集中亮相的舞台，一大批太阳能、风能、地热能等新能源技术都在世博园区内得到了集中应用。在这里，新能源技术不仅仅运用于交通，还被用到了世博园区的建筑上。世博会主题馆屋面大面积铺设太阳能板，采用并网发电运行方式，将太阳能光伏电板做成建筑材料，让建筑物的外墙、屋顶成为“发电机”，并将产生的电能并网输入城市电网，让“绿电”进入千家万户，这是历届世博会之最。

四、低碳节能技术在办公楼工程中的实际应用

   此项目中办公楼的立面是以玻璃幕墙为主，玻璃幕墙占外墙面积一半以上，要达到公共建筑节能的要求使用普通的型材和玻璃是行不通的。断热铝材是利用塑料型材（隔热性高于铝型材1250倍）将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体，构成一种新的隔热型的铝型材，用这种型材做门窗，彻底解决了铝合金传导散热快、不符合节能要求的致命问题。该产品两面为铝材，中间用塑料型材腔体做断热材料。这种创新结构设计，兼顾了塑料和铝合金两种材料的优势，同时满足本院科研楼的装饰效果和低碳节能等多方面的要求。Low-E低辐射镀膜玻璃在优质浮法玻璃表面均匀地镀上特殊的金属膜系,极大地降低了玻璃表面辐射率,并提高了玻璃的光谱选择性。可见光可有效地透过膜系和玻璃，保持了室内明亮,而肉眼看不见的红外线80%以上被膜系反射(特别是远红外线几乎完全被其反射回去而不透过玻璃)。Low-E玻璃还可以大幅度降低玻璃的紫外线透过率。通常Low-E玻璃加工制成中空玻璃使用。中空Low-E玻璃与普通单片玻璃相比,夏季可节能60%以上,冬季可节能70%以上。因此，用Low-E玻璃制造建筑物门窗，可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达到理想的节能效果。正是采用了这两种高效低碳节能材料优越的性能使此项目达到了低碳节能环保的要求,同时也为创造良好的办公环境打下了良好的基础。

   这次我们还采用了太阳能光伏技术。立面以玻璃幕墙为主，安装太阳电池组件会使建筑整体效果受到破坏,因此太阳能应用只能以屋顶安装光电屋面板和东西墙面安装光电外墙板为主,而且为了不影响整个顶面的人员疏散屋顶又不可满铺。为此将采用间隔铺设的方案,在建筑的顶面采用与屋顶一体化组件,包括采用部分透光式光伏组件作为屋顶,要求所形成的光伏建筑一体化组件除了能够发电外,还具有防水和保温等建筑功能。这样设计既为国家低碳节能环保事业做出了贡献，又产生了良好的经济效益。

五、结语

   当前降低建筑能耗,使建筑的人工环境与自然环境达到动态的平衡,将是建筑在满足了基本的使用功能和美学要求后应追求的更高目标。建筑节能低碳环保是国家发展的基本国策之一，抓好低碳建筑的设计，将会带动国家和地方的建筑节能事业，促进全社会建筑低碳节能的技术进步。在这次办公楼改造设计中，采用断热铝材、Low-E低辐射镀膜玻璃和太阳能光伏技术大大的降低了建筑能耗，为建筑低碳节能做出了我们的贡献。

李炳熙   

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