朱雪巖

（上海同建強華建筑設(shè)計有限公司，上海 200092）

0 引言

近年來，低碳節(jié)能概念在社會上得到了普遍認同，人們的節(jié)能環(huán)保意識正在逐漸增強，建筑設(shè)計也迎來了設(shè)計思想的更迭，低碳成為建筑設(shè)計界的熱門詞匯。與任何新生事物一樣，低碳設(shè)計在正確的執(zhí)行道路上充滿波折，如今，低碳建筑設(shè)計具體指的是什么，怎樣做才對，要做到什么程度等，還存在不小的爭議。

1 低碳建筑、生態(tài)建筑和綠色建筑的內(nèi)涵和異同

低碳建筑是指能耗低、對環(huán)境污染小的建筑。低碳建筑的理念既反映在建材生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也反映在施工運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，保證建筑建設(shè)的低能耗、低污染、低排放、重環(huán)保。在建筑建成使用時，折算下來的碳排放指標(biāo)也較低。在建筑完成使用后的拆除，依然可以達到上述“三低一重”。低碳建筑的衡量標(biāo)準(zhǔn)是建筑的全生命周期碳排放。

生態(tài)建筑是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境，運用生態(tài)學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)的基本原理和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，合理組織建筑與其他相關(guān)因素之間的關(guān)系，使建筑與自然環(huán)境之間成為一個有機的生態(tài)結(jié)合體。同時，生態(tài)建筑具有良好的室內(nèi)氣候條件和較強的生物氣候調(diào)節(jié)能力，以滿足人們居住環(huán)境舒適要求，使人、建筑與自然生態(tài)環(huán)境之間形成一個良性循環(huán)系統(tǒng)。

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)能夠節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共處的高質(zhì)量建筑[1]。

上述3個定義的基本內(nèi)涵相同，互有補充，各有側(cè)重和不同之處。這3個定義對于建筑設(shè)計師的現(xiàn)實意義在于，從3個角度審視了建筑設(shè)計是否是真的實現(xiàn)綠色生態(tài)低碳，并從環(huán)境到建筑自循環(huán)再到建筑的全生命周期碳排放進行考慮，以免偏向任何一面。建筑設(shè)計師可以清晰地在設(shè)計創(chuàng)作中貫徹相關(guān)理念，避免為了建筑某個階段或某個方面的低碳設(shè)計而忽視了其全周期的整體低碳設(shè)計，例如，某些建筑設(shè)計師集中注意力控制建筑使用期的碳排放，而忽視了建設(shè)期和拆除期的碳排放。

2 低碳建筑設(shè)計的現(xiàn)狀

建筑設(shè)計從定性地考慮建筑能耗問題，到開始定性定量地計算建筑節(jié)能，直到如今低碳建筑評分指標(biāo)越來越細化。在我國，低碳建筑設(shè)計走過了一條快速發(fā)展的道路，但直至今日，我國還沒有專門的低碳建筑設(shè)計規(guī)范，低碳設(shè)計概念和相關(guān)要求在建筑設(shè)計規(guī)范中的體現(xiàn)主要集中在國家或地方的綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)、國家或地方的節(jié)能建筑設(shè)計規(guī)范這兩大規(guī)范之中。因為沒有具體的低碳建筑設(shè)計規(guī)范指導(dǎo)設(shè)計工作，加上建筑設(shè)計思潮發(fā)展變化太快，廣大建筑設(shè)計師在落實低碳設(shè)計時，既沒有具體規(guī)范指引，又缺乏足夠的案例研究，更多基于設(shè)計師個體對于低碳設(shè)計的認識，由此而產(chǎn)生了良莠不齊的設(shè)計結(jié)果，造成了不少的設(shè)計誤區(qū)和錯誤。

3 低碳建筑設(shè)計中的誤區(qū)或常見錯誤

3.1 沒有因地制宜地進行低碳建筑設(shè)計

不同地區(qū)有其本身固有的氣候地形特點，建筑設(shè)計師往往沒有仔細研究，而直接引用了在其他地方能夠成功，但實際上與本地環(huán)境不相符的設(shè)計。

地源熱泵技術(shù)是在20世紀(jì)初期提出并逐漸成熟的地下淺層能源利用技術(shù)，通過輸入少量的高品位能源（電能）實現(xiàn)由低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移，具有只消耗1 kW·h能量就可以得到4 kW·h以上熱/冷量的優(yōu)勢[2]。地源熱泵技術(shù)在歐美國家被廣泛使用，按理說，我國也應(yīng)順理成章地廣泛引進，但實際上在我國的很多地區(qū)是不適合采用該技術(shù)的。因為地源熱泵技術(shù)依賴于地?zé)岷退Y源，而這兩項資源在我國很多地方都較為匱乏，若盲目廣泛使用地源熱泵技術(shù)會造成地?zé)岷退Y源的進一步減少。當(dāng)這地?zé)岷退Y源減少時，為了彌補損失，必然會增加其他方面的碳排放。

木材是建材中的一個大類。在林木資源豐富而建筑較小型、房屋需求量不是特別大的地方，因木材可以快速再生，所以其生產(chǎn)符合低碳理念（雖然木材建筑不一定低碳，因為還涉及節(jié)能、維護消耗等，和地理氣候條件等密切相關(guān)）。但是在我國，林木資源并不豐富，房屋的需求量大，自有林木資源的再生速度遠抵不上其消耗量，同時，林木的種植養(yǎng)護也需要大量的高碳能源，因此我國的木材生產(chǎn)屬于高碳產(chǎn)業(yè)。

3.2 低碳設(shè)計時只聚焦于使用階段

如今不少建筑設(shè)計師只關(guān)注建筑使用階段的碳排放，而忽視其他階段的碳排放。建筑全周期的低碳排放為：建筑全生命周期總碳排放=生產(chǎn)施工碳排放+使用時期碳排放+拆除時期碳排放。其中，生產(chǎn)施工碳排放=建材/設(shè)備生產(chǎn)碳排放+運輸碳排放+施工安裝碳排放，建材/設(shè)備生產(chǎn)碳排放=建材設(shè)施上游廠家碳排放+自身生產(chǎn)碳排放。

根據(jù)目前情況推算，建筑在使用時期碳排放約占全生命周期的70%~90%，但其他階段也不可忽視，尤其是當(dāng)建筑施工階段的碳排放達到25%以上時，必須引起建筑設(shè)計師重視。同時，施工階段過高的碳排放，往往還說明獲得這些生產(chǎn)物資的潛在實際碳排放遠大于目前得到的碳排放數(shù)據(jù)，因為建材和設(shè)備在生產(chǎn)上游獲取原材料階段的碳排放和未來為了修復(fù)環(huán)境而需要付出的碳排放被忽視了[3]。

常見的典型設(shè)計錯誤有：建筑設(shè)計師為了滿足當(dāng)?shù)卣囊恍┲笜?biāo)要求，如廣泛使用太陽能光伏板，因而無視日照、建筑朝向是否恰當(dāng)，在建筑外立面或屋頂安裝光伏板。但是在此過程中，建筑設(shè)計師并沒有計算光伏板生產(chǎn)時產(chǎn)生的碳排放（獲取硅材等原材料和生產(chǎn)加工設(shè)備時的碳排放）和建筑使用期節(jié)約的碳排放比值。若不能高效使用低碳節(jié)能技術(shù)，實際上就等于額外產(chǎn)生了這些技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的碳排放，增加了社會碳總排放量。

4 建筑設(shè)計師在具體項目低碳設(shè)計中的中心思想和思路

4.1 低碳建筑設(shè)計的中心思想

（1）深刻理解各項節(jié)能低碳技術(shù)和產(chǎn)品，因地制宜，具體問題具體分析。

（2）建立基于全周期低碳排放的建筑設(shè)計理念，精算各項低碳技術(shù)產(chǎn)出投入比，計算公式為：低碳技術(shù)產(chǎn)出投入比=使用該項技術(shù)建筑全周期節(jié)約的碳排放/（使用該技術(shù)的建材/設(shè)備生產(chǎn)碳排放+拆除階段的碳排放）。建議以該比值不小于2作為該技術(shù)可以考慮使用的底線。

4.2 低碳建筑設(shè)計的思路

4.2.1 因地制宜利用自然因素

建筑設(shè)計自始至終是人與自然的協(xié)調(diào)問題，低碳設(shè)計可以且完全可以利用好的自然因素有陽光、自然通風(fēng)和當(dāng)?shù)氐奈锂a(chǎn)。

（1）低碳設(shè)計中陽光的應(yīng)用。太陽是地球大部分能量的來源，太陽能是當(dāng)前建筑應(yīng)用最廣泛的新能源，在建筑物光能充足的部位放置光伏板，吸收光能轉(zhuǎn)化為電能，既可利用太陽能來替代建筑物一部分電能，也可以將該電能并入配電網(wǎng)。除此之外，將太陽能作為建筑光源的利用也是非常重要的。設(shè)計中應(yīng)努力把光線引導(dǎo)到建筑空間內(nèi)部，光線的引入不僅可以解決建筑采光問題，也可創(chuàng)作出良好的建筑空間效果，如建筑大師安藤忠雄的作品——光的教堂、古埃及阿斯旺的阿布辛拜勒神廟等。光線引入既可以是直接引入，也可以是間接引入，如通過中庭等空間直接引入光源。同時，還可利用相關(guān)技術(shù)在建筑中引入光線，例如，在日本的地下空間開發(fā)中，常用光導(dǎo)纖維或者多重的鏡面將室外光引入建筑地下空間，既節(jié)能，又打破了地下空間固有的壓抑感。設(shè)計中利用好光線，既要考慮光線對于建筑單體的影響，也要考慮建筑群體互相之間的影響，控制建筑間距、建筑走向、與周邊環(huán)境的關(guān)系等，以保證建筑單體充足的日照和采光。用自然光能代替人工照明，實現(xiàn)人與自然的和諧共處，使之創(chuàng)造出建筑空間的藝術(shù)性，減少建筑碳排放，這是建筑設(shè)計師首先要考慮的問題。

（2）低碳設(shè)計中自然通風(fēng)的應(yīng)用。我國古代有天人合一的建筑設(shè)計理念，因此，我國的古典園林院落均具有通風(fēng)良好的特性。如今，在現(xiàn)代建筑風(fēng)潮的更迭下，天人合一理念在建筑設(shè)計界逐漸被淡忘。建筑設(shè)計普遍優(yōu)先采用空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)而非自然通風(fēng)（在超高層建筑和某些特殊高層建筑中，因技術(shù)原因，只能采用空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)）。從建筑外立面設(shè)計角度而言，采用空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)沒有了開窗對立面的影響，可以簡單地處理外立面，設(shè)計時候比較方便，但是若深入分析，現(xiàn)代建筑也能做到兼顧外立面和自然通風(fēng)。利用好自然風(fēng)，將極大地減少暖通空調(diào)的能耗。利用自然通風(fēng)應(yīng)用減少能耗的例子如下：①合理利用中庭，利用熱濁空氣上升的原理，從建筑上部把熱濁氣排出。②為建筑設(shè)置必需的層高和凈高，改善氣悶的感覺，減少空調(diào)使用。③商辦類公共建筑采用變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)時，外機位置若較閉塞，在設(shè)計時，上下樓板可以預(yù)留通風(fēng)口，形成拔風(fēng)效應(yīng)，減少空調(diào)外機負擔(dān)也避免了空調(diào)機老化更新的碳排放。

（3）低碳設(shè)計中當(dāng)?shù)匚锂a(chǎn)的應(yīng)用。如果建筑所在地有特定的可作為建材的物產(chǎn)，都應(yīng)將其評判為低碳物產(chǎn)。低碳物產(chǎn)對于節(jié)能的作用顯而易見，但這需要建筑設(shè)計師具有創(chuàng)新精神。例如，日本建筑大師隈巖吾在他的設(shè)計中利用了日本林木多的特點，使用木材和竹子作為建材，完美地結(jié)合了建筑的生態(tài)低碳性和美學(xué)性，提出建筑要力求突出當(dāng)?shù)匚幕吞攸c非常值得肯定。隈巖吾近期的作品——東京奧運主會場，原設(shè)計團隊是著名的扎哈團隊，設(shè)計非?，F(xiàn)代，采用了3D造型金屬板，但造價昂貴超支嚴(yán)重，東京奧委會被迫換隈巖吾團隊作為建筑設(shè)計單位，最后作品就是現(xiàn)在的以木結(jié)構(gòu)觀感為特色的場館，造價不到扎哈設(shè)計的一半。另外一些如東京奧運會新聞發(fā)布廳等配套建筑，直接采用了裝配式木結(jié)構(gòu)，更是用后即可拆除回收，充分體現(xiàn)了低碳設(shè)計原則。

扎哈團隊和隈巖吾的設(shè)計在這個項目中，雖然提供了一樣的功能，不分高低的藝術(shù)性，或許使用期間的碳排放也是一樣的，但如果考慮建設(shè)過程和回收過程，顯然前者是高消耗高造價，后者是低消耗低造價。扎哈團隊的設(shè)計，為了外形炫酷而付出了高碳的代價，從低碳的角度出發(fā)不值得推崇。

4.2.2 從易做起，深刻理解新技術(shù)產(chǎn)品優(yōu)缺點

對于在建筑所在地具有優(yōu)勢的低碳材料，一般可以考慮盡量使用。因為這往往意味著更低的運輸碳排放，更低的生產(chǎn)碳排放（在如今環(huán)保政策嚴(yán)格的背景下，低生產(chǎn)成本一般意味著得到這些產(chǎn)品的碳排放較低）。

對于各種新興低碳產(chǎn)品，必須清楚它們的優(yōu)缺點才可使用，尤其是這些產(chǎn)品不在有關(guān)建設(shè)主管部門經(jīng)過論證推廣的新材料新技術(shù)目錄上。如前文所述，地源熱泵、太陽能的不當(dāng)利用等，都是因為沒有充分理解技術(shù)產(chǎn)品的優(yōu)缺點和適用性。建筑設(shè)計師應(yīng)以身作則，多研究應(yīng)用建設(shè)主管部門經(jīng)過多次論證推廣的產(chǎn)品技術(shù)。

4.2.3 保持低碳設(shè)計的簡潔性

低碳設(shè)計的簡潔性，不是極簡主義，而是體現(xiàn)了最少碳排放得到同樣功能的建筑或構(gòu)筑物。在東京奧運場館設(shè)計中，隈巖吾的設(shè)計相比于扎哈團隊的設(shè)計較為簡潔。北京冬奧會首鋼賽區(qū)場館設(shè)計，充分利用了當(dāng)?shù)氐睦蠌S房，沒有推倒或給它們掛上各種現(xiàn)代的外立面，保留了建筑原貌，不做額外雕飾，這種設(shè)計較為簡潔。北京冬奧會首鋼賽區(qū)場館的設(shè)計，無論是建材使用，還是施工、運營直到以后的再利用，都秉持了最低碳排放的原則。同時，建筑物的歷史印跡被留存，體現(xiàn)了滄桑的時間感，藝術(shù)性也彌足珍貴。

設(shè)計的簡潔性還意味著建筑設(shè)計階段就要選擇排放量較小的建筑體型方案，然后再考慮低碳技術(shù)。例如，選擇恰當(dāng)?shù)慕ㄖ叨群蜆?biāo)準(zhǔn)層面積、恰當(dāng)?shù)捏w表/容積比、恰當(dāng)?shù)膸缀涡误w，以及建筑窗墻比等，要慎重對待外立面裝飾件的多寡、建筑的必須構(gòu)造與藝術(shù)造型的高度統(tǒng)一等細節(jié)方面問題。方案的選型、設(shè)計中傳統(tǒng)的一面，恰恰是低碳設(shè)計的基礎(chǔ)，若控制好這方面可以起到事半功倍之效。

4.2.4 低碳設(shè)計要考慮人的接受度

建筑設(shè)計需要以人為本，無論低碳設(shè)計的何種技術(shù)，落實時必須考慮人的接受度。東京奧運提出了低碳口號，其場館建設(shè)完全值得肯定，但是使用紙做的床等方案是值得商榷的，因為這些床可以回收，體現(xiàn)了低碳理念，但因其不夠牢固，影響人的使用，讓人感覺不佳，因此不值得推薦。

4.2.5 低碳設(shè)計不可無視細節(jié)措施

建筑設(shè)計中的有些措施，可能暫時無法計量碳排放的節(jié)約量，但定性分析，可以發(fā)現(xiàn)這些措施對低碳設(shè)計是明顯有益的，因此不能無視這些措施。例如，上文中的空調(diào)外機位置的預(yù)留通風(fēng)口的措施，規(guī)范并沒有規(guī)定必須這樣做，但根據(jù)工程經(jīng)驗和設(shè)計常識判定，該措施明顯有利于減少碳排放，因此應(yīng)該予以應(yīng)用。

4.2.6 低碳設(shè)計應(yīng)圍繞建筑功能設(shè)計展開

低碳概念脫離不了建筑設(shè)計的母體，不能為了低碳設(shè)計而損失了功能需求。貌似滿足低碳要求但不好用的建筑，因為建筑效率降低，每單位功能完成量對應(yīng)的碳排放必定會增加，需要其他建筑或其他碳排放方式才能完成這些未完成的功能。

5 結(jié)語

低碳環(huán)保理念已被現(xiàn)代建筑設(shè)計界廣泛接受，但因為建筑設(shè)計理念發(fā)展較快，相應(yīng)的規(guī)范和成熟案例的推廣有所滯后，建筑設(shè)計師在低碳設(shè)計中往往對低碳技術(shù)的應(yīng)用和如何更好地做到低碳設(shè)計理解不深，存在流于形式的低碳設(shè)計現(xiàn)象，本文結(jié)合作者的工作經(jīng)驗，從一般建筑設(shè)計師在低碳建筑設(shè)計中容易忽視的方面做了探討，以期為相關(guān)人員提供參考。