基于低碳思想的住宅設(shè)計(jì)研究摘要:據(jù)統(tǒng)計(jì)建筑耗能已經(jīng)占到我國全社會耗能40%以上，住宅耗能在建筑耗能中約占50%，在我國面臨著嚴(yán)重的能源與資源危機(jī)下，實(shí)現(xiàn)住宅的低碳節(jié)能意義重大。本文探討了低碳住宅的設(shè)計(jì)原則和實(shí)現(xiàn)途徑，并結(jié)合國內(nèi)外低碳住宅建設(shè)案例分析，證明住宅的低碳排放是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。關(guān)鍵詞:低碳住宅設(shè)計(jì)原則實(shí)現(xiàn)途徑案例分析 BasedonLow-carbonThoughtHousingDesignResearch(ArchitecturalandCivilEngineeringInstitute,ShangdongUniversityofTechnology,Zibo255049,China)Abstract:Accordingtothelateststatistics,buildingenergyconsumptionhasaccountedfor40%ofenergyconsumptionofthewholeofsocietyandhousingenergyconsumptionhasbeenabout50%ofbuildingenergyconsumption.NowChinaisfacingseriousenergyandresourcecrisis,sotoachievelow-carbonenergy-savinghousingisofimportantsignificance.Combinedwiththeanalysisofcasesoflow-carbonhousingconstructionathomeandabroad,thispapermainlydiscussesthedesignprinciplesandtherealizationapproachoflow-carbonhousesandprovesthatthehousinglow-carbonemissionscanbeachievedentirely.Keywords:low-carbonhousingdesignprinciplesrealizationapproachanalysisofcases0引言自2009年末的哥本哈根世界氣候大會后，“低碳”迅速傳遍五湖四海，成為大家耳熟能詳?shù)脑~匯。隨后掀起了“低碳經(jīng)濟(jì)”“低碳城市”“低碳生活”等低碳熱潮。目前我國正處于城市化進(jìn)程加快的時期，據(jù)專家預(yù)測，到2020年，中國的城市化率將達(dá)到58％～60％，在這一期間，中國的城市人口將達(dá)到8億～9億。其中住宅的建設(shè)量、需求量也會急劇增加，然而住宅在建設(shè)過程中消耗了大量的能源，為了緩解甚至解決“經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源需求及環(huán)境壓力”三者之間日益嚴(yán)重的矛盾，我國必須要走可持續(xù)發(fā)展之路，倡導(dǎo)低碳住宅。低碳住宅的設(shè)計(jì)在住宅建設(shè)中起著首要的和關(guān)鍵性的作用，所以住宅設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)低碳。1、低碳住宅的設(shè)計(jì)原則1、低碳化原則。這是低碳住宅必須遵循的最基本和首要的設(shè)計(jì)原則。低碳化就是建筑設(shè)計(jì)師在開始設(shè)計(jì)起，就以創(chuàng)造低碳住宅為目標(biāo)，在設(shè)計(jì)過程中，貫徹低碳理念，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和周邊建筑及環(huán)境的影響，做到合理開發(fā)和利用土地，充分利用可再生的清潔能源（如太陽能、風(fēng)能、水能和地?zé)崮艿龋?，利用自然通風(fēng)和采光，建設(shè)水資源循環(huán)利用系統(tǒng)，選擇低碳材料，提高能效，從而實(shí)現(xiàn)住宅的低碳節(jié)能。2、居民需求原則。住宅在設(shè)計(jì)時，要樹立“以人為本”的思想，滿足人類安全、健康、舒適的居住需求。畢竟人是社會生活的主體，不能以犧牲人的健康和舒適度來追求低碳節(jié)能。低碳生活作為一種新的節(jié)能生活方式，其所提倡的是在保證不影響居民健康和舒適度的條件下的一種新理念。低碳與舒適度并無矛盾，從更大的層面來說，低碳是我們未來生活舒適的一種保證。例如在戶型設(shè)計(jì)中，開發(fā)商應(yīng)該本著生態(tài)、環(huán)保的理念，盡可能做到戶型設(shè)計(jì)明廚、明衛(wèi)，健康呼吸，這其實(shí)是確保低碳生活的要務(wù)之一，同時，也讓居民感受到居住的舒適。3、因地制宜原則。由于世界各地的氣候、土地、采光、通風(fēng)等條件有很大的差異，在住宅設(shè)計(jì)時更要注意因地制宜，切不可拿來就用，不知變通。即使是在我國國內(nèi)，由于我國的緯度跨度比較大，根據(jù)氣候特點(diǎn)不同，全國被劃分5個建筑熱工分區(qū)，即嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。在設(shè)計(jì)時，嚴(yán)寒地區(qū)就得考慮冬季保溫，而夏熱冬暖地區(qū)就不需要。同時西藏地區(qū)日照充足，可以重點(diǎn)發(fā)展太陽能來節(jié)能，而新疆地區(qū)風(fēng)能資源比較大，可優(yōu)先發(fā)展風(fēng)能來節(jié)能。4、可持續(xù)發(fā)展原則。可持續(xù)發(fā)展是指在即滿足當(dāng)代人需要的同時，又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展?；緝?nèi)容是要求當(dāng)代人與后代人發(fā)展機(jī)會均等，當(dāng)前的發(fā)展不損害后人的生存環(huán)境，強(qiáng)調(diào)有效和有節(jié)制地利用不可再生資源?？沙掷m(xù)發(fā)展原則最突出一個特征就是節(jié)約能源，在住宅建設(shè)中，主要包括三個方面：（1）住宅的低碳設(shè)計(jì)（2）住宅的低碳施工（3）住宅的低碳運(yùn)營。只有堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)思路，才能實(shí)現(xiàn)低碳住宅。在這四個原則中，低碳化原則是基礎(chǔ)，居民需求原則是目的，而因地制宜原則和可持續(xù)發(fā)展原則是保證。雖然目前對于低碳住宅的設(shè)計(jì)還沒有統(tǒng)一的原則，但是希望筆者的觀點(diǎn)能給大家一點(diǎn)啟示。2、低碳住宅的實(shí)現(xiàn)途徑隨著低碳住宅設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)師在低碳住宅設(shè)計(jì)過程中也在不斷探索節(jié)能新技術(shù)，目前在自然通風(fēng)、太陽能應(yīng)用、地源熱泵、綠色節(jié)能材料等方面取得了一定的成果，實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能。1、自然通風(fēng)技術(shù)。隨著空調(diào)等機(jī)械通風(fēng)的廣泛應(yīng)用，人們正享受著前所未有的舒適的室內(nèi)生活環(huán)境，然而它背后隱藏著嚴(yán)重的能源消耗和環(huán)境破壞。在全球倡導(dǎo)“低碳”的背景下，科學(xué)家們開始重新審視人類歷史上長期賴以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的原始手段——自然通風(fēng)技術(shù)。自然通風(fēng)具有提供新鮮空氣、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)在原理上有利用風(fēng)壓、熱壓、風(fēng)壓和熱壓共同作用以及機(jī)械輔助通風(fēng)等幾種形式。在低碳住宅設(shè)計(jì)中根據(jù)建筑周圍的情況，采用豎向拔風(fēng)設(shè)計(jì)、斜向避風(fēng)設(shè)計(jì)、可控風(fēng)道設(shè)計(jì)的新的設(shè)計(jì)思路，也取得了良好的效果。例如香港長洲島明愛明暉營作為供少年夏令營居住的營地公寓在設(shè)計(jì)中力圖體現(xiàn)生態(tài)節(jié)能思想，結(jié)合一個供室內(nèi)活動的中庭及居中心位置的豎井空間設(shè)計(jì)了自然通風(fēng)可控風(fēng)道體系，對不同季節(jié)和時段有不同的可控設(shè)計(jì)，以滿足不同的生態(tài)要求，可控通風(fēng)設(shè)計(jì)可以給居住者提供一個直觀、舒適、節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境。2、太陽能應(yīng)用技術(shù)。太陽能是來自地球外部天體太陽的能源，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。太陽能既是一次能源，又是可再生能源，它具有清潔性、經(jīng)濟(jì)性、無限性、普遍性等優(yōu)點(diǎn)。近年來，在我國政策的大力支持下，太陽能作為可再生能源的代表，得到了迅猛的發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示，我國已經(jīng)成為世界上最大的太陽能熱利用產(chǎn)品生產(chǎn)國、應(yīng)用國和出口國。我國太陽能最典型的應(yīng)用要數(shù)北京奧運(yùn)會項(xiàng)目了，奧運(yùn)村安裝了6000平方米的太陽能熱水系統(tǒng)將為1.68萬名運(yùn)動員以及村內(nèi)人員提供熱水，該系統(tǒng)規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)性均堪稱歷屆奧運(yùn)會之最。奧運(yùn)會后，這套系統(tǒng)將供應(yīng)居住區(qū)近2000戶居民的生活熱水需求，每年可節(jié)約電量近1000萬度，節(jié)約標(biāo)煤2400噸，減少排放二氧化碳約8000噸、二氧化硫20噸、粉塵200噸。3、地源熱泵技術(shù)。\o"地源"地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能\o"空調(diào)"空調(diào)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，它具有：（1）環(huán)保（2）能效比高（3）節(jié)能（4）運(yùn)行穩(wěn)定（5）可分戶計(jì)量（6）不用鍋爐和冷卻塔（7）地下?lián)Q熱系統(tǒng)后期維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的“\o"綠色"綠色空調(diào)”。發(fā)達(dá)國家此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅速，例如\o"美國"美國地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)占整個空調(diào)系統(tǒng)的40%，是美國政府極力推廣的節(jié)能、環(huán)保技術(shù)；北歐的瑞士、奧地利、丹麥等國家，\o"地源熱泵"地源熱泵（土壤換熱器）技術(shù)利用處于領(lǐng)先地位，地埋管土壤換熱器熱泵得到廣泛的應(yīng)用。據(jù)1999年統(tǒng)計(jì)，在家庭應(yīng)用的供暖設(shè)備中，地源熱泵所占的比例：瑞士96﹪、奧地利38﹪、丹麥27﹪。我國由于能源價格的特殊性以及人們節(jié)能、環(huán)保的認(rèn)識程度等原因，地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展還比較緩慢。隨著人們生活水平的提高，人均能耗的增長，一次性礦物能源的日益衰竭以及環(huán)境的日趨惡化，相信地源熱泵技術(shù)將會越來越引起人們的重視。4、綠色節(jié)能材料。人類已經(jīng)跨入了21世紀(jì)，在過去的歲月中，傳統(tǒng)建筑材料為人類的物質(zhì)文明作出了巨大貢獻(xiàn)，同時也給人類帶來了生態(tài)環(huán)境惡化和資源、能源短缺等嚴(yán)重問題。發(fā)展綠色節(jié)能材料，為人類創(chuàng)造更加美好舒適的生存空間，這是時代的要求，也是21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。綠色節(jié)能材料的涵義主要可概括為：（1）節(jié)約能源（2）保護(hù)環(huán)境（3）可循環(huán)利用。我國的綠色節(jié)能材料的使用已經(jīng)取得了一定的成效，例如：為保證良好的室內(nèi)環(huán)境，奧運(yùn)村所選用的優(yōu)質(zhì)鈦白粉涂料，蘊(yùn)含新型環(huán)保技術(shù)的墻漆能有效增加涂裝面積，耐擦洗、耐沾污、使用壽命長。其重金屬、VOC和甲醛含量遠(yuǎn)低于普通涂漆，污染趨近于零。漆膜表面光滑油膩極具手感，氣味清新持久，漆料內(nèi)添加具有高效無毒抗菌防霉劑，能抵御霉菌在涂膜表面繁殖，提供更多健康保障。3、低碳住宅的案例分析自從1997年制定的《京都議定書》到2009年末在哥本哈根召開的氣候大會，在過去的12年里溫室氣體排放不減反增。人類所處的環(huán)境形勢日益嚴(yán)峻，人們也逐漸開始意識到低碳節(jié)能緊迫性，目前世界各國都在為實(shí)現(xiàn)碳的零排放而不斷的努力著，下面介紹目前國內(nèi)外比較先進(jìn)的低碳住宅。3.1、西班牙的節(jié)能住宅試點(diǎn)——Atika可組裝式住宅Atika住宅是一座將未來的居住理念、綠色建筑設(shè)計(jì)、可持續(xù)發(fā)展的城市等設(shè)計(jì)理論相結(jié)合，運(yùn)用斜屋頂技術(shù)、低能耗策略、全方位的太陽能系統(tǒng)(不僅是取暖，同時包括降溫)、樓宇智能化管理體系以及模數(shù)化技術(shù)而建造一座歐洲最新的節(jié)能型住宅試點(diǎn)項(xiàng)目—Atika住宅。Atika每年每平方米只需要5L以下的加熱油或5m3的天然氣，它通過低能耗設(shè)計(jì)，最大限度地利用太陽能和空氣循環(huán)技術(shù)，使Atika成為幾乎無二氧化碳排放的建筑物。第一個Atika住宅的樣本是在西班牙的畢爾巴鄂市(Bilbao)組裝成型的，并計(jì)劃在未來通過汽車運(yùn)輸?shù)讲煌膰医M裝。這就意味著，這種技術(shù)可以在數(shù)次拆裝之后，仍舊保證良好的品質(zhì)。這種模數(shù)化的預(yù)制體系，可以節(jié)省大約1/3的建造時間，同時也保證建構(gòu)更為精確的建筑結(jié)構(gòu)體系。3.2、日本的Panasonic住宅——CO2零排放住宅通過將“節(jié)能、創(chuàng)能、蓄能”綜合運(yùn)用的綠色創(chuàng)意理念應(yīng)用于住宅，Panasonic提出了建造“CO2±0(零)”的住宅，即實(shí)現(xiàn)家庭整體CO2實(shí)質(zhì)上的零排放。Panasonic位于日本東京的Panasonic中心內(nèi)，建造了名為ecoideasHOUSE的CO2±0示范性住宅，其中設(shè)置了創(chuàng)能、蓄能裝置并運(yùn)用了大量先進(jìn)的住宅節(jié)能技術(shù)。=1\*GB2⑴創(chuàng)能裝置：燃料電池是將從城市燃?xì)馑淄橹谐槿〉臍渑c空氣中的氧產(chǎn)生反應(yīng)，從而同時產(chǎn)生出電能和熱水的新型創(chuàng)能系統(tǒng)，可以不受季節(jié)、天氣以及時間段的影響，提供持續(xù)穩(wěn)定的電力。=2\*GB2⑵蓄能裝置：家用鋰離子蓄電池可以將通過燃料電池以及太陽能發(fā)電所產(chǎn)生的電力儲存起來。通常情況下，創(chuàng)能裝置供給日常所需用電，但是在早晚高峰時間，或者陰雨天時就會出現(xiàn)供應(yīng)不足的情況，此時即可使用蓄電池儲存的電力。蓄電池是最大限度地發(fā)揮燃料電池和太陽能發(fā)電特點(diǎn)的不可或缺的裝置，通過它可以實(shí)現(xiàn)持久穩(wěn)定地供給能源。3.3、英國的上海世博會倫敦零碳館——匯聚全國最新節(jié)能減排技術(shù)倫敦零碳館案例原型取自世界上第一個零二氧化碳排放的社區(qū)貝丁頓(BedZED)零碳社區(qū)。建成2002年的貝丁頓社區(qū)擁有包括公寓、復(fù)式住宅和獨(dú)立洋房在內(nèi)的82套住房，另有大約2500平方米的工作空間。每套住宅都配有露天花園或陽臺，體現(xiàn)了住宅高密度與舒適生活的完美融合。社區(qū)位于英國倫敦南部，距市中心20分鐘車程，它的建成為可持續(xù)建筑創(chuàng)造了新的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)悉，零碳館運(yùn)用了英國BedZED零能耗體系的核心和關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合上海地區(qū)的氣候特征實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，充分利用自然資源和可再生能源對建筑技術(shù)進(jìn)行全面開發(fā)，提高了建筑對于能源的使用率。在零碳館中，暖通需求由太陽能風(fēng)力驅(qū)動的吸收式制冷風(fēng)帽系統(tǒng)和江水源公共系統(tǒng)供給，電力則通過建筑附加的太陽能發(fā)電板和生物能熱電聯(lián)合產(chǎn)生并滿足建筑全年的能量需求，為參觀者提供最低能耗的舒適體驗(yàn)。3.4、中國的國奧村——奧運(yùn)遺產(chǎn)開啟住宅新紀(jì)元國奧村——