試論日本可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)方法與實(shí)踐

文/劉震 武漢理工大設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)一所 湖北武漢 430070

日本的可持續(xù)發(fā)展理念經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在建筑設(shè)計(jì)方面取得了很好的應(yīng)用效果，我國(guó)作為碳排放大國(guó)，當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)始重視建筑的節(jié)能減排工作，推行可持續(xù)發(fā)展理念，通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)踐體系借鑒工作，能夠更好推行該項(xiàng)工作，促進(jìn)建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1、日本可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)與實(shí)踐方法

日本可持續(xù)建筑的設(shè)計(jì)方法體現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一為對(duì)自然資源的高效應(yīng)用，其二為應(yīng)用功耗更低的電氣設(shè)備，在完成設(shè)計(jì)后開(kāi)展工程施工。日本可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)和實(shí)踐方法如下：

1.1 建筑設(shè)計(jì)方面

建筑設(shè)計(jì)方面體現(xiàn)的工作內(nèi)容為“開(kāi)源”和“節(jié)流”，在建筑設(shè)計(jì)中全面踐行這兩個(gè)設(shè)計(jì)思想。

“開(kāi)源”方面的設(shè)計(jì)思路為，根據(jù)不同地區(qū)的光照條件、降水條件、風(fēng)力條件優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化的內(nèi)容包括建筑朝向、建筑子系統(tǒng)銜接等，讓建筑能夠充分應(yīng)用這些資源。例如日本某地區(qū)位于北半球，建筑朝向?yàn)樽背?，同時(shí)該建筑與海岸線(xiàn)距離較近，說(shuō)明該地區(qū)降水豐富，同時(shí)具備較好的風(fēng)力條件。在建筑設(shè)計(jì)中，建筑頂端通過(guò)栽種綠植等方式遮擋光照，同時(shí)土壤中的水分蒸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生的吸熱效果能夠降低炎熱環(huán)境下的建筑室內(nèi)溫度。另外開(kāi)源的另一個(gè)方式為應(yīng)用清潔能源，包括太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)等，為建筑系統(tǒng)提供電能。

“節(jié)流”思想為降低建筑運(yùn)行中產(chǎn)生的能耗，建筑的能耗有多種產(chǎn)生方式，其一為用電設(shè)備耗能，通過(guò)用電設(shè)備的合理參數(shù)選擇可以降低能耗。其二為建筑能量散失，包括熱量散失、冷氣散失等多個(gè)方面，通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑建材的合理選用和使用，防止熱量散失。

1.2 實(shí)踐方面

在完成建筑設(shè)計(jì)工作后，需要按照設(shè)計(jì)圖紙開(kāi)展施工工作，本文以某日本建筑為研究對(duì)象，該建筑在運(yùn)行后一段時(shí)間，借助可持續(xù)發(fā)展理念建成設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上完成建筑施工，優(yōu)化了建筑的運(yùn)行性能。優(yōu)化方案為，在建筑屋頂鋪設(shè)綠植，全面更換建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，提高建筑的保溫隔熱性能。另外在建筑外部建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)踐分析內(nèi)容如下：

（1）能耗降低方面。能耗為可持續(xù)理念下建筑的重要考慮內(nèi)容，本文的能耗研究工作為，分析相同時(shí)間內(nèi)建筑消耗的市電量。最終結(jié)果表明，建筑運(yùn)行中的耗電量在相同時(shí)間中降低了43%，從中可以發(fā)現(xiàn)，在該設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用中，建筑自帶發(fā)電能力，同時(shí)建筑的整體耗電量下降，這兩個(gè)方面共同作用下降低了建筑的能耗[1]。

（2）環(huán)境影響方面。環(huán)境影響主要為分析建筑運(yùn)行中產(chǎn)生的溫室氣體量，由于該建筑經(jīng)過(guò)可持續(xù)優(yōu)化后，消耗的電能大幅下降，意味著建筑消耗更少的自然資源就能夠完美運(yùn)行，建筑運(yùn)行中排放的溫室氣體數(shù)量大幅下降。此外在太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行中，實(shí)踐結(jié)果表明未對(duì)環(huán)境造成破壞，從整體上來(lái)看，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的建筑對(duì)環(huán)境影響更小。

2、日本可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)與實(shí)踐方法對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)的啟示

2.1 建筑整體設(shè)計(jì)

建筑整體設(shè)計(jì)包括圍護(hù)系統(tǒng)、建筑布局、建筑朝向等多方面內(nèi)容，在我國(guó)的建筑整體設(shè)計(jì)中，可應(yīng)用的設(shè)計(jì)思路如下：

（1）朝向選擇。我國(guó)地域廣闊，不同地區(qū)的氣候環(huán)境差異性極大，但是我國(guó)位于北半球，建筑朝向設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案為坐北朝南，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光源的應(yīng)用。但是考慮到不同區(qū)域的風(fēng)力不同，需要優(yōu)化朝向設(shè)計(jì)方案。例如大連地區(qū)屬于沿海城市，各個(gè)季節(jié)的風(fēng)力都較為強(qiáng)勁，夏季白天風(fēng)力方向?yàn)閮?nèi)陸到海平面，在建筑朝向設(shè)計(jì)中，在確保建筑基礎(chǔ)方案的基礎(chǔ)上，按照風(fēng)力方向進(jìn)一步優(yōu)化建筑朝向，確保建筑能夠有效應(yīng)用風(fēng)力條件[2]。

（2）內(nèi)部布局。建筑的內(nèi)部布局能夠從根本上決定自然資源應(yīng)用水平，尤其對(duì)于光照資源來(lái)說(shuō)，需要保證內(nèi)部空間能夠高效應(yīng)用自然光照。為達(dá)到這種應(yīng)用效果，建筑可以通過(guò)降低墻體數(shù)量的方法提高通透性，同時(shí)建筑中的墻體應(yīng)用淺色涂料，防止涂料產(chǎn)生吸光效果，通過(guò)提高建筑太陽(yáng)光的應(yīng)用效率，能夠降低一些電氣設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。

（3）圍護(hù)系統(tǒng)。維護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮重要的熱量保持功能，在可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)中，需要合理選擇維護(hù)系統(tǒng)的建筑材料，大幅提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重視維護(hù)系統(tǒng)面積對(duì)建筑采光性能的影響，要求設(shè)計(jì)人員在保證建筑外墻強(qiáng)度的基礎(chǔ)上增加窗戶(hù)的面積，提高建筑的采光能力。

2.2 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣系統(tǒng)中，通過(guò)維護(hù)系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到降低能耗的效果，這種方式可視為被動(dòng)式節(jié)能方式。當(dāng)電氣系統(tǒng)經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)時(shí)，能夠主動(dòng)降低建筑的運(yùn)行能耗。電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其一為合理選擇用電設(shè)備功率，以空調(diào)為例，雖然功率較低的空調(diào)能夠降低單位時(shí)間內(nèi)的能耗，但是室內(nèi)溫度發(fā)生同樣變化時(shí)，設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生更高能耗。所以在具體的實(shí)際工作開(kāi)展中，設(shè)計(jì)人員要做好設(shè)備的試驗(yàn)工作，確保選擇的空調(diào)能夠達(dá)到節(jié)能效果。

其二為應(yīng)用新型技術(shù)，對(duì)于電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了變頻技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的波動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)整用電設(shè)備功率，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，另外在建筑外可以通過(guò)應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備提供電能。

結(jié)論：

綜上所述，在日本可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括圍護(hù)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)在建筑頂端栽種綠色植物，達(dá)到對(duì)自然資源的高效應(yīng)用。這種可持續(xù)設(shè)計(jì)理念對(duì)我國(guó)建筑行業(yè)的啟示為，對(duì)建筑中的所有系統(tǒng)開(kāi)展優(yōu)化工作，達(dá)到全面推行可持續(xù)發(fā)展理念的目的。