“雙碳”生態(tài)理念在鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用★

陳俊豪，李紅梅，孟奕辰

(濟(jì)南大學(xué),山東 濟(jì)南 250022)

0 引言

2020年我國提出了“碳達(dá)峰”和“碳中和”兩個目標(biāo),也就是雙碳戰(zhàn)略。在該戰(zhàn)略背景下,要進(jìn)一步提升我國現(xiàn)代建筑品質(zhì),在設(shè)計環(huán)節(jié)采用生態(tài)理念是很有必要的。國際能源研究中心報告顯示,建筑業(yè)的碳排放占據(jù)世界排放總量的40%,要實現(xiàn)雙碳目標(biāo),就要積極建設(shè)綠色建筑,即在建筑設(shè)計中運(yùn)用生態(tài)理念。鄉(xiāng)村公共建筑可以為人們的日常生活、社交提供場所,如果在建筑設(shè)計中植入生態(tài)理念,則可以減少建筑碳排放,更能促進(jìn)生態(tài)理念的推廣。

1 雙碳背景下生態(tài)理念在鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用意義

早日實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”雙向目標(biāo)是我國未來幾十年內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)、生態(tài)環(huán)境等眾多領(lǐng)域內(nèi)改革創(chuàng)新的重要發(fā)展方向。隨著未來20年城市化進(jìn)程繼續(xù)深入,城市和鄉(xiāng)村會成為中國實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的主戰(zhàn)場。低碳生態(tài)理念不僅是實現(xiàn)減碳固碳的核心思想,也是鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計中重要思想之一,因此本文以沂山美術(shù)館設(shè)計過程中低碳生態(tài)理念的踐行,思考鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計中雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)路徑和低碳生態(tài)理念的創(chuàng)新發(fā)展模式。生態(tài)理念是伴隨人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中不斷出現(xiàn)的生態(tài)惡化、環(huán)境危機(jī)和社會危機(jī)而逐漸發(fā)展起來的對整個人類與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的重新的系統(tǒng)認(rèn)識。廣義的生態(tài)文明觀是可持續(xù)發(fā)展的觀念,它努力實現(xiàn)物質(zhì)文明、精神文明和生態(tài)文明之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。狹義的生態(tài)文明觀定位于人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中保護(hù)和恢復(fù)自然生態(tài)平衡,減少自然資源破壞,減緩自然生態(tài)危機(jī),努力實現(xiàn)人類社會和自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡[1]。在鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計中主要有以下幾點(diǎn)應(yīng)用意義。

1.1 符合社會發(fā)展需求

在現(xiàn)代社會發(fā)展與建設(shè)的過程中,生態(tài)理念發(fā)揮著重要作用,因為不論是精神文明建設(shè),還是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展,都會帶來一定的能源消耗與環(huán)境破壞問題,造成人類生存危機(jī)不斷擴(kuò)大。在這種情況下,必須采取有效的策略解決環(huán)境問題,即合理運(yùn)用生態(tài)理念[2]。

1.2 保護(hù)鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境

現(xiàn)如今,我國愈加重視鄉(xiāng)村發(fā)展與建設(shè),完善鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施,促進(jìn)各類鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)得到迅猛發(fā)展。但在此過程中,大量自然資源被開發(fā),出現(xiàn)水污染、大氣污染等環(huán)境問題,生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。為有效解決這些問題,可在設(shè)計公共建筑時參照生態(tài)理念,從而減少建筑碳排放、節(jié)約能源、促進(jìn)環(huán)境改善。

1.3 提升人民生活水平

如今,鄉(xiāng)村村民的物質(zhì)生活條件不斷改善,但一味追求物質(zhì)生活,會導(dǎo)致環(huán)境污染和破壞。所以,在公共建筑設(shè)計的過程中,不僅要考慮建筑使用功能、空間效益,還要考慮建筑的舒適性、環(huán)保性[3]。為此,以生態(tài)理念為基礎(chǔ),采用節(jié)能環(huán)保的設(shè)計手段,使建筑空間合理利用,減少不必要的能源消耗。

2 雙碳背景下生態(tài)理念在鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用途徑

2.1 清潔能源利用

在雙碳背景下,鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計應(yīng)充分彰顯生態(tài)理念。為此,首先要合理利用各種清潔能源,包括太陽能、風(fēng)能等。目前,太陽能應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相對成熟,很多領(lǐng)域已經(jīng)開始使用太陽能技術(shù)。在建筑領(lǐng)域,可以利用太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)以及太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)[4]。在設(shè)計過程中,分析建筑實際情況,結(jié)合區(qū)位優(yōu)勢,有效提升太陽能利用率,將其轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等能源。例如,在鄉(xiāng)村建筑設(shè)計的過程中,可以建立太陽能熱水系統(tǒng)(如圖1所示),將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能,然后加熱水并向用戶輸送,包括太陽能功能集熱系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在實際設(shè)計的過程中,要遵循綜合效益、可持續(xù)應(yīng)用原則,提升綜合節(jié)能效果。具體根據(jù)建筑功能特點(diǎn)、節(jié)能降耗要求,選擇恰當(dāng)?shù)奶柲芗療嵯到y(tǒng)。通常,公共建筑設(shè)置集中式太陽能集熱系統(tǒng),提倡用戶在12：00—24：00之間使用該系統(tǒng)提供的熱水。

風(fēng)能也是比較常用的清潔型能源,通常在建筑中采用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)?？梢栽诮ㄖ獠堪惭b風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),也可以在內(nèi)部安裝。外部的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成,分別是電動機(jī)和葉片,可以收集大氣中的風(fēng)能,然后轉(zhuǎn)化為電能,為建筑供電[5]。通常安裝在建筑周圍,或者安裝在建筑上空,具體根據(jù)建筑所在地的風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行設(shè)計;內(nèi)部風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)即將該系統(tǒng)安裝在建筑內(nèi)部,從室內(nèi)空氣中獲取風(fēng)能,然后進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換,滿足供電需求。通過風(fēng)能的使用,可以減少燃料燃燒,大幅降低碳排放,符合雙碳政策要求。不僅如此,也可以節(jié)約能源,降低電能使用成本。

2.2 特殊材料利用

在公共建筑設(shè)計的過程中,可以選用各種綠色材料、特殊材料,包括特殊玻璃、長余輝蓄光材料等。特殊玻璃包括鍍膜玻璃和智能玻璃。鍍膜玻璃(如圖2所示)就是在玻璃表層涂鍍金屬或金屬化合物薄膜,用于改變玻璃的光學(xué)性能,滿足不同環(huán)境空間要求。具體分為低輻射、熱反射、導(dǎo)電膜等多種類型。在實際設(shè)計的過程中,可以對各類材料的性能進(jìn)行綜合分析,運(yùn)用光合節(jié)能技術(shù)對生態(tài)能源的應(yīng)用進(jìn)行研究,在公共建筑設(shè)計中充分展現(xiàn)生態(tài)理念,發(fā)揮光能照明的作用[6]。根據(jù)建筑設(shè)計基本原則,合理規(guī)劃建筑朝向,通常采用“坐北朝南”的設(shè)計方式,增加建筑采光時間,確保室內(nèi)光照充足。同時采用低輻射玻璃,降低太陽輻射效果,避免室內(nèi)溫度過高,使室內(nèi)保持溫度平衡,減少空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時間,以此達(dá)到節(jié)能的效果,同時也可以滿足舒適宜居的需求;智能玻璃可以根據(jù)室外溫度變化進(jìn)行光纖、紅外透光率的智能調(diào)節(jié),使室內(nèi)的光與熱環(huán)境保持穩(wěn)定舒適。在智能化技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,智能玻璃的應(yīng)用愈加廣泛[7]。在建筑設(shè)計中使用該材料,可以減少電能消耗,符合節(jié)能環(huán)保的要求。

2.3 堅持生態(tài)原則

在公共建筑設(shè)計的過程中,應(yīng)該堅持生態(tài)化的設(shè)計原則,明確具體的設(shè)計目標(biāo)。一方面,要確保建筑設(shè)計簡單實用。結(jié)合鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)條件、生態(tài)環(huán)境、民俗文化等要素,堅持因地制宜的設(shè)計理念,保障設(shè)計的科學(xué)性、合理性。由于我國疆域遼闊,所以南北方氣候環(huán)境、地理條件、文化背景等要素有較大差異,甚至城鄉(xiāng)之間也存在差異。所以,在建筑設(shè)計的過程中,應(yīng)該結(jié)合實際確定設(shè)計要求、規(guī)劃設(shè)計方案。然后結(jié)合實際選擇材料,堅持簡約、舒適、美觀的原則,確保建筑可以防風(fēng)保暖、隔音降噪等等,滿足各種使用需求。同時,也應(yīng)該結(jié)合空間設(shè)計,了解舊建筑、舊設(shè)施的結(jié)構(gòu),再結(jié)合實際進(jìn)行合理改建,減少不必要的能源消耗。針對資源浪費(fèi)問題,應(yīng)該從成本控制入手,不是一味采用環(huán)保材料,而是平衡環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益,保障建筑設(shè)計合理性;另一方面,堅持節(jié)約舒適的原則。將節(jié)能、環(huán)保、降低成本三項目標(biāo)放在首位,既要滿足雙碳要求,也要營造舒適的建筑空間。所以在實際設(shè)計的過程中,應(yīng)該對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)水平等要素進(jìn)行綜合分析,采取合理的通風(fēng)設(shè)計、散熱設(shè)計等等。以沂山美術(shù)館建筑生態(tài)概念設(shè)計為例,沂山地區(qū)空氣負(fù)氧離子含量較高,森林覆蓋率達(dá)到98%,是一個宜居的康養(yǎng)圣地。在當(dāng)?shù)亟ㄖO(shè)計的過程中,必須堅持因地制宜的原則,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、人文特點(diǎn),確保建筑設(shè)計合理性。在設(shè)計的過程中,運(yùn)用生態(tài)設(shè)計方法,植入拔風(fēng)筒元素,采用“背山面闊”的設(shè)計,確保建筑設(shè)計形式與當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境相符(如圖3所示)。將光伏板安裝在各個單元中,充分利用太陽光能源,滿足自給自足的要求。同時在屋頂設(shè)置雨水收集、循環(huán)灌溉系統(tǒng),全面提升建筑生態(tài)設(shè)計水平。

2.4 明確設(shè)計要點(diǎn)

在實際設(shè)計的過程中,可以從室內(nèi)和室外兩方面入手。室內(nèi)設(shè)計以溫度、光照、空氣質(zhì)量三項內(nèi)容為主,根據(jù)要求采用綠色材料和節(jié)能技術(shù)。以溫度來說,保障熱舒適度合理,提升空間舒適度,確保人體熱平衡。為此,可以設(shè)計冬夏空調(diào),同時對氣候條件、內(nèi)部負(fù)荷等影響因素進(jìn)行分析,結(jié)合環(huán)保型玻璃材料,合理調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。光照方面,可以根據(jù)時間、地點(diǎn)進(jìn)行光照調(diào)節(jié),合理控制室內(nèi)光照時間[8]。例如,建筑朝向選擇南向,不僅可以在冬季獲得光照、熱源,也可以減少夏季日照,確保室內(nèi)涼爽,達(dá)到冬暖夏涼的效果。同時管控聲環(huán)境,采用降噪設(shè)備、降噪材料等等。空氣質(zhì)量方面,可以結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、風(fēng)向設(shè)計良好的自然通風(fēng)條件,減少新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)作時間;室外環(huán)境方面,主要進(jìn)行景觀綠化的設(shè)計,合理規(guī)劃經(jīng)濟(jì)、文化、氣候等要素,確保景觀綠化具有特點(diǎn)、美觀宜人,同時融入周圍生態(tài)環(huán)境,不會對周圍生態(tài)造成破壞和影響。

3 結(jié)語

在雙碳背景下,鄉(xiāng)村公共建筑設(shè)計應(yīng)該以實現(xiàn)雙碳目標(biāo)為核心,在實際設(shè)計的過程中,需以生態(tài)理念作為方法論指導(dǎo)。該理念符合社會發(fā)展要求,有利于改善鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境,也有助于提升人民生活水平。在實際應(yīng)用的過程中,可以采用清潔能源和特殊材料,同時堅持簡單舒適和節(jié)約的原則,明確室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計要點(diǎn),全面實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的雙碳目標(biāo)。