摘要：近年来，国家在应对全球气候变化方面做出了重要贡献，作为关系国民经济发展基础行业之一的建筑行业，必须积极响应国家在节能环保方面的倡导，坚定不移地走生态优先、绿色发展的道路，推动建筑行业加快走上绿色低碳环保可持续发展的道路。围绕建筑设计中节能方面的议题进行了探讨，概述了低碳节能建筑设计的原则及意义，分析了当前节能建筑中的不足，论述了低碳理念下节能建筑设计应用，旨在发挥出建筑行业的社会责任，为我国绿色低碳可持续发展贡献积极力量。
关键词：低碳；节能；环保；建筑；技术；设计
我国已经进入到高质量发展的新阶段。在第二个百年奋斗目标实现进程中，建筑行业必须以低碳环保的理念引领建筑行业加快走上高质量发展道路。建筑设计是建筑工程项目的关键环节，提高节能建筑设计水平势在必行。
1低碳节能建筑设计的原则
1.1因地制宜的原则
低碳节能建筑设计要考虑建筑物所在的地区地理环境、气候自然环境特征，不能将不同地区地理自然环境特征的低碳节能建筑设计直接生搬硬套拿来用。这也预示着，建筑设计在考虑低碳节能目标实现的过程中必须充分调研，对建筑物所在地的先天条件和特征规律进行了解熟悉，以便建筑设计更好地与地区环境特点相适应。在低碳节能建筑设计中，要充分考虑建筑物周边环境，做到建筑物与周边环境相匹配、相协调。
1.2和谐性原则
低碳节能建筑设计的目标之一是满足基本的功能性要求。因此，和谐性原则首先体现在以人为本的理念上。建筑设计不能为了设计而设计，而是要满足人类基本需求，也不能为了追求达到特定的节能环保目标而牺牲人的健康及生活质量。除了满足人类使用建筑物的基本功能需求以外，和谐性还体现在建筑物全生命周期上，尤其是在建筑物拆除以后，拆除的材料是否能够循环再利用，拆除后对环境没有很大影响，对环境没有危害，这是低碳节能建筑设计需要遵循的原则。
1.3经济性原则
低碳节能建筑设计应尽量利用可再生自然资源，降低建筑能源消耗，如清洁可再生的太阳能、风能、水能、地热能、雨水等等。在建筑物施工材料选择上，应选择容易降解、可再生、可循环利用的材料，如钢材、轻质混凝土板材、木材、竹材料。低碳节能建筑设计的经济性原则不仅体现在某个单一环节，而且贯穿在建筑物的全生命周期内。
2低碳理念下节能建筑设计的意义
2020年11月，中国建筑节能协会能耗专委会公布了2020年度我国建筑能耗研究报告。报告中指出，从2005年至2018年，我国建筑全过程能耗由9.34亿t标准煤上升到21.47亿t标准煤，扩大了2.3倍，平均每年增长率为6.6%。国家领导人在2020年联合国大会中的讲话提出，中国将采取更有利的政策措施，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。以碳中和为目标，我国建筑行业碳排放量大约为每年15亿t。要实现2030年碳排放量达到顶峰的目标，我国建筑行业碳排放量年增速必须控制在1.5%。要实现这一目标，必须加快推动建筑行业的高质量发展，即通过建筑能效的提升、建筑可再生能源的利用、碳回收等途径使建筑行业从高污染、高排放、高能耗的发展模式转变为低碳节能环保的发展模式。
3当前节能建筑中存在的不足
首先，节能建筑设计缺乏技术经验与配套产品支持。我国在2019年9月正式实施了《近零能耗建筑技术标准》，自此，近零能耗建筑这一概念开始引起业内广泛讨论。我国近零能耗建筑发展正处于起步发展阶段，由试点向示范过渡的阶段，因此还缺乏更多成熟技术和经验。为了实现近零能耗建筑指标，在近零能耗建筑发展过程中存在冒进情绪。实际上，节能建筑设计水平的高低必须从建筑物全生命周期来衡量，必须纳入生态环境体系中来衡量。这就决定了在考察是否完成了近零能耗建筑指标时不能从单一因素或某个阶段来看，而要从全方面，从全周期来看。由于建筑设计位于前端，如果缺乏成熟的经验，那么很容易缺乏更系统化的考虑，使近零能耗建筑的能耗设计值与建筑物实际运行监测的能耗值出现较大差距。而建筑部品部件加工生产、构配件加工生产、施工材料、施工环节中的质量把控不严，也会造成节能环保目标无法符合预期。要避免上述问题，我国节能建筑设计与生产加工、施工安装等重点环节还需要积累更多经验。其次，建筑能耗数据单一，开发利用率低。目前，虽然我国国家机关和大型公共建筑已经设置了建筑物能耗监测系统，但是这一监测系统是建筑物全生命周期中后期，未能覆盖到建筑物生命周期的前期，在建筑物设计环节对于建筑物能耗的计算以及相关数据积累较少。以建筑物全生命周期来看，关于建筑物数据采集的全面性不够，而且目前的数据较为单一，通常是分项电能消耗，还缺乏更多的室内外环境数据、建筑物内外相关的机电设备运行数据、人流使用需求数据等更多方面的数据。由于资金因素、技术因素、设备因素、人员因素的限制，建筑能耗数据收集、数据集成、数据分析、数据开发利用能力还很欠缺。这些问题是制约节能建筑设计的重要问题。目前，随着人工智能技术和大数据技术的发展，有望出现面向大数据的云平台，为建筑能耗分析、节能建筑设计、建筑运行管理通过更多的信息建议和决策支持。
4低碳理念的节能建筑设计应用
4.1地源热泵技术
由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统共同构成建筑物供热空调系统，热源来自地下水、地表水或者岩土体。通过热泵机组做工的方式将热量从温度低的介质向温度高的介质传递。由于热泵是地下水等自然环境，而且热源是可再生能源，因此具有环保性。地下水、地表水或者地表土壤能够收集太阳辐射能量，因此本质上是对太阳能的二次利用。由于地下平均温度基本稳定在16℃~22℃之间，因此主机制冷热稳定性更高。
4.2风光互补技术
风能和太阳能在时间上有较强的互补性，白天阳光充足，风很小，而夜晚没有阳光，风较大。充分利用风能和太阳能的互补性特征，将其利用在发电系统上是提高可再生资源利用效率的有效途径。如风光互补照明系统主要包括风力发电系统、太阳能发电系统、控制系统、储能系统、照明系统等，风能与太阳能平稳逆变成交流电，自动选择并网时机，对太阳能电池板最大功率点进行跟踪，优化并网平稳性。该技术在室外照明中应用较多，相对于传统的电缆供电方式，风光互补照明系统实现了风能和太阳能资源地最佳匹配，缓解电网压力，不需要大量的输电线路，建设成本和长期运营成本低，不仅环保，而且节能，是建筑设计中低碳减排理念的良好体现。
4.3全热回收新风技术
由全热交换系统、动力系统、过滤系统等部件共同构成全热回收新风系统。室内空气经过系统的排风管排除，通过过滤装置向室外进行排放；室外新鲜空气通过风口进入到机组并经过过滤装置吹向室内。通过全热回收新风系统，不仅可以全面改善建筑物内部环境空气品质，保障室内环境健康，而且在引入新鲜空气的同时排出室内污浊空气。在排出空气的过程中回收了排风中的热量，节约了能耗。在冬季制热时，利用回风替代室外空气作为热源，使冷媒在蒸发器内有效蒸发，改善机组运行状况，有效避免了机组结霜的问题。
4.4高性能围护技术
越来越多的建筑采用装配式结构，但是装配式结构建筑物的外墙维护部件需要具有较高的综合性能。在外墙围护上主要包括外贴式保温和夹心保温外墙两种。采用中间加有保温层的预制混凝土外墙板，可以起到保温、减轻质量、外表美观的效果，同时满足外墙板承载力和平面外刚度变形的要求。墙板材料可选用具有较好的防水防火性能的材料。墙板间的接缝设计合理的防水方案，在外侧接缝采用打胶处理的方式，墙板接缝位置设置启口坡度，局部混凝土加厚，有效防止水汽进入到墙板缝隙并渗透到室内。
4.5变频多联式空调技术
变频多联式空调技术是有控制系统对室外环境参数、室内环境参数、表征制冷系统运行参数进行采集，然后根据系统设置的优化准则以及建筑物内部环境舒适性原则，在变频设备作用下调节压缩机输气量，对建筑物空调系统风扇运行状况进行调控，在保证建筑物内部环境舒适性的同时，使空调系统运行工作状态更稳定，更优化。系统通过控制压缩机的制冷剂循环量以及制冷剂流量来实现调节的效果，由于空调系统各个部件之间、外界环境和建筑物内部环境之间相互影响，因此多联式空调系统的状态变化更加灵活迅速，是一种柔性调节系统。相对于传统的螺杆机组和风冷热泵通过二次载体进行冷热量的传递，采用变频多联式空调技术直接通过冷媒进行冷热交换，因此减少了冷热量损失，有效降低了能耗。
5结语
气候变化已经成为全球人类共同面临的严峻挑战。在这一形势下，我国必须推动经济社会从高能耗高污染向着绿色环保低碳可持续的路径加快转变，这是应对全球气候变化的必由之路，也是推动我国生态文明建设，推动经济社会走上高质量发展道路的重要途径。建筑行业是重要的基础行业，在我国向第二个百年目标进军的阶段，必须以低碳环保可持续发展的理念来推动节能建设设计水平的提升，推动建筑行业高质量发展。
作者:张鸣 单位:济南市城乡建设发展服务中心