低碳建筑设计及其在欧洲的一些实践
关键词:低碳建筑,可持续性,节能
引言 现代社会中的可持续建筑理念的发展最早可以追溯到上个世纪70年代的石油危机时期。面对当时的紧迫环境，开始考虑设计一种地冷热负荷，同时在供热、供冷、通风方面更高效的“低能耗”建筑。此理念不断发展，到了1980、1990年代，其中包括使用太阳能、蓄热材料、自然通风和采光的“被动式节能设计”。时至今日，低能耗建筑的理念更是达到“零能耗”或者“碳平衡”，这要求建筑通过被动式设计降低能源需求，并使用太阳能、风能、生物能等可再生能源进行供给。考虑到建筑在人们日常生产、生活中所起到的重要作用，以及其在社会整体耗能和CO2排放总量中所占的巨大比例，节能和CO2减排已经逐步成为今天建筑设计的重要目标。
1欧洲生态建筑的发展
低碳建筑设计的宗旨是通过建筑设计达到尽量低的二氧化碳排放量，这是可持续发展建筑设计最好的动力，通过它可以引进其它有关可持续发展的因素如材料、能源的应用、健康生态的室内外环境等。
英国绿色建筑的研究和实践都处于世界的前列，在科技研究和革新方面投入很大，并已在可持续建筑领域取得了较大的进展。英国剑桥大学(University of Cambridge)的马丁建筑研究中心多年来致力于城市与建筑的可持续发展研究。该中心的研究主要针对环境、人文以及社会经济学这三个方面。牛津大学(University of Oxford)主要致力于绿色建筑先进技术的研究，其中有一项40%住宅计划，该计划用以检验可持续发展和绿色建筑的相关政策、技术和社会效应是否达到国家目标。
欧洲各国政府也积极地推广绿色建筑的实践。德国在20世纪90开始推行适应生态环境的居住区政策，以切实贯彻可持续发展的战略，如生态办公楼，植物建筑，生态装修等。法国在80年代进行了包括改善居住区环境为主要内容的大规模居住区改造工作。瑞典实施了“百万套住宅计划”，在居住区建设与生态环境协调方面取得了令人瞩目的成就。加拿大政府也采取各种措施推进绿色建筑的研究和实践。如绿色建筑挑战(green building challenge)行动，采用新技术、新材料、新工艺，实行综合优化设计，使建筑在满足使用需要的基础上所消耗的资源、能源最少。
2 低碳建筑设计要点
2.1 减少能源需求
总的来讲，降低能源需求最有效的方法是“被动式设计”，例如：根据太阳、风向和基地环境来调整建筑的朝向;最大限度地利用自然采光以减少使用人工照明;提高建筑的保温隔热性能来减少冬季热损失和夏季多余得热;利用蓄热性能好的墙体或楼板以获得建筑内部空间的热稳定性;利用遮阳设施来控制太阳辐射;合理利用自然通风来净化室内空气并降低建筑温度;利用具有热回收性能的机械通风装置。
2.2可替代能源和可再生能源
太阳能可以用来产生热能和电能。太阳能光电板技术发展迅速，如今其成本已经大大降低，而且日趋高效。在住宅中使用太阳能集热器是一种有效利用利用太阳能的途径，目前主要用来为用户提供热水。地热能也是一种不容忽视的能源，由于其温度相对恒定，所以既能够在冬季供热也可在夏季制冷。此外，如在普拉兹摩老人疗养院使用的生物燃料，能够替代传统的矿物燃料来降低二氧化碳排放量。
2.3 整体设计
生态设计不是建筑设计的附加物，不应把它割裂看待。目前普遍的一个误区是建筑设计完成后把生态设计作为一个组件安装上去。事实上，从建筑设计之初就应该考虑生态的因素使之与设计整合，并使得一种手段能够达到多种功效。
2.4 现代建造方法
现代建造方法旨在尽可能地采用非现场的施工手段来完成建筑的建造，旨在减少湿作业，提高施工效率，提高施工质量，达到更高的客户满意度，它是环境保护，可持续发展的重要因素之一，并且使施工进度更加可控。采用现代建造方法可以大大缩减工地施工时间，提高工地施工的安全度，并弥补一些建造工业和技术上的缺陷。现代建造方法要求施工工人具备较高技术水平，能够减少工人的数量，总体上缩减了劳动力。
3 低碳建筑在欧洲的一些实践
在欧洲近10年内所有的新建建筑都会逐渐实现“零碳”。目前零碳建筑并不多，但已建成了一些比较好的低碳建筑。这里就欧洲几个较早进入低碳甚至零碳建筑的项目作为案例进行研究。
3.1 巴格兰生态工厂(基地：威尔士巴格兰;建筑设计：卡迪夫大学威尔士建筑学院;业主：尼斯塔尔伯特港政府;建成时间：2000年)
建筑中使用了一系列可持续策略，最终使这个生态工厂率先达到了BREEAM优秀级。建筑的设计原理是被动式设计，本项目充分利用自然采光、自然通风和太阳能控制合理解决了能源和资源问题以及视觉感受和室内热环境舒适度问题。同时，建筑的外围护结构高质高效，具有高气密性，这是建筑达到高能效的前提。太阳能光电板用来供电的同时还兼作遮阳板，在夏季能够有效减少南向过分的热辐射。良好的室内热环境舒适度和视觉环境，以及对于良好工作环境的自豪感大大激发了员工的工作效率。此建筑还赢得了2002年的RIBA地域建筑设计奖，是可持续性设计巧妙融入建筑设计的典范。
3.2 普拉兹摩老人疗养院(位于巴瑞港，建筑师：PCKO，完成：2003年)
巴瑞港的普拉兹摩老人疗养院有一居室和两居室公寓共38套，由英国威尔士各瓦列住宅委员会、卡马森郡政府以及威尔士议会联合开发。此建筑中应用的可持续发展设计策略如下：①全部使用节能灯具;②利用生物燃料进行区域供暖;③200平方米的太阳能光电板发电;④30平方米的太阳能热水器来供给家用热水;⑤太阳能集热器供给的热水的热能和光电板发电的电能与生物燃料燃烧供暖相结合的供暖系统;⑥能源管理系统。此建筑的特点是“绿色”技术很好地融入建筑设计，而不是建筑的附加物。整体设计的手法使得疗养院造价和运营成本并不高，即使普通大众也可以负担的起，使生态建筑并不是奢华的代名词。此建筑每平方米720英镑的造价在同类建筑中相比是较低的。
3.3 零能耗住宅(位于德国弗莱堡，建筑设计：太阳能研究所)
由太阳能研究所设计的建在弗莱堡的零能耗住宅，投入使用两年多来，能源完全自给。在这栋住宅中，科学家综合采用了各种措施，如太阳能发电、热泵、氢气贮能器以及种种隔热建筑材料和建造方法。包括其平面形状选择，北外墙用Isofloc材料(纤维素纤维保温材料)，南外墙的TWD保温结构，及透明聚碳酸酯蜂窝状隔热材料，高效太阳能集热器，氢/氧储存系统等，构成了整栋建筑零能耗系统。
总结：回顾低碳建筑的设计特点，以及和其他一些相关案例的比较分析，不难看出，单纯地依赖于技术的发展和运用并不能实现建筑节能和CO2 减排的最终目标。如何通过设计过程将相关信息传递给建筑使用者，转变他们在节能和CO2减排方面的意识和行为，并进一步改变他们原有的高能耗生活模式才是问题的关键。
参考文献：
[1] 张神树.高辉.德国低/零能耗建筑实例解析[M] .北京：中国建筑工业出版社
[2] 林宪德.绿色建筑[M] .北京：中国建筑工业出版社
[3] 夏菁，黄作栋，英国贝丁顿零耗能发展项目. 世界建筑，2004(8)：76-79