低碳經濟和低碳城市的建設與發展，建築節能將起到很重要的作用。從全球範圍來看，建築消耗著近50%的能源、水和材料。建築使用能源以供給舒適生活所需的采暖、製冷和照明，這些能源大部分來自於礦物燃料的燃燒，並釋放CO2。據有關資料，我國建築能耗約占社會總能耗的30%，每建成1平方米的建築約釋放出0.8噸碳，城市生活碳排放中約有60%來自建築物使用過程。因此，“低碳建築”這一概念應運而生，並已逐漸成為國際建築界的主流趨勢。所謂低碳建築，就是指在建築材料與設備製造、施工建造和建築物使用的整個生命周期內，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。
近年來在歐洲興起了被動式低碳建築設計，它提倡借助自然的力量，減少傳統能源以及水資源的使用，充分利用可再生能源，其宗旨是通過建築設計達到盡可能低的二氧化碳排放量，通過它可引入其他可持續發展的因素，如節能材料和新能源的應用、健康生態的室內外環境。基本設計方法包括：
設計成果應是地方環境的產物；
讓自然環境顯現；
設計結合自然；
以生態效益指導設計；
人人參與；
微氣候建築設計策略。
其中，微氣候建築設計策略是通過改善建築周圍的風、陽光、輻射、氣溫和溫度條件等微氣候來改善室內熱環境，包括規劃層麵、建築層麵、細部層麵和建築材料與設備層麵幾個方麵的策略。在規劃層麵上，要考慮建築選址基礎的日照、遮陽、通風和其他不利因素；在建築層麵上，要考慮建築體型係數、朝向與體型關係、風向與體型關係等；在細部層麵上，要考慮圍護結構的外牆節能（保溫外牆體、雙層玻璃幕牆、綠化牆體等）、門窗節能（保溫門窗、隔熱玻璃、絕熱窗框等）、屋頂節能（保溫屋頂、倒置式屋頂、通風屋頂等）；在設備層麵上，要考慮采暖、製冷和照明等建築能耗較大的部分采用低能耗的設備，如地（水）源熱泵係統、置換式新風係統、地麵輻射采暖係統等，以及在建築中采用新能源設備，如太陽能熱水係統、光電屋麵板、外牆板、遮陽板、空間牆和玻璃幕牆等。
由此可見，低碳建築與出現更早的節能建築雖然在目的上有所差異，但殊途同歸，其本質是一致的，就是減少建築能耗。同時，低碳建築也延續了綠色建築和生態建築的思想，可以說，低碳建築繼承了節能建築、綠色建築和生態建築的設計思想，並將三者整合為一個新的體係。歐洲已經製定了一係列國際和國內的建築規範、法規和條例來應對氣候變化。例如，英國的《可持續發展住宅規範》製定了走向零碳住宅的三個步驟，到2016年達到零碳排放；威爾士議會製定的目標是到2011年所有的新建建築都應該是零碳排放。可以預計，在10年內歐洲各國所有的建築都會逐漸實現“零碳”，我國也將會出台相關的低碳建築的標準和規範等。低碳建築設計理論和方法將是未來的設計師們必須掌握的知識和技能。
10.1.5工程設計的綜合效益概念
隨著社會的發展，人們對建築的效能和標準要求也越來越高，建築效能的概念和內涵也是隨之延伸。根據現代建築理論，建築物的效能主要有：
（1）為人類各種活動提供容器；
（2）作為特定氣候的調節器或過濾器；
（3）作為文化的符號；
（4）作為環境的主要影響物之一；
（5）作為資源的消費者和改變土地價值的投資對象。
這5個方麵是建築學中對建築產品的定性要求，也正是10.1.1中所述的價值轉化的設計因素。除了第（3）項之外，其他各項對應的價值都可以定量化，在這裏稱之為效益。它們對應著不同的效益類型：①第（5）項是對資本投資的滿足程度，對應於經濟效益；②第（1）項是對人類活動空間的滿足程度，對應於社會效益；③第（2）、（4）項分別是對室內環境調節器與建築物對室外環境影響的滿足程度，對應於環境效益。
由此可見，建築物的效能可以產生經濟、社會與環境等三種效益。這三種效益是相互聯係的，如美好的環境（環境效益好）可以直接提升建築物的價值（經濟效益好），但是它們也可能發生矛盾，例如提升環境品質（環境效益好）則需要花費更多的建造成本（經濟效益差）。在實踐中，常常會見到，有些工程為了追求本身的經濟效益，而犧牲整體的社會效益及環境效益，造成了工程外部不經濟性，與可持續發展理念相違背。
從工程設計在建築物形成過程的關鍵作用來看，工程設計對建築所產生的三種效益起到決定性的作用。所以，在進行設計方案比選和經濟分析過程中，應從社會的整體出發進行衡量。這個社會整體效益，稱之為綜合效益，它包括前麵所提到的經濟效益、社會效益和環境效益等三個方麵。
1）經濟效益
經濟效益概念有廣義和狹義之分，廣義的經濟效益是指一項工程比沒有該工程所增加的各種物質財富，尤其指可以用貨幣計量的財富的總稱。這一定義包括了整體（國家或集體）利益與個體利益（企業）兩個方麵；而狹義的經濟效益則是指企業經濟效益，也稱為財務效益。這裏所指經濟效益即是後者。工程設計所涉及的經濟效益包括工程的有形的或者可以用貨幣計量的投入和產出，如產品、土地、能源、材料與勞動力等，也包括一些無形的或者無法用貨幣計量的因素，如企業家的智慧、工程技術人員的智力、時間、美麗的景觀、心靈的感受、信譽和品牌效應等。
2）社會效益
社會效益是一項工程對社會福利方麵所作各種貢獻的總稱。就一個特定的工程而言，項目社會效益可能包括正的社會效益，如增加就業機會、提高居民收入、提高生活水平、增加公共服務功能等，也可能包括負的社會效益，即社會費用，如拆遷、安寧生活的破壞、增加公眾生活成本等。對於社會效益評價，隨社會製度的不同而異。在純商品社會中，經濟效益往往起主導作用，但人們已發現它不可能成為唯一的評價標準；在商品經濟隻占一定成分的社會中，就更如此了。因此，比選工程設計方案時，均應同時考慮經濟效益和社會效益，並加以區分並進行評價。
3）環境效益
人類的生活和生產活動必然會引起環境發生各種各樣的變化，環境效益就是對人類社會活動的環境變化後果的衡量。建築及其建造過程在創造人工環境的同時，對自然環境的影響正在日益擴大，以城市中二氧化碳的排放量為例，其中幾乎有50%的總量是來自建築物建造與使用過程之中。此外，如不正確的土地開墾的方法使水土大量流失；許多大城市的空氣受到工業廢氣、民用燃煤煙霧等的汙染，嚴重影響居民健康；河流、湖泊及地下水大量受到工業排放物的汙染，使許多水生物大幅度減少，飲水水質受到威脅；城市噪音不斷增加；許多自然風景、名勝古跡、曆史文物遭到破壞。這些都與建築工程有著千絲萬縷的聯係。
可以看出，工程設計的綜合效益實際也是多元價值在設計中轉化的目標和設計外部經濟性的要求，也隻有考慮了經濟、社會和環境三個方麵綜合效益的工程設計，才是真正的可持續設計。對於大型的工程，如成片的舊城改造或新區建設，新的衛星城、科技園或工業園區、大型工廠及其生活區的建設等，其設計方案需要分別進行經濟、社會和環境三個方麵的評估；對於中小型工程的設計，一般是以其本身直接發揮的作用（經濟效益）進行定量評估為主，同時兼顧對其社會及環境產生的影響進行的定性分析。盡管這還是屬於局部性的分析，但有了一個全麵的生活質量指標內涵為背景，便有利於做出更全麵的結論。
10.2工程設計中的經濟參數
10.2.1工程設計中的關鍵經濟參數
工程設計中所涉及的工程經濟要素包括費用、效益和稅收等多個方麵。同一個建設項目，采用不同的工程設計方案，不僅費用上有很大差異，工程效益也會有一定影響。譬如，房地產開發項目，采用不同的平麵布局會影響建造費用和維護費用的大小，也會影響到銷售水平和銷售價格，甚至關係到政府向開發者征收的土地增值稅和向購房者征收的契稅等。當然，對這些經濟要素的分析通常在工程決策階段就已經進行，在工程設計階段，一般是在既定的效益目標的情況下，去考慮如何選擇更為經濟的設計方案。因此，工程設計中考慮的關鍵經濟參數就是費用。
這裏的費用包括了第2章所闡述的工程經濟要素中的投資和費用兩個方麵，即用貨幣量度的從事某項工程投資經濟活動全過程而投入的社會所擁有的各種資源，主要包括土地、資本（資金和物質資料等）、能源與勞動力（含智力）等。在工程設計經濟分析中，把費用區分為一次性工程建造投資和全壽命費用（LCC，LifeCycleCost）兩個概念。這兩個概念對於工程設計決策的影響是不同的，一次性建造投資主要影響工程建造的經濟標準（即單位造價水平），而全壽命費用則關係到工程全壽命周期的經濟效益。
在設計過程中，工程設計人員與業主之間最容易發生矛盾的地方就是費用的問題。對於工程設計人員來說，他們總是希望將人文、文化、環境、技術、時間、安全、美學等價值要素在他的作品中得以最完美的體現，費用不是他們所關心的問題，設計產品的完美性才是他們追求的目標。最終的結果，設計的作品體現了設計者的追求，但其建造所花費的費用可能遠遠超過了業主的設想。就大多數業主來說，他們底線是建造項目要花費多少資金，他們總是希望花最少的錢造出他們所需要的最佳品質的工程。
因此，業主通常最關心的是最初的建設資金，他們想盡可能地降低這些費用，甚至想著盡量少支付設計費用。在西方國家，20世紀80年代由於建設資金及維護費用的高利率、持續增長的能源價格以及對建築的運行和維護費用的認識，人們清楚地意識到建築物的生命周期費用其實比最初的建設費用要重要得多。由廉價的材料和係統建造的工程很快就會失去其初期低造價的優勢，未來幾十年的維護需要花費大量的運行、維護和能源費用。20世紀90年代，我國工程建設領域也開始提倡關注工程全周期費用的問題。但是，由於工程建設體製以及運營使用階段費用的模糊性和不確定性，最初的工程建設費用節省仍然是大多數業主最看重的。而一旦建成並投付使用，業主又總是希望建築物是由高質量的材料和係統建造而成的，而忘記了自己是在寧願降低工程的品質也要將造價控製在預算範圍內的情況下實施該項目的。費用是工程設計中關鍵的經濟要素，也是工程設計中必須妥善解決的關鍵經濟問題，既不能一味追求並不適合工程特點和要求的多餘的功能品質，而花費超額的建設投資，也不應該隻為了節省初期的造價，而忽視了在使用階段花費的太多維護和運行費用。合理解決這個問題，要依靠工程設計師的能力、經驗和職業與社會責任感。一般在設計前，工程設計人員要弄清楚業主最初到底能接受什麼樣的方案；在構思設計方案過程中，要綜合考慮各項價值要素的轉化、外部經濟性和建築的可持續性等，針對工程的特點和要求，提出一個合理的設計思路；在設計過程中與業主進行溝通，闡述自己的思路，並有責任引導業主方做出正確的選擇。
設計過程中，業主方在費用問題上常犯的一個錯誤，就是用低得不切實際的設計費去雇一個設計單位來進行設計，這隻會導致設計師不會花太多的時間仔細考慮規劃和設計方案，反而導致整體費用的增加。業主應明白這樣一個事實，解決建築功能和技術因素需要花費大量的時間，而比較各種不同材料和係統的生命周期費用則需要更多的時間。他更要明白的是，在他為工程所有的花費中，最有效的花費是包括設計服務在內的各類工程谘詢業務費用。
是根據國外經驗數據描述的不同建設階段影響建設項目投資程度，我國也是大致類似的一個情形。從中可看出，在項目決策階段，影響項目投資的可能性95%～100%；在初步設計階段，影響項目投資的可能性為75%～95%；在技術設計階段，影響項目投資的可能性為35%～75%；在施工圖設計階段，影響項目投資的可能性則為5%～35%；而施工階段，影響項目投資可能性在5%以下。很顯然，業主要真正的實現項目費用的節省，關鍵在於投資決策和設計階段，而在做出投資決策後，項目費用節省的關鍵就是設計階段。
工程建設各階段對投資影響程度示意圖
顯示項目建設各階段項目費用節省潛力。根據國外經驗數據，設計費約占建設投資的2%～10%，占全壽命周期費用的1%以下，但設計工作對項目一次投資影響可能性卻很大，且決定了工程使用後運營費用、日常維護管理費用和維修及更新費用以及使用期滿後的報廢拆除費用的大小。
工程建設各階段投資節省潛力圖線因此，在工程設計階段，設計人員應有充分的時間和相應的報酬來進行工程設計方案的優化、比較和選擇，為業主提供一個技術先進、可行和可靠而在全壽命期經濟合理的工程係統。
10.2.2一次性建造投資
在第2章中曾詳細闡述過程工程建設投資的構成等，它的構成包括了保證一個項目從籌建始到投入運營止所需的全部費用，包括有形物質投入和無形的技術與資金投入。從工程設計角度進行投資分析，主要考慮有形的物質投入，為區別起見，稱之為一次性建造投資。為便於進行設計階段的工程費用經濟分析，可將一次性建造投資分解為三個層次：一是滿足建築安全功能要求的費用；二是滿足建築基本使用功能要求的費用；三是滿足建築舒適功能要求的費用。
1）滿足安全功能要求的費用
建造投資費用分配首先應滿足建築安全的基本要求，稱為第一層次費用。它主要用於下列保證建築安全性的工程部品：
地基及主體承重結構；
防火設施及消防係統；
走道、樓梯等安全防護設施；
防盜設施及警報係統（銀行等特殊建築物）；
防毒、除塵、屏蔽等密封工程和設施（特殊設施或一些工業建築物）；
有毒排放物的處理設施（排放汙染物的工業項目）；
其他安全投入。
工程設計中，在保持一定的建設規模的前提下所確定的投資計劃，首先必須最大程度地滿足第一層次工程部品的需求，餘額才能用來滿足第二和第三層次功能的要求。
2）滿足基本使用功能要求的費用
建造投資分配第二個層次是實現建築物基本使用功能的要求，主要包括以下工程部品費用：
自然采光及人工照明設施及係統等；
載客及運貨電梯、自動扶梯；
衛生設施及給排水係統；
廚房設施（生活用建築物）；
廢物及垃圾處理設施；
電話、傳真、廣播、網絡等通訊設施；
智能裝置和自動控製係統等。
在滿足第一層次費用需求之後，建造投資應分配給第二層次工程部品，並滿足相應的規範要求。
3）滿足舒適功能要求的費用
在滿足第一層次和第二層次功能需求後，建造投資餘額用於完成滿足保證人體健康、環境美化和室內舒適功能的工程部品需求，稱之為第三層次費用，主要工程部品包括：
自然通風及人工換氣設施；
維護結構的保溫隔熱；
采暖空調設施及係統；
室內外裝飾及裝修等；
建築物內庭院；
建築物外園林與綠化。
通常，設計人員首選必須在各種安全規範（防火、抗震、結構）的框架內進行設計，即預算建設資金首選要滿足第一層次功能的需求。剩餘的預算建設資金可以用於第二和第三層次功能。如果預算建設資金不足，那麼就有可能在使用功能和舒適功能上降低標準，而對於重要的建築，則可能會毀掉一些新穎的設計構思；而如果預算資金過多，則會導致一些不切實際的設計，造成投資的浪費。如何準確地估算一次性建造投資的問題，不屬於本書討論的範圍，有興趣的讀者可以參考有關工程估價方麵的文獻。本書要討論的是，在工程設計中如何避免一次性建造費用超過預算資金限額，並通過設計經濟分析和設計優化節省建造費用。
在設計前或設計策劃過程中，應對工程各部品可能的建造費用進行精確評估，將資金預算分解到以利於設計中對費用控製的程度。這種對最高建造費用的簡單直接說明，對業主和設計師都很有幫助，可以使他們避免那些超出預算允許範圍的設計，保證設計方案在業主預算限額內得到實施，這也是最有益和最有效的節省費用的方法。如果預算超出業主的資金計劃，則業主將采取多種方法進行處理，或者追加預算，或者減小空間尺度和規模、降低材料和係統的品質等級，或者使用其他方法來保證方案的實施。這一過程中，設計經濟分析工作將會發揮關鍵的作用。
實際上，在設計前或設計策劃過程中進行調整所需的費用比起在設計和建造過程中的任何階段進行調整所需的費用都要小。因為即使在設計的早期階段發現可能的超支問題，也會使建築師陷入繁重的重新設計的工作之中；而如果到了工程施工競標過程中或建造施工過程中才發現建造費用超過預算的問題，那麼對於業主和設計師來說都是災難性的結果。設計師花費幾個月或更長的時間所推敲的設計文件需要重新修改，業主花費了大量無謂的時間，占用或耗費了設施費用和管理費用等。即使業主願意並有能力追加投資資金，也導致了建造費用的膨脹。如果設計合同規定重新設計的費用由設計師來承擔的話，這也會使設計師耗費大量的財力。如果設計文件也不充分和細致而導致了超支問題在建造施工過程中才得以暴露的話，所增加的費用可能會造成業主的巨大損失，甚至有時會導致其破產，並會對設計師提起法律訴訟。
10.2.3建築物全壽命費用
人們習慣把建築視為一種“作品”，隨著建築物的竣工而宣告實現，這時人們所關心的是最大限度地利用和節約一次性投入。從經濟學角度，建築物更應該被視為一個具有特定功能的“產品”，隨著它的使用而開始發生與經濟支出相關的持久聯係。即人們為建築物所付出的費用遠遠不止一次性建造投資，而且還包括貫穿於其整個壽命期內的各項支出，經濟學家稱之為“全壽命費用”。它的大小與工程設計有著極為密切的關係。
全壽命費用包括建築物在其使用年限之內所發生的全部費用，即：
工程一次性建造投資；
使用期間的操作運行費用；
維修、更換及改造費用；
稅款及保險費；
停止使用後的殘值等。
有關工程一次性建造投資已在前文進行了專門論述，這裏重點從運行、維護、能源等幾個方麵討論建築物使用階段的費用等是如何受設計影響的。