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低碳设计理念下的高层住宅建筑设计分析

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年7月下作者：何明军

[导读] 在城市碳排放问题日渐严重的情况下，建筑、交通等产业势必要向低碳化的方向发展。根据联合国IPCC组织发布的报告可知，城市住宅能源需求占全球能源需求的67%以上，产生的二氧化碳排放量超出全球排放量70%。因此在高层住宅建筑设计中，还要加强低碳设计理念的运用，以便通过节能减排设计促进城市环境的改善，满足住宅建筑可持续发展需求。

浙江同舟工程设计有限公司何明军

摘要：在城市碳排放问题日渐严重的情况下，建筑、交通等产业势必要向低碳化的方向发展。根据联合国IPCC组织发布的报告可知，城市住宅能源需求占全球能源需求的67%以上，产生的二氧化碳排放量超出全球排放量70%。因此在高层住宅建筑设计中，还要加强低碳设计理念的运用，以便通过节能减排设计促进城市环境的改善，满足住宅建筑可持续发展需求。
关键词：低碳设计理念；高层住宅；建筑设计
        引言
        我国城市化进程逐渐加快，促进了城市建设的不断完善，但环境问题日益突出。建筑业的发展本身对自然环境有着一定的影响，而现如今环境问题更是不容忽视，为了我国的可持续发展战略，实现建筑与绿色和谐发展，需要把节能环保贯彻到各行各业当中。建筑行业提出并逐渐推广建设绿色工程，这样的设计能够提高建筑质量、满足“五位一体”发展的需求。所以绿色城市的建设已是逐渐展开。在城市快速发展的当下，高层民用建筑日益增多，以满足人们的住房需求；而为了给人们打造一个更健康、安全、节能、环保的低能耗建筑，越来越多的绿色建筑逐渐兴起。节能和环保这两个要素，对于当下的很多大型设计项目而言，效果最好的就是绿色建筑设计。相比之其他理念，绿色建筑设计理念不仅可以贯穿设计阶段，更是贯穿整个项目的全周期，这就意味着绿色建筑设计技术不仅要考虑节能降耗，还要考虑到建筑的运维和保养，这需要很广泛的知识和专业度进行综合性设计。
        1低碳节能建筑设计的原则
        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。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。
        2低碳设计理念下的高层住宅建筑设计分析
        2.1应用自然风
        绿色建筑节能设计中，为满足民众居住环境需求，需将自然风作用充分发挥出来，结合不同季节风速与风向，合理规划楼房与建筑物间距，控制改变自然风向，增加夏季自然风流通面积与流量，以免冬季自然风对建筑直吹。并且，可采取风力发电方式，减少建筑能耗，使用清洁能源，应用该节能方式的依据在于有效风能密度超过200W/㎡，具备自由使用建筑设备层空间，地上风速超过地面风速，则可达到良好风力发电效果。本次工程中，在建筑中进行5个通风夹层设置，层高4.5m，采取涡轮机组，直径控制在4m以内，单机组发电约为2kW，夹层实际发电符合60kW需求，部分条件下可实现双向发电，功率确定为40kW。具体方案设计中，角部风速较大，作为机组布置首选，核心筒为中心开设若干角部口，占据立面25%，每个位置设置机组10台。在储电方式中，采取蓄电池组，增加工程总投资，采取自动控制与并网保护装置，以免并网受到回流干扰。为提高视觉效果，屋面顶部应用现实结合方式，外立面凸显机组设备，夹层机组注意隐蔽，设置贯通处理，引入自然风至夹层。

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但是，在自然风应用中齿轮组啮合可能发生啸叫与噪音，摩擦碰撞还会导致齿轮体振动，可在基座设置弹簧减震，而实际风速如若超过机组工作能力，可自动切断停止工作，以错落形式排布机组，减小风速，控制啸叫，以免影响居民居住舒适度。
        2.2墙体设计中的应用
        工程建设中墙体设计是一个重要的环节。整个建筑的保温效果取决于外墙的质量水平。传统的外墙采用实心黏土砖，保温效果差，还不环保。因此，必须做好墙体工程的节能设计。在建筑墙体设计过程中采用新型墙体材料是节能的主要应用。新型墙体材料可以改善整个建筑物的整体性能并减少环境污染问题。目前，房屋建筑中最常见的新型墙体材料是空心石膏砌块，这种墙砌块提高了保温和通风性能，同时具有良好的阻燃性，且成本低廉，可以节省建筑成本。与传统外墙结构相比，该设计方法具有更好的保温效果。玻璃幕墙除基本的防护功能外，还可以优化室内环境品质，增强节能建筑效果。
        2.3屋面节能设计
        在高层住宅建筑低碳设计上，需要对基地太阳辐射、风、光等各种自然因素进行充分利用，使建筑与环境相协调。在屋面构造设计上，考虑到项目采用板式布局，拥有较大楼间距，日照充足，还要在屋顶设计厚保温层，并做好女儿墙的严密包裹。通过使隔热层达到地面冻土层以下，能够构成闭合保温隔热体系，减少能量流失。与此同时，为加强太阳辐射的利用，设计太阳能热水系统对建筑光热进行充分利用，达到节约能源和资源消耗的目标。结合屋面构造，还要在屋面花架上布置集热器，还应结合建筑方位将太阳能板布置在南偏东15°和45°的位置，使太阳能得到充分利用，有效满足建筑热水使用需求。水箱集中布置在屋顶，能够通过换热盘管完成二次化热。在晴朗天气，集热器接受太阳能辐射，在水温超出水箱内水温5~10K时温差控制器将发出控制指令，启动循环水泵将热水输送到用户换热水箱盘管。
        2.4注重保温技术
        （1）建筑平面布局必须合理。由于建筑在摆放的方位不同时，不同方向的负荷也不同，所以一般尽量采用南北向，同时建筑平面尽量规整，减少莫名的凹凸。通常建筑的外表面积越大，相应的其散热也一定会更大。电梯机房等高热量的地区可以安排在建筑的北面或东面，可以获得一定的温度调节。（2）建筑围护结构必须合理。设计围护结构前，设计师应当对当地的气候条件进行全面地了解，选择防火性能好、保温性能佳，且环保耐用的材料。（3）建筑墙体结构必须合理。如CL结构体系，集承重、节能、消防为一体，消除了传统的主体之后再做出保温的消防隐患问题，且由于墙体厚度减小，可有效地增加建筑使用面积。（4）建筑窗户结构必须合理。设计师必须计算出精确的数据，包括传热系数、压强大小等，以此为基础选用框架，通过使用先进的节能门窗，以达到窗户的安全性及节能性要求。（5）建筑阳台结构必须合理。在设计高层住宅阳台时，需要合理规划生活阳台和服务阳台的布局。生活阳台尽量布置在南向，通过自然光获得良好的采光效果，以满足休闲、家居的需要；服务阳台多布置在北向，以满足衣物清洗、晾晒，冬季食品储藏等生活需要。阳台的地面避免使用反光、透水的材料。
        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。
参考文献
[1]田瑞荣.绿色环保低碳节能建筑设计应用及探讨[J].绿色环保建材，2019（12）.
[2]卢卫.论绿色环保低碳节能建筑设计应用及探讨[J].城市建筑，2020（21）.