高層建筑設計中的低碳設計理念與實現研究

文/蔣志娟 河海大學設計研究院有限公司 江蘇南京 210098

高層建筑設計中的低碳設計理念與實現研究

文/蔣志娟 河海大學設計研究院有限公司 江蘇南京 210098

低碳設計理念在建筑物當中的應用幫助建筑物節省了大量能源，有效避免了資源浪費問題，緩解了我國的能源壓力。本文簡要分析了建筑使用低碳設計理念的必要性，并從優化建筑位置朝向以及結構建筑等方面分析了如何在建筑物中應用低碳設計理念，以期提高高層建筑物的節能效果。

建筑物；低碳設計理念；實現方式

1、低碳設計在高層建筑物中應用的必要性

隨著高層建筑物層數的不斷增加，其容積率也不斷上升，但是高層建筑物之間的間隔距離并不大，導致居住于高層建筑物內居民的生活受到了較大的影響。若處于夏季，因為高層建筑物之間的間隔距離補償，導致各高層建筑物自然通風效果并不良好。該環境下，居民無論是生活，還是工作，均會感到悶熱，只能利用人工通風的方式降低室內溫度。如空調、電風扇等，上述設備的使用也使得高層建筑物能源的消耗量增加。當處于冬季，由于高層建筑物彼此遮擋，導致建筑物難以得到充分的光照，溫度也隨之降低，居民同樣需要使用人工的方式提高室內的溫度，以便工作與生活，如電暖氣、電熱毯等，上述設備的應用也將增加能源的消耗。由此可見，高層建筑物額外能源小但量較大。不僅如此，部分高層建筑物設計人員為了凸顯建筑物的美觀，在設計工作中使用的大量資源對高層建筑物進行了修飾，同樣造成了浪費。如今，高密度高層建筑物的建立不僅沒有提高人們的生活質量，反而開始對人們的未來的發展形成阻礙。

設計人員在設計工作中應用低碳設計理念是解決上述問題的有效方法之一，如為了降低高層建筑物額外的能源消耗，在設計工作中，令高層建筑物之間保持固定區域，使其采光效果與通風效果達到最佳，同時也便于居民出行與往來。該設計理念在幫助人們節省能源的同時，也對生態環境形成保護，使得人與自然之間的發展更為和諧。故而，該理念在高層建筑物設計工作中的應用屬于一舉兩得的事情。

2、低碳設計理念與高層當中的應用

2.1 工程實例

參考某高層項目，項目總建筑面積為116557m2， 容 積 率 為3.49， 建 筑 密 度 為30.6%，其中：地上總建筑面積為80037m2，地下建筑面積為36520m2。該工程為鋼筋混凝土主體結構，主筋應盡可能應用HRB400級鋼筋，高強度鋼筋的應用比例應不低于70%。

2.2 優化建筑位置與朝向

針對高層建筑物而言，朝向設計與位置設計工作是整體設計工作當中的重要環節，其直接關系著筑物的采光效果與通風效果。作為設計人員，應科學合理地安排建筑物所在位置，并統計高層建筑物所處區域各個季節的日照強度與時間，根據所得數據繪制太陽照射對建筑物的影響圖，并根據圖紙對高層建筑物所在位置進行調整。就我國目前而言，高層建筑物布局有行列式（如圖1所示）與自由式（如圖2所示）兩種。行列式布局給人以整齊有序的感覺，而自由式布局則可以為高層建筑居住者提供更為豐富的內部活動空間。不僅如此，兩種布局所獲得通風效果也有明顯差異。當風通過行列式布局的高層建筑物中，建筑物背風面將形成范圍較大的渦流區域，并不利于人們的戶外活動。且設計人員如果僅僅考慮日照間距，有可能令南北兩幢高層建筑物之間的間距過大，極度浪費住區空間。而自由式布局的優點在于，其在滿足高層建筑物日照需求的同時，可以通過建筑物之間的錯位，節省大量土地面積，且也能令風環境的分布更為均勻，便于人們的出行與活動。此外，設計人員還需注意建筑物朝向問題。通常情況下，大部分建筑物朝向為坐北朝南，同時注意擴大建筑物群內南向開窗面積，借此獲取更多的熱能。

圖1 行列式分布

圖2 自由式分布

2.3 優化建筑材料結構

目前，工程項目在建設過程中，大部分常見的建筑材料消耗量較大，且建筑材料所消耗的能源以及后續對附近居民生活的影響均較為嚴重，如人造板材可能會發大量甲醛。以該建筑為例，其框架結構為鋼筋混凝土，這便以為這其需要大量砂石、水泥以及水源，需要消耗大量國土資源，較為容易超過國家制定的關于節能減排的標準。不僅如此，該類型建筑物在拆除過程中，未被拆解干凈的水泥以及砂石塊等物質，基本無法再次回收、利用，使其成為新的建筑材料，在影響周圍環境的同時也不利于附近居民的身體健康。故而，建筑施工單位應選用可循環利用的建筑材料，或是將工業化成品作為設計工作的首要選擇，以此降低二氧化碳的排放量，并將其控制于固定范圍當中。

目前較為常見的材料為低碳水泥。低碳水泥可分為兩類：第一，新型的干法水泥，通過使用該類型水泥，可有效降低CO2的排放量。同時也可運用工業生產所排放的廢渣、尾礦以及黏土類型物料以及含有堿物質的“堿膠凝材料”于部分施工環節中替代傳統硅酸鹽水泥。該類型材料能夠直接通過粉磨以及混合等施工工藝進行制造，無需進行高溫煅燒，大幅減少了CO2的排放量。

2.4 優化外墻技術

所謂外墻，指建筑物外側圍護結構的主要部分，該部分所消耗的能量約占建筑物消耗總量的30%。傳統建筑物所用材料均為鋼筋混凝土結構，該結構雖然保溫以及隔熱效果均較為良好，但容易縮減外墻使用時間，對高層建筑物而言并不利。故而，為確保外墻保溫以及隔熱效果，并盡可能降低自身重量，圍墻填充材料應以質地輕便的材料為主。以我國呼和浩特部分地區為例，其在設計建筑圍護結構過程中，使用了外墻內保溫這一技術，或是利用石材干掛外立面。建筑物窗戶所用的玻璃以中控Low-E為主要材料，屋面則選用將擠塑板作為保溫層的倒置式屋面技術。如此一來，不僅可以保證高層建筑物圍護結構的使用壽命，同時也能有有效降低能源材料的消耗。

結語：

如今，社會各個行業均在提倡節能減排，建筑行業也不例外。我國高層建筑物數量逐漸遞增，所消耗的能源數量也不斷增加。若設計人員不對其進行科學合理的設計，將造成極為嚴重的能源浪費問題，對城市環境也是極為嚴重的污染。由此可見，低碳環保是未來高層建筑物發展的主要趨勢，以便保護建筑物周圍環境，提高居民的生活質量。

[1]潘潔賢.低碳設計理念在高層住宅建筑設計中的應用[J].建材與裝飾,2015,46:56-57.

[2]郭灝,閆冰.探討低碳設計理念在高層建筑設計中的應用[J].山東工業技術,2016,02:290.

[3]賴智勇.低碳設計理念在高層住宅建筑設計中的應用[J].山東工業技術,2014,20:119.