淺談綠色建筑設(shè)計(jì)在高層民用建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

趙芳

（貴州省安順市規(guī)劃設(shè)計(jì)院）

前言

綠色建筑指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源，包括節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑物，針對(duì)綠色建筑進(jìn)行的設(shè)計(jì)被稱為綠色建筑設(shè)計(jì)。20世紀(jì)中期以來，隨著民眾對(duì)居住環(huán)境要求的提高、對(duì)污染控制的重視，綠色建筑設(shè)計(jì)逐漸引起重視，分析高層民用建筑中的綠色建筑設(shè)計(jì)意義突出。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)原則

1.1 降低能耗

綠色建筑設(shè)計(jì)的基本原則是降低能耗，我國(guó)各行業(yè)全年的總能耗中，有約35～40%是投入到建筑領(lǐng)域中的，針對(duì)建筑能耗研究控制方案是多年來各界共同關(guān)心的焦點(diǎn)。以常見的裝配式建筑結(jié)構(gòu)為例，在高層民用建筑中，裝配式剪力墻已經(jīng)得到了一定程度的應(yīng)用，該墻體的性能與常規(guī)剪力墻相近，當(dāng)存在室內(nèi)二次裝修需求時(shí)，只需拆解墻體，重新裝配即可，免去墻體建設(shè)中水泥、水、骨料的二次消耗，能耗降低作用明顯。

1.2 控制污染

建筑工作中的污染包括直接污染和間接污染，直接污染如粉塵、揚(yáng)沙等，間接污染包括使用電力導(dǎo)致的煤炭消耗、水泥生產(chǎn)帶來的化學(xué)污染等。綠色建筑設(shè)計(jì)理念的提出，最初正是為了應(yīng)對(duì)污染問題。以間接污染的控制為例，20世紀(jì)中后期，德國(guó)學(xué)者針對(duì)材料的回用進(jìn)行了分析，學(xué)者選取了混凝土殘?jiān)?，將其作為骨料制備了新的混凝土，?jīng)開放性實(shí)驗(yàn)，新混凝土的剛度滿足建設(shè)要求，推廣使用后，水泥消耗量得到了降低，污染借此得到間接控制[1]。

1.3 發(fā)揮長(zhǎng)期價(jià)值

綠色建筑設(shè)計(jì)的原則之一是各類理念在應(yīng)用后能夠發(fā)揮長(zhǎng)期價(jià)值，在此理念下，英國(guó)學(xué)者于20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)了雨水循環(huán)系統(tǒng)。雨水循環(huán)系統(tǒng)可以在高層民用建筑施工過程中收集雨水，用于施工作業(yè)，施工完成后，收集所獲的雨水也可以用于草坪灌溉或者車輛清洗，實(shí)現(xiàn)了水資源的長(zhǎng)期節(jié)約。雨水循環(huán)系統(tǒng)借助較大的蓄水池和耐腐蝕管道（一般為復(fù)合材料）收集自然降水，使用時(shí)通過離心泵提供動(dòng)力，只需少量能耗就可以利用雨水進(jìn)行作業(yè)，目前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

2 高層民用建筑設(shè)計(jì)中綠色建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1 水循環(huán)系統(tǒng)

高層民用建筑設(shè)計(jì)中，綠色建筑設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用十分常見，水循環(huán)系統(tǒng)是其中之一，除去上文所說的雨水循環(huán)系統(tǒng)外，我國(guó)廣東等地近年來發(fā)明了閉路水循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期節(jié)能。多層建筑中，閉路水循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)是一起使用的，起到輔助降溫作用。一般在每一層的天花板和上一層樓體之間的夾層中，應(yīng)用重量較輕的復(fù)合材料管材鋪設(shè)10～30m不等的單路水循環(huán)系統(tǒng)，所有管道取弧面設(shè)計(jì)，整體呈現(xiàn)“蚊香狀”，以降低水流阻力，之后向管道中注入70%體積的水，并將管道與空調(diào)動(dòng)力系統(tǒng)連為一體[2]。夏季來臨時(shí)，建筑內(nèi)的人員啟動(dòng)空調(diào)，空調(diào)的內(nèi)置動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)向閉路水循環(huán)系統(tǒng)提供少量動(dòng)能，使水開始循環(huán)流動(dòng)，利用水熱容量較高的特點(diǎn)，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行輔助降溫。從節(jié)能效果上看，閉路水循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)在20℃制冷要求下，每小時(shí)能耗僅相當(dāng)于2P常規(guī)空調(diào)的92.1%、相當(dāng)于1.5P空調(diào)的89.2%。

2.2 材料回用

民用建筑對(duì)建筑材料往往不存在特殊要求，很多廢舊材料可以用于新的高層民用建筑建設(shè)，較為典型的包括混凝土骨料、木料以及金屬材料等。混凝土碎片可以在破碎加工后作為新混凝土的骨料，我國(guó)目前已經(jīng)推行了該技術(shù)。木料的二次應(yīng)用始于20世紀(jì)中后期，此前德國(guó)習(xí)慣使用原木制作家具，森林資源保護(hù)漸漸得到民眾重視后，德國(guó)科學(xué)家遂研發(fā)了復(fù)合板材技術(shù)，將一些廢舊木料進(jìn)行破碎處理，干燥、機(jī)械壓縮、表面打磨，作為“人造板材”使用。該技術(shù)于20世紀(jì)后期傳入我國(guó)，并得到了推廣應(yīng)用。

2.3 保溫設(shè)計(jì)

保溫設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用廣泛，尤其在北方地區(qū)，復(fù)合材料的應(yīng)用能夠降低熱量散失率，確保室內(nèi)溫度維持在較高水平，從而降低取暖所需能耗，是一種較為典型的綠色建筑設(shè)計(jì)。目前常用于高層民用建筑保溫設(shè)計(jì)的是苯復(fù)合材料，可以設(shè)計(jì)在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的夾層中[4]。研究人員曾對(duì)我國(guó)河北某地進(jìn)行過調(diào)查，結(jié)果上看，當(dāng)?shù)?1%以上高層民用建筑在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了苯復(fù)合材料作為夾層，保溫效果也較為理想。應(yīng)用了苯復(fù)合材料的建筑，每立方米空間在1h內(nèi)散失的熱量?jī)H為14.4J，而同等空間下，混凝土結(jié)構(gòu)和磚瓦結(jié)構(gòu)分別散失152.4J、157J熱量。一棟7層高的民用建筑（28戶），全部應(yīng)用苯復(fù)合材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)夾層，每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)煤50t以上。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

工程位于我國(guó)遼寧省沈陽市某地，設(shè)計(jì)高度33.7m，共10層，建筑占地面積1409m2，建筑總面積18714m2（含兩層地下室）。由于當(dāng)?shù)靥幱诒狈?，冬季溫度低，夏季存在降溫需求，為?shí)現(xiàn)綠色理念，施工作業(yè)開始前進(jìn)行了綠色建筑方案設(shè)計(jì)探討。

3.2 綠色技術(shù)應(yīng)用方案

方案討論的核心內(nèi)容較多，包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料使用、節(jié)能措施、污染控制四大方面。維護(hù)結(jié)構(gòu)上，施工方出具了3套方案，建設(shè)方組織專家小組進(jìn)行了分析，綜合當(dāng)?shù)囟酒骄鶞囟龋?11℃），對(duì)所需苯復(fù)合材料厚度進(jìn)行計(jì)算，最后確保為單夾層設(shè)計(jì)，厚度為8.1cm，滿足保溫需求的同時(shí)，不會(huì)造成材料浪費(fèi)。材料上，由于工程為老舊小區(qū)改造，大量應(yīng)用了二次材料，包括混凝土再生骨料、復(fù)合板材等，僅材料回用一項(xiàng)即實(shí)現(xiàn)資金節(jié)約57.1萬元。此外，工程主要使用速生林木材。節(jié)能措施上，工程建設(shè)了雨水循環(huán)系統(tǒng)，并與物業(yè)公司達(dá)成協(xié)議，該系統(tǒng)在施工完畢后由物業(yè)接管，施工工程中，由于當(dāng)?shù)亟邓^少，未能發(fā)揮突出作用，累計(jì)節(jié)水為1.9t，但可以為后續(xù)物業(yè)工作提供幫助，發(fā)揮長(zhǎng)期價(jià)值。污染控制上，在滿足施工需求的情況下，選取小功率機(jī)械設(shè)備，同時(shí)盡量選取上午9～12時(shí)，下午13～16時(shí)進(jìn)行施工，避免噪音污染問題，體現(xiàn)了立體化的綠色建筑設(shè)計(jì)理念。

3.3 應(yīng)用探討

本次施工中，電能、水資源以及材料等各項(xiàng)作業(yè)均應(yīng)用了綠色建筑設(shè)計(jì)，資金投入較預(yù)算額降低71.2萬元，施工過程中的社會(huì)影響也得到了有效控制，沒有出現(xiàn)擾民投訴問題。由于方案推行前經(jīng)過了反復(fù)論證，因此可行性較高，施工過程中也沒有出現(xiàn)返工重新建設(shè)的情況，綠色建筑設(shè)計(jì)理念的優(yōu)勢(shì)得到了突出體現(xiàn)。

4 總結(jié)

通過分析綠色建筑設(shè)計(jì)在高層民用建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用，了解了相關(guān)理論內(nèi)容。綠色建筑設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念，其基本原則包括降低能耗、控制污染、發(fā)揮長(zhǎng)期價(jià)值等。高層民用建筑設(shè)計(jì)中的綠色建筑理念體現(xiàn)在水循環(huán)系統(tǒng)、材料回用、保溫設(shè)計(jì)等方面，現(xiàn)有工程實(shí)例證明了相關(guān)設(shè)計(jì)的可行性。后續(xù)工作中，也要求施工單位重視綠色建筑設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用，提升整體建設(shè)水平。

[1]沈中偉，袁紅.城市交通綜合體地下空間綠色建筑設(shè)計(jì)方法研究概論[J].西部人居環(huán)境學(xué)刊，2017，32（06）：1～4.

[2]蘇 媛，馮偉杰，范 悅.基于綠色建筑理念的建筑設(shè)計(jì)教學(xué)探索與實(shí)踐——以2015年臺(tái)達(dá)杯國(guó)際太陽能建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品為例[J].建筑與文化，2017（05）：106～108.