低碳設(shè)計(jì)理念在高層住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李衛(wèi)衛(wèi)

1 建筑設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

大部分傳統(tǒng)技術(shù)建造的建筑設(shè)計(jì)耗能大，造成了不必要的能源浪費(fèi)，降低了建筑的使用效率，同時(shí)也不利于城市環(huán)境的改善和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。低碳設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于高層住宅，不僅可以實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，而且滿(mǎn)足了我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。高層建筑通常容量比較大，也相對(duì)龐大，同時(shí)兩棟樓之間的距離比較近，所以傳統(tǒng)高層建筑的透光性通常較差，而且會(huì)形成大面積的陰影區(qū)。這樣的設(shè)計(jì)最終導(dǎo)致高層住宅區(qū)變成人口密集區(qū)，交通堵塞，人們的生活又將面臨新一輪的挑戰(zhàn)。這種建筑的設(shè)計(jì)者更多地注重建筑的外部構(gòu)造和使用功能，通常不會(huì)考慮到低碳環(huán)保這一方面。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)建筑設(shè)計(jì)者的低碳環(huán)保意識(shí)比較弱，導(dǎo)致能源利用率低，建筑的使用效率低，也就形成了傳統(tǒng)高層住宅高能耗、低收益的說(shuō)法。所以說(shuō)，在高層建筑設(shè)計(jì)中融入低碳設(shè)計(jì)理念是非常有必要的。

2 低碳建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 節(jié)能

一直以來(lái)，節(jié)能都是人們渴望達(dá)到的建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)。近年來(lái)，隨著相關(guān)科學(xué)研究的不斷深入和成熟，節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備越來(lái)越多，也越來(lái)越有用。作為建筑師，只有懂得將自然同科學(xué)技術(shù)積極有效地結(jié)合，才能在實(shí)踐中運(yùn)用節(jié)能技術(shù)與節(jié)能設(shè)備，從而滿(mǎn)足住宅設(shè)計(jì)當(dāng)中節(jié)能、采光以及通風(fēng)等方面的要求。如可以通過(guò)對(duì)季風(fēng)的充分了解和運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)住宅內(nèi)部的自然通風(fēng)；并以當(dāng)?shù)仫L(fēng)的主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)；采用"雙層幕墻"技術(shù)自動(dòng)遮陽(yáng)，設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)的住宅外表面等等，在最大限度上利用自然條件來(lái)通風(fēng)和采光。

2.2 能源組合的優(yōu)化

優(yōu)化能源組合的內(nèi)涵是通過(guò)對(duì)新能源的合理利用，同時(shí)運(yùn)用相關(guān)的節(jié)能技術(shù)來(lái)改良燃料設(shè)備，以達(dá)到減少礦產(chǎn)資源消耗量的目的?？梢岳眯碌墓?jié)能技術(shù)對(duì)燃煤鍋爐等設(shè)備進(jìn)行改造，使化石燃料盡可能地充分燃燒，燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過(guò)處理后再排放到大氣中，以保護(hù)環(huán)境；還可以使用自然界中的生物固體燃料，或者其他產(chǎn)生較少二氧化碳的方法來(lái)獲得能量，如沼氣等；并且可以通過(guò)利用光能、地?zé)崮?、風(fēng)能等綠色可再生能源，重視回收和再利用廢熱余熱等途徑來(lái)優(yōu)化能源組合。

2.3 使用天然類(lèi)型材料

住宅內(nèi)部的建筑材料，應(yīng)更多地使用天然材料，盡量避免使用對(duì)人體健康有害的建筑材料和裝飾材料；施工人員要事先做好相應(yīng)的質(zhì)量檢測(cè)以及防護(hù)措施，尤其是在使用木頭、石塊、油漆等材料時(shí)，避免材料產(chǎn)生的有害氣體對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

2.4 節(jié)約能源

建筑師在建筑的設(shè)計(jì)、選材方面，應(yīng)本著“減少建筑資源的浪費(fèi)、提高資源利用率”的原則，考慮資源的合理配置和充分使用，并盡最大的可能優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，盡量使資源可循環(huán)利用。

3 在高層建筑設(shè)計(jì)里應(yīng)用低碳理念的策略分析

3.1 選用自由式布局模式對(duì)建筑進(jìn)行布局

自由式、同行列式是建筑發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的兩種最為經(jīng)典的住宅群體布局模式。這兩種布局模式在具體的住宅空間規(guī)劃中具有明顯不同的優(yōu)勢(shì)，布局規(guī)整且有序是同行列式模式最大的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)住宅內(nèi)部空間的創(chuàng)造則是自由式的特點(diǎn)。兩種模式在風(fēng)環(huán)境方面也有較大的差異。風(fēng)經(jīng)過(guò)同行列式建筑后會(huì)在其背面形成較大的渦流區(qū)，影響人們進(jìn)行室外活動(dòng)。與同行列式布局相比，自由式布局更有益處，即不僅能夠滿(mǎn)足人們的日照需求，而且能夠視建筑周邊錯(cuò)位情況進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，可以節(jié)約大量土地，使住區(qū)附近的風(fēng)均勻分布，保證環(huán)境能夠更好地滿(mǎn)足人們的日常活動(dòng)需求，這也充分體現(xiàn)了低碳設(shè)計(jì)理念。

3.2 改善建筑朝向，充分利用自然光源

太陽(yáng)光具有強(qiáng)大的能量及輻射，對(duì)地球上生物的生存來(lái)說(shuō)不可缺少，同時(shí)對(duì)住宅的綠色節(jié)能和居住的舒適度也具有重要的影響。在建筑設(shè)計(jì)中，需要在對(duì)當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r充分把握的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確地選擇建筑方位以及朝向，確保高層建筑的每一層都能夠被陽(yáng)光照射。選擇正確的建筑朝向，即在建筑選址當(dāng)中需要充分考慮建筑在城市環(huán)境中的影響，避免因過(guò)于追求建筑的容積率，而影響到建筑的日照強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)。同一地點(diǎn)，同一建筑的朝向不同，所受到的太陽(yáng)光的輻射以及熱損失都具有一定的差異。在實(shí)際確認(rèn)建筑方位時(shí)，設(shè)計(jì)人員要提前掌握當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r。根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶?yáng)高度角計(jì)算太陽(yáng)光的影響范圍，采用合適的設(shè)計(jì)方案以確保建筑冬天的日照時(shí)長(zhǎng)。通常情況下，建筑中朝南面的窗戶(hù)面積應(yīng)當(dāng)盡量大一些，而朝東、朝北的窗戶(hù)面積則可以稍微小一些，以此實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能最大限度的吸收、最小限度的損失，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性。

3.3 使用可再生的新能源利用

可再生的自然能源越來(lái)越多地被用于低碳建筑設(shè)計(jì)中，其中太陽(yáng)能、風(fēng)能是比較常見(jiàn)的兩種，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和光伏發(fā)電是太陽(yáng)能在建筑設(shè)計(jì)上的主要應(yīng)用。除此之外，利用自然風(fēng)來(lái)帶動(dòng)室內(nèi)的空氣流動(dòng)是保持空氣新鮮常用的做法，這樣不僅降低了空調(diào)的使用率，還有利于人體健康。

3.4 采用自然導(dǎo)光技術(shù)

住宅在采光上也需要消耗很多的能源，但如果運(yùn)用天然導(dǎo)光技術(shù)，同時(shí)借助玻璃纖維，將太陽(yáng)光引入地下建筑，將減少大部分用于室內(nèi)照明的消耗。為了實(shí)現(xiàn)更好地采光，建筑師們?cè)噲D用各種方法最大限度地增加建筑的采光面積，為了保證室內(nèi)的光照，應(yīng)在相鄰的建筑物之間留有合適的間隔。

3.5 建筑與室內(nèi)一體化設(shè)計(jì)理念，減少建筑的體積

由于地理環(huán)境因素的不同，不同地區(qū)不同建筑的體形系數(shù)也不盡相同。建筑的體形系數(shù)是指建筑物接觸室外大氣的外表面積與其所包圍的體積的比值，建筑體積越小、體形越復(fù)雜，體形系數(shù)就越大，相同面積的住宅消耗的能源也較多。在國(guó)外，很多高層建筑被修建成圓塔形，因?yàn)椴煌膸缀螆D形在面積相等的情況下，圓的周長(zhǎng)最短，所以建筑接觸的室外大氣的外表面積也較小。在長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈的實(shí)驗(yàn)和研究中，科學(xué)家提出了“建筑與室內(nèi)一體化”的建筑形體設(shè)計(jì)理念，為了消耗最少的資源和最大限度地減少污染，建造過(guò)程中應(yīng)盡可能地選擇耗材低、耐久性強(qiáng)的建筑體系。

3.6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體改善，減輕建筑物的重量

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，外墻是很重要的一部分，與普通的磚石圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同，在高層住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，主要是通過(guò)鋼筋混凝土框架以及剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)承重目標(biāo)。為了更好地達(dá)到保溫、隔熱的目標(biāo)，就要在完成承重目標(biāo)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自身重量的減輕。所以在選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的填充材料時(shí)，要盡量選擇質(zhì)地相對(duì)輕盈，同時(shí)能夠完成承重目標(biāo)的材料，如中空Low－E玻璃等。

3.7 傳統(tǒng)技術(shù)與新型技術(shù)相結(jié)合

傳統(tǒng)建造技術(shù)中的木結(jié)構(gòu)填充巖棉、陶土夾心墻等技術(shù)環(huán)保且能源消耗低，應(yīng)用這些傳統(tǒng)建造技術(shù)的住宅排放的二氧化碳和硫相對(duì)較少，節(jié)能的同時(shí)又減少了大氣污染。但在低碳建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中我們不能再繼續(xù)滿(mǎn)足于傳統(tǒng)的建造技術(shù)，我們探索得到的新技術(shù)之一——新型的能源控制技術(shù)對(duì)減少能源的浪費(fèi)十分有效。如合理設(shè)計(jì)建筑配套系統(tǒng)，將雨水、污水分流，雨水回收進(jìn)行再利用，用于灌溉花草樹(shù)木；將污水與雨水分開(kāi)進(jìn)行處理，能有效緩解一些地區(qū)水資源緊缺的情況。在建筑設(shè)計(jì)中，合理利用可再生能源能減少溫室氣體的排放量，目前已經(jīng)有科學(xué)家設(shè)計(jì)出碳排放量為零的建筑物，這種建筑全靠大自然的太陽(yáng)光和雨水解決水電供應(yīng)問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

低碳建筑已經(jīng)逐漸成為國(guó)際建筑中的主流，這類(lèi)建筑不僅具有低碳、節(jié)能的特性，對(duì)于發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟(jì)更有著至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了為人們建造更加健康舒適的住宅，設(shè)計(jì)者們應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，掌握先進(jìn)的科學(xué)理念和低碳施工技術(shù)。