高層住宅建筑設(shè)計中的綠色建筑設(shè)計

陳鵬（中海宏洋地產(chǎn)（銀川）有限公司，寧夏銀川750002）

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，加快了城市化進(jìn)程，城市土地資源有限，人口增長卻愈發(fā)迅速，導(dǎo)致其不堪重負(fù)，需發(fā)展垂直空間，高層住宅建筑規(guī)模及數(shù)量也隨之提升，不僅可提高土地利用率，還可豐富城市景觀。但是，高層住宅自身具有特殊性，對于周圍環(huán)境、人們行為、心理及生理等方面均具有一定影響，應(yīng)當(dāng)從綠色建筑設(shè)計角度出發(fā)，完善住宅建設(shè)設(shè)計方案，將高層住宅實用與社會價值充分發(fā)揮出來。

1 綠色建筑設(shè)計概述

1.1 理念

綠色建筑設(shè)計特點在于其中融入了環(huán)保理念，基本思路是結(jié)合地區(qū)不同生態(tài)環(huán)境，合理應(yīng)用建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)及節(jié)能減排技術(shù)等，盡量避免建筑破壞周圍環(huán)境，以達(dá)到降低能耗、節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展效果[1]。綠色建筑設(shè)計能夠讓人們擁有適合、健康的空間，實現(xiàn)建筑與自然的和諧統(tǒng)一，傳統(tǒng)建筑設(shè)計主要遵循舒適、耐用、實用、經(jīng)濟(jì)這四個原則，綠色建筑設(shè)計則是以此為基礎(chǔ)的擴(kuò)大與補充，通過有限資源保護(hù)使用者健康。

1.2 原則

人們在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)遵循設(shè)計原則，以此開展工作，原則主要有以下幾點：

a.區(qū)域性原則。在綠色建筑設(shè)計中，工程人員需仔細(xì)勘察施工現(xiàn)場情況，分析建筑所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)、資源分布、自然條件及文化特點等，以此設(shè)計出與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會相符的綠色建筑。

b.協(xié)調(diào)性原則。實際設(shè)計中綠色建筑將會涉及諸多學(xué)科內(nèi)容，需合理應(yīng)用多樣化專業(yè)知識共同完成該設(shè)計任務(wù)，學(xué)科與專業(yè)之間相互影響，互有聯(lián)系，人員在應(yīng)用過程中需從多方面出發(fā)考慮整體設(shè)計有效性，避免出現(xiàn)專業(yè)難以協(xié)調(diào)的問題。

c.環(huán)保性原則。建筑工程施工中，不可避免會破壞周圍的環(huán)境，設(shè)計中需對該方面因素加以考慮，在提高建筑質(zhì)量的同時盡量保護(hù)周圍環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)。如若破壞了施工環(huán)境，則需要提出修復(fù)解決方案[2]。

d.經(jīng)濟(jì)性原則。設(shè)計綠色建筑需選擇經(jīng)濟(jì)性工程技術(shù)，比較建筑功能應(yīng)用與成本的合理性與性價比，以此設(shè)計出低成本高質(zhì)量的施工方案。

e.健康性原則。高層建筑目的在于為人們工作與生活提供基礎(chǔ)性需求，使其能夠舒適健康的生活其中，設(shè)計中室內(nèi)環(huán)境包含諸多因素，如溫濕度、空氣質(zhì)量、采光、通風(fēng)度等，施工設(shè)計需對室內(nèi)環(huán)境加以考慮，以滿足人們需求。

2 工程概況

某高層住宅樓位于合肥市，全年氣溫變化為春秋溫和，冬冷夏熱，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，項目總占地面積175421㎡，高為478.5m，由裙樓、地下空間、塔樓構(gòu)成，呈簡約的建筑風(fēng)格。所在地地塊獨立、地勢平坦，用地情況良好，周圍生態(tài)環(huán)境自然。項目結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源及氣候特點，采取綠色設(shè)計方式，達(dá)到綠色一星級要求。住宅內(nèi)部采取外環(huán)行車道+步行敞開空間的交通系統(tǒng)，以免人車混雜，提高了社區(qū)環(huán)境質(zhì)量。在居住區(qū)除了主干路車行外內(nèi)部道路均步行，以免人車混行，從北側(cè)車輛進(jìn)入住宅區(qū)，環(huán)形車道路行時，車流不穿過住宅步行空間，南側(cè)設(shè)置步行出入口，借助步行達(dá)到與住宅區(qū)、景觀相連，構(gòu)成步行系統(tǒng)，不受外部干擾，豐富了景觀變化。

3 綠色建筑設(shè)計措施

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

高層建筑墻體作為主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有保溫作用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常情況分為內(nèi)保溫與外保溫，前者為墻體內(nèi)側(cè)保溫材料，后者為墻體外側(cè)保溫材料。在設(shè)計過程中，需注重處理工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，避免出現(xiàn)溫度不足，內(nèi)部熱量流失問題。人員在設(shè)計中需應(yīng)用合理填充材料，包含附屬構(gòu)件、墻體縫隙、住宅熱橋等，且密閉處理樓板縫隙、玻璃幕墻與建筑門窗[3]。本次工程中，建筑朝向為南向，住宅樓約為18～33層，18層住宅系數(shù)為0.38,33層系數(shù)0.39，超過0.35符合建筑節(jié)能設(shè)計要求。在設(shè)計過程中，采取外墻外保溫，材料選用無機輕集料保溫砂漿，平均傳熱系數(shù)為1.25W/（㎡·K）、1.47W/（㎡·K），均在1.5W/（㎡·K）以下，屋頂材料選用聚氨酯硬泡沫塑料，平均傳熱系數(shù)、住宅朝向窗墻比、屋頂傳熱系數(shù)滿足綠色建筑設(shè)計要求。

3.2 應(yīng)用自然風(fēng)

綠色建筑節(jié)能設(shè)計中，為滿足民眾居住環(huán)境需求，需將自然風(fēng)作用充分發(fā)揮出來，結(jié)合不同季節(jié)風(fēng)速與風(fēng)向，合理規(guī)劃樓房與建筑物間距，控制改變自然風(fēng)向，增加夏季自然風(fēng)流通面積與流量，以免冬季自然風(fēng)對建筑直吹[4]。并且，可采取風(fēng)力發(fā)電方式，減少建筑能耗，使用清潔能源，應(yīng)用該節(jié)能方式的依據(jù)在于有效風(fēng)能密度超過200W/㎡，具備自由使用建筑設(shè)備層空間，地上風(fēng)速超過地面風(fēng)速，則可達(dá)到良好風(fēng)力發(fā)電效果。本次工程中，在建筑中進(jìn)行5個通風(fēng)夾層設(shè)置，層高4.5m，采取渦輪機組，直徑控制在4m以內(nèi)，單機組發(fā)電約為2kW，夾層實際發(fā)電符合60kW需求，部分條件下可實現(xiàn)雙向發(fā)電，功率確定為40kW。具體方案設(shè)計中，角部風(fēng)速較大，作為機組布置首選，核心筒為中心開設(shè)若干角部口，占據(jù)立面25%，每個位置設(shè)置機組10臺。在儲電方式中，采取蓄電池組，增加工程總投資，采取自動控制與并網(wǎng)保護(hù)裝置，以免并網(wǎng)受到回流干擾。為提高視覺效果，屋面頂部應(yīng)用現(xiàn)實結(jié)合方式，外立面凸顯機組設(shè)備，夾層機組注意隱蔽，設(shè)置貫通處理，引入自然風(fēng)至夾層。但是，在自然風(fēng)應(yīng)用中齒輪組嚙合可能發(fā)生嘯叫與噪音，摩擦碰撞還會導(dǎo)致齒輪體振動，可在基座設(shè)置彈簧減震，而實際風(fēng)速如若超過機組工作能力，可自動切斷停止工作，以錯落形式排布機組，減小風(fēng)速，控制嘯叫，以免影響居民居住舒適度。

3.3 優(yōu)化采光效果

本工程為達(dá)到優(yōu)化采光效果，一方面在塔樓部分朝向設(shè)置可呼吸式幕墻，安裝活動百葉簾，1～14層應(yīng)用中控玻璃和活動百葉窗[5]。在百葉窗全關(guān)閉下，SC超過0.25，全收下SC超過0.6，氣流組織應(yīng)用外循環(huán)方式，內(nèi)層設(shè)置中空高透玻璃，外層設(shè)置鋼化玻璃，百葉窗為從上至下控制，采取導(dǎo)軌式軌道，即便有氣流也能夠保證穩(wěn)定，必要時可利用反光板進(jìn)行室內(nèi)采光，廊道寬度為60cm～100cm。另一方面，建筑設(shè)計中中庭頂部進(jìn)行開窗，采取自然采光結(jié)合自然通風(fēng)模式，不僅可滿足采光需求，還能借助室內(nèi)外風(fēng)壓差與熱壓實現(xiàn)自然通風(fēng)，調(diào)節(jié)熱環(huán)境。按照《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，計算分析不同材料光學(xué)性能參數(shù)，不同樓層平均采光系數(shù)3.63%～5.10%，均超過2.2%，與設(shè)計需求相符。并且，在地下車庫中應(yīng)用采光井通風(fēng)采光，減少車庫能耗，根據(jù)建筑特點進(jìn)行入戶光源設(shè)計，提高空間開闊度。采光井設(shè)置在地下車庫車道上，每隔300m即進(jìn)行采光井設(shè)置。

3.4 雨水綜合利用

高層住宅建筑對于用水量具有較大需求，供水程序與系統(tǒng)較為復(fù)雜，所在地?fù)碛谐渑娴淖匀唤邓?，雨水可為室外綠地、室內(nèi)花園等灌溉[6]。因此，本工程將雨水充分利用起來，收集雨水方式是在建筑里面通過導(dǎo)水槽收集，分區(qū)線中借助收集入口引雨水至室內(nèi)，處理收集雨水后，直接在室外綠地、室內(nèi)花園應(yīng)用。此過程中，收集路線是先劃分建筑為兩個區(qū)，上區(qū)收集雨水至處理間，下區(qū)則收集雨水至儲水間，通過泵機向中層處理間傳遞，占地面積20m2，儲量10m3，還需在下層進(jìn)行儲存間8㎡設(shè)置。

3.5 垂直空間處理

高層住宅能夠容納諸多居民，如同被盒子罩起來的小型城市，鄰里住戶超過100戶，則彼此僅有空間聯(lián)系，缺乏社會性質(zhì)交往，體現(xiàn)出人際疏遠(yuǎn)現(xiàn)象。本工程中考慮住戶數(shù)量與公共空間關(guān)系，結(jié)合單元將部分樓層打通作為單獨空間，分解公共空間劃分高層住宅為不同組團(tuán)，使其具備相應(yīng)公共空間，將整體住宅居民分散，容納居民數(shù)量較小，通過氛圍烘托、空間在設(shè)計的方式強調(diào)組團(tuán)向心力與特色，可通過小范圍區(qū)域組織人們活動，增強其歸屬感，加深人們了解。并且，住宅不僅是遮風(fēng)擋雨的地方，也是休憩交流、舒緩壓力的場所，部分住戶希望能夠在住宅內(nèi)設(shè)置交流平臺，添加休閑場所，可提高環(huán)境治理效果，將自然風(fēng)與陽光引入室內(nèi)，創(chuàng)造綠色場所。工程住宅遠(yuǎn)離地面，減少了老人與兒童活動空間，多數(shù)居住在住所內(nèi)，為考慮資源共享，則設(shè)置自然休閑共享空間，借鑒天津水木天城、深圳擎天華庭等，設(shè)計入戶花園與空中花園。

3.6 加強綠化處理

綠化對于環(huán)境具有重要意義，能夠改善小氣候、降低噪音、防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)溫度、凈化空氣等，不同氣候條件、綠化方式與密度，其效果也有所不同，通常周圍建筑綠化后能夠降低室內(nèi)溫度1℃～2℃，可解決熱島效應(yīng)。本工程中，建設(shè)高層綠色花園，夏季通過綠化陰影與自然風(fēng)改善熱舒適度，通過墻體與屋頂綠化方式，屋頂溫度可降低15℃，室內(nèi)溫度能夠降低2.2℃，考慮后期綠化運作問題，如施肥系統(tǒng)、永久應(yīng)用花盆、自動噴灌，在陽臺欄桿預(yù)設(shè)PVC管線為綠化提供養(yǎng)料與供水，先將其嵌入至混凝土地板，在大樓中混合儲存養(yǎng)料與水，借助傳送系統(tǒng)維持植物生命。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑擴(kuò)大了空間利用率，節(jié)省了土地資源，盡管對城市化發(fā)展貢獻(xiàn)巨大，卻也帶來了城市環(huán)境問題。因此，在高層建筑設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況，通過設(shè)計圍護(hù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用自然風(fēng)、優(yōu)化采光系統(tǒng)、綜合利用雨水、處理垂直空間及加強綠化的方式，提高建筑生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。