綠色低碳建筑理念在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

【摘要】在高層建筑設(shè)計(jì)中融入綠色低碳理念，關(guān)鍵在于從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，把握設(shè)計(jì)核心和關(guān)鍵點(diǎn)，考慮節(jié)能減排和生態(tài)可持續(xù)性。文章探討了綠色低碳建筑理念在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，包括節(jié)能設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、采光設(shè)計(jì)，研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)合理設(shè)計(jì)和管理，高層建筑可顯著降低能源消耗、減少碳排放，進(jìn)而提高居住者生活質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】綠色低碳；建筑理念；高層建筑設(shè)計(jì)；綠色理念運(yùn)用

【中圖分類號(hào)】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0037-03

0 引言

隨著全球氣候變化和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，綠色建筑作為建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)減少資源消耗、降低環(huán)境污染具有重要意義。高層建筑面臨著能耗高、碳排放大等環(huán)境挑戰(zhàn)。高層建筑合理運(yùn)用綠色低碳建筑理念不僅能提高建筑能效，還能通過(guò)結(jié)合先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和實(shí)際條件，使建筑更好地融入自然環(huán)境，提升綠色建筑設(shè)計(jì)整體水平。深入探討綠色低碳建筑理念在高層建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，已成為建筑業(yè)的重要研究課題，具有理論意義與實(shí)踐價(jià)值。

1 綠色低碳建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

1.1 綠色低碳建筑設(shè)計(jì)的研究背景

隨著工業(yè)化進(jìn)程加快和城市化的深入，全球建筑業(yè)碳排放量不斷攀升，導(dǎo)致資源枯竭、環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)建筑模式的不可持續(xù)性，促使低碳和綠色建筑理念應(yīng)運(yùn)而生，成為建筑設(shè)計(jì)新趨勢(shì)。建筑業(yè)是全球CO2排放的主要來(lái)源之一，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是在建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中優(yōu)化資源使用效率，減少能源消耗、污染和碳排放，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。因此，綠色低碳建筑不僅能滿足人們對(duì)舒適生活空間的需求，更響應(yīng)了全球?qū)Y源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)的號(hào)召，成為應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要方式[1]。

1.2 綠色低碳建筑的發(fā)展歷程

綠色低碳建筑起源可追溯至20世紀(jì)70年代美國(guó)能源危機(jī)，全球日益關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，由此催生了節(jié)能概念，讓建筑行業(yè)開(kāi)始意識(shí)到資源的有限與環(huán)境保護(hù)的重要性，并逐漸融入建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中。隨著建筑技術(shù)不斷進(jìn)步和生態(tài)理念的深化，綠色低碳建筑理念日趨成熟。到2016年，建筑業(yè)碳排放已占全球總排放量的39%。隨著科技進(jìn)步和社會(huì)對(duì)環(huán)保意識(shí)的提升，綠色低碳建筑進(jìn)一步向更高水平發(fā)展，智能化、自動(dòng)化設(shè)備的使用使建筑在節(jié)能、節(jié)水和減排方面取得顯著成效。當(dāng)今綠色低碳建筑設(shè)計(jì)，不僅關(guān)注建筑本身，更關(guān)注與周邊環(huán)境的互動(dòng)及對(duì)人居環(huán)境的改善，強(qiáng)調(diào)建筑與自然和諧共生。不僅要減少碳排放，更力求實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 綠色低碳建筑的優(yōu)勢(shì)

綠色低碳建筑以減少對(duì)自然資源的消耗和降低對(duì)環(huán)境的影響為目標(biāo)，對(duì)降低建筑行業(yè)碳排放、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展意義重大。它還能改善城市空氣質(zhì)量，創(chuàng)造更健康的生活環(huán)境。在當(dāng)前能源緊張、環(huán)境污染和氣候變化的嚴(yán)峻形勢(shì)下，綠色低碳建筑設(shè)計(jì)能有效減輕全球變暖壓力。綠色低碳建筑設(shè)計(jì)作為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要手段，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。將綠色低碳理念融入高層建筑設(shè)計(jì)，在節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)、提升居住品質(zhì)及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多方面都具有重要意義，已成為不可阻擋的趨勢(shì)，是未來(lái)建筑發(fā)展必然方向[2]。

2 建筑設(shè)計(jì)中踐行綠色低碳理念的原則

2.1 整體協(xié)調(diào)的原則

建筑物雖是人為創(chuàng)造，但也是生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分。它既對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，同時(shí)也受到環(huán)境制約。因此，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循環(huán)保理念。在設(shè)計(jì)初期，與自然生態(tài)相融合，深入研究地域特色與自然環(huán)境，探尋建筑與當(dāng)?shù)貧夂颉⒌貏?shì)、文化的最佳契合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑與自然的和諧共生。同時(shí)，在低碳環(huán)保背景下，建筑設(shè)計(jì)還應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)刭Y源和文化，降低建筑成本，增強(qiáng)建筑與周圍環(huán)境的和諧。

2.2 生態(tài)環(huán)保的原則

在建筑設(shè)計(jì)中融入綠色低碳理念，要求在不犧牲建筑功能性的前提下，避免對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的破壞，采取生態(tài)環(huán)保措施，確保建筑與周圍環(huán)境和諧統(tǒng)一。在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制對(duì)環(huán)境造成影響的各類問(wèn)題，執(zhí)行嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，減少噪聲、粉塵和廢棄物排放，降低原材料開(kāi)采和生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。切實(shí)做好建設(shè)工程的環(huán)境質(zhì)量管理工作，為居民提供健康舒適的生活環(huán)境。

2.3 以人為本的原則

在建筑設(shè)計(jì)中融入綠色低碳理念時(shí)，應(yīng)始終以人的需求為核心，確保住宅環(huán)境的宜居性。設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)應(yīng)關(guān)注用戶的實(shí)際需求和生活方式，為居住者提供足夠的私密空間與社交場(chǎng)所，營(yíng)造安全、舒適的氛圍。設(shè)計(jì)應(yīng)注重現(xiàn)有資源的合理利用，并在建筑使用過(guò)程中充分考慮空氣、光照、水分和采暖等基本生活需求，滿足人們的生活標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)還要注重對(duì)整個(gè)社區(qū)的整體關(guān)懷，使建筑與周圍環(huán)境、社區(qū)及自然形成和諧共處的整體，實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，打造低碳、綠色且宜居的生活空間。

2.4 最大利用的原則

在設(shè)計(jì)過(guò)程充分利用各種技術(shù)和材料，實(shí)現(xiàn)能源高效使用和對(duì)環(huán)境的最小影響。資源的未充分利用不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，在低碳環(huán)保背景下，建筑設(shè)計(jì)和規(guī)劃應(yīng)實(shí)現(xiàn)資源最大化利用，達(dá)到節(jié)能減排基本目標(biāo)。節(jié)能環(huán)保理念應(yīng)貫穿節(jié)能各環(huán)節(jié)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，充分利用自然光和通風(fēng)，減少人工照明和空調(diào)系統(tǒng)的使用。通過(guò)遵循一系列充分利用原則，建筑設(shè)計(jì)既能保證舒適性和功能性，又能實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo)[3]。

3 綠色低碳建筑理念在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

3.1 節(jié)能設(shè)計(jì)

高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)綠色低碳理念的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)通過(guò)科學(xué)規(guī)劃和技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和環(huán)保的目標(biāo)，降低能源消耗、減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。在選址和規(guī)劃階段，設(shè)計(jì)師應(yīng)實(shí)施多種節(jié)能策略。采用高性能隔熱材料和雙層外墻等技術(shù)，降低能量損失，提高保溫性能。同時(shí)，合理布置遮陽(yáng)和通風(fēng)設(shè)施，控制陽(yáng)光和自然風(fēng)的引入，并最大化利用自然光和風(fēng)，減少對(duì)人工照明和空調(diào)系統(tǒng)的依賴，減輕空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，提高能源效率。此外，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)要采用高效循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)和熱交換器等技術(shù)，減少能源浪費(fèi)，提升能源利用效率。

在建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)方面，采用高能效LED燈具、自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的空調(diào)系統(tǒng)及能源管理系統(tǒng)。這些設(shè)備和系統(tǒng)能根據(jù)建筑內(nèi)部使用情況精確調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制燈光，自動(dòng)調(diào)整能源消耗，從而降低能耗和成本。在施工階段，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保管理，減少施工過(guò)程中廢棄物和污染物排放，并定期進(jìn)行能源環(huán)保檢測(cè)，確保建筑長(zhǎng)期具備良好的節(jié)能和環(huán)保性能。

3.2 水管理及循環(huán)再利用

在高層綠色低碳建筑設(shè)計(jì)中會(huì)涉及對(duì)供水、排水和雨水的科學(xué)規(guī)劃與有效利用。在供水排水方面，設(shè)計(jì)師在高層建筑設(shè)計(jì)初期引入雨水收集系統(tǒng)，利用建筑頂部材料和結(jié)構(gòu)，以及水源熱泵和太陽(yáng)能熱水器等技術(shù)高效捕獲和存儲(chǔ)雨水，經(jīng)初步過(guò)濾后通過(guò)集中供水系統(tǒng)，直接供應(yīng)給建筑內(nèi)的非飲用水系統(tǒng)，用于綠化灌溉和沖廁等非飲用目的，實(shí)現(xiàn)水資源的再生利用。不僅節(jié)約了城市水源，還能減少對(duì)公共供水系統(tǒng)的依賴，降低供水壓力。在實(shí)施時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑內(nèi)外環(huán)境，精確測(cè)算用水需求，并合理控制用水量。

3.3 材料的選擇和利用

在高層建筑設(shè)計(jì)中，綠色低碳理念在建筑材料的選擇和利用中得到明顯體現(xiàn)。在建材選擇上，綠色低碳建筑傾向選用可再生和環(huán)保建材，以替代高能耗、高污染的傳統(tǒng)建材。不僅能減少新資源的開(kāi)采，還可降低建筑垃圾的產(chǎn)生。此外，采用高性能隔熱材料和低輻射玻璃，能減少熱量傳遞，降低空調(diào)使用，提高室內(nèi)采光，減少對(duì)眼睛的傷害，提升建筑能源效率，減少對(duì)空調(diào)和暖氣的依賴，從而降低能源消耗。綠色建材還包括竹木復(fù)合材料，通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)手段使其防火、防腐，能幫助減少對(duì)自然資源的依賴，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用[4]。

綠色低碳建筑注重減少建筑垃圾的產(chǎn)生，并通過(guò)合理施工管理和垃圾分類處理最大程度減少?gòu)U棄物的環(huán)境影響。在裝飾和室內(nèi)設(shè)計(jì)中，使用可回收和再利用材料，能減少對(duì)非再生資源的依賴，降低碳排放。

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在綠色低碳建筑理念中，建筑空間的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)占據(jù)重要地位。在通風(fēng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮建筑朝向與形狀，通過(guò)合理布局利用自然通風(fēng)，降低對(duì)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的依賴。利用壓力差和熱壓差促進(jìn)自然風(fēng)的形成和流動(dòng)，減少室內(nèi)通風(fēng)和溫濕度調(diào)節(jié)的能源消耗。外部空間設(shè)計(jì)時(shí)，可結(jié)合自然條件利用水體和植被作為自然空調(diào)，過(guò)濾和冷卻空氣，形成溫度差，并利用地形地貌和植被引導(dǎo)創(chuàng)造風(fēng)壓差，改善場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境。在建筑內(nèi)部，加強(qiáng)自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)走廊、樓梯間及休閑空間，保證空氣流通。

隨著建筑層數(shù)增加，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)速過(guò)猛、風(fēng)壓過(guò)大等問(wèn)題，應(yīng)整體考慮外墻、通風(fēng)、遮陽(yáng)、防雨設(shè)計(jì)，在通風(fēng)路徑上減少隔墻，或設(shè)置隔斷增強(qiáng)通風(fēng)阻力。熱壓通風(fēng)效果雖然有限，但在大空間、大進(jìn)深建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)合熱壓通風(fēng)原理進(jìn)行混合自然通風(fēng)空間設(shè)計(jì)，可以改善建筑內(nèi)部空氣流動(dòng)，發(fā)揮通風(fēng)散熱作用。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮夏季主導(dǎo)風(fēng)向，減少固定遮擋，使主立面迎風(fēng)，并避免風(fēng)影區(qū)。同時(shí)，考慮建筑間的相互影響，錯(cuò)落布置以減少風(fēng)影區(qū)，保證風(fēng)路暢通。建筑中還可設(shè)置風(fēng)能回收裝置，結(jié)合風(fēng)力發(fā)電與建筑通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)夏季室外溫度較高時(shí)，建筑內(nèi)部可通過(guò)夜間通風(fēng)排出熱空氣，并在白天利用天然通風(fēng)保持室內(nèi)涼爽，降低空調(diào)運(yùn)行頻率，以達(dá)到節(jié)能減排的效果。

3.5 采光系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

綠色低碳建筑理念強(qiáng)調(diào)充分利用自然資源，同樣適用于自然采光設(shè)計(jì)。良好的自然采光不僅能提升建筑使用舒適度，還能有效降低能源消耗，滿足人們對(duì)健康生活方式的追求。在建筑布局上，高層建筑通常面臨陽(yáng)光照射不足和室內(nèi)自然采光不均等問(wèn)題，為最大化利用自然采光，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)范，采取開(kāi)放式空間規(guī)劃，減少內(nèi)部隔斷。在戶型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)全明戶型，確保主要空間能通過(guò)開(kāi)放設(shè)計(jì)獲得充足自然光。合理設(shè)置窗戶高度和大小，依據(jù)建筑物朝向和周邊環(huán)境，確保每個(gè)空間都能獲得良好的自然光照，減少人工照明需求[5]。

自然采光設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮建筑防熱需求，實(shí)現(xiàn)采光與防熱平衡。因此，應(yīng)控制東西墻面和頂面面積，使用隔熱性能好的材料，阻擋熱量傳遞，并根據(jù)太陽(yáng)軌跡采取遮陽(yáng)措施。選擇高性能低輻射玻璃，優(yōu)化熱傳導(dǎo)性能，避免陽(yáng)光直射。若難以減少東西向窗戶和墻面面積，可采用立體綠化和窗戶遮陽(yáng)的組合設(shè)計(jì)，減少建筑表面受熱，既滿足自然采光需求，又可有效控制熱量進(jìn)入，減少空調(diào)能耗，從而實(shí)現(xiàn)綠色低碳的建筑目標(biāo)。

3.6 智能建筑管理系統(tǒng)

智能建筑管理系統(tǒng)借助先進(jìn)信息技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)提升建筑運(yùn)行效率和能源利用效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)備的智能監(jiān)控和管理。系統(tǒng)通過(guò)傳感器和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)算法和用戶需求，自動(dòng)調(diào)整空調(diào)、照明、通風(fēng)等設(shè)備工作狀態(tài)，幫助精確控制建筑環(huán)境，提高室內(nèi)舒適度。同時(shí)，通過(guò)智能調(diào)整空調(diào)、照明等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能源最優(yōu)利用，以達(dá)到節(jié)能減排的效果[6]。

在安全方面，智能建筑管理系統(tǒng)通過(guò)視頻監(jiān)控、門禁控制和入侵檢測(cè)等技術(shù)，與火災(zāi)報(bào)警、安防監(jiān)控等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)識(shí)別異常行為并發(fā)出警報(bào)，提高建筑緊急響應(yīng)能力，快速處置突發(fā)事件，確保建筑和居民安全。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色低碳建筑理念，是對(duì)可持續(xù)發(fā)展的積極響應(yīng)，也是對(duì)城市未來(lái)發(fā)展模式的深入思考。采用高性能建筑材料和先進(jìn)綠色技術(shù)，并充分利用地理環(huán)境的自然資源，減少對(duì)人工能源的依賴，不僅能提升綠色低碳建筑性能，對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生直接的積極影響，還能降低建筑長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本，推動(dòng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)城市綠色發(fā)展。未來(lái)，隨著科技不斷進(jìn)步，綠色低碳建筑將越來(lái)越多地融入高層建筑設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]黃杰超（1987—），男，福建泉州人，本科，講師，研究方向：土木工程、低碳建筑。