基于建筑節(jié)能的高層住宅設(shè)計探討

沈秋燕

摘 要：隨著社會不斷的迅猛發(fā)展，，城市的高層建筑數(shù)量與日俱增，隨之也帶來了巨大的建筑能源消耗，究其主要原因是在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計時存在部分缺陷和問題。擬從高層住宅建筑規(guī)劃設(shè)計、空間設(shè)計、維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和環(huán)境設(shè)計出發(fā)，探討建筑節(jié)能綠色環(huán)保的設(shè)計方案，以期獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；高層；住宅設(shè)計

1 高層住宅建筑的能源消耗概況

目前我國在高層住宅建筑上的能源消耗達(dá)到了總能耗的三分之一，并且隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化的擴(kuò)大發(fā)展，高層建筑的數(shù)目越來越多，每年新增建筑面積達(dá)到了20 億平方米。由于在建筑設(shè)計階段對可再生資源的利用考慮得不充分，所以與世界上其他國家相比能源消耗多達(dá)兩到三倍。如果不進(jìn)行高層住宅建筑的節(jié)能設(shè)計，將會在未來發(fā)展時期內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大能源消耗，造成能源緊缺和能源危機(jī)。

2 常見問題

2.1 在規(guī)劃設(shè)計方面

為了追求總平面布局形式和景觀效果，往往采用周邊圍合的建筑群體組合，但是這種圍合會造成有些戶型朝向呈東西向，增加了夏季空調(diào)使用的能耗。同時建筑設(shè)計核心筒布局各個戶型，使有些戶型形成不了良好的自然通風(fēng)，需要空調(diào)制冷緩解夏季的炎熱。

2.2 合理設(shè)計建筑位置和朝向

建筑定位和朝向是建筑設(shè)計首要考慮的問題，最終目的是要保障高層建筑能夠接觸到充足的陽光。既是為了人類健康的需要，同時也有助于建筑節(jié)能。比如在我國北方，因為維度較高，冬季較為寒冷，建筑物要盡可能地接觸到陽光，才能滿足房屋采暖的需要，但是不同地區(qū)、不同緯度、不同季節(jié)的陽光擁有不同的輻射量。因此，建筑人員在建筑設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮各項因素，設(shè)計出合理的建筑位置和朝向，針對不同地區(qū)的環(huán)境特點，對房屋采取不同的采暖設(shè)計。

2.3 優(yōu)化外圍墻的保溫隔熱設(shè)計

因為高層面積受光面較大，建筑的保溫隔熱性能由外圍墻決定。因此，高層建筑在外圍墻的設(shè)計過程中，應(yīng)該加大保溫和隔熱技術(shù)的應(yīng)用，減少室內(nèi)對空調(diào)的使用，由此可以降低對電的消耗。在圍墻建筑材料的選用上可以使用導(dǎo)熱系數(shù)小的多孔磚，北方地區(qū)的高層建筑門窗應(yīng)采用雙層玻璃設(shè)計。

3 高層住宅建筑的節(jié)能設(shè)計策略

3.1 規(guī)劃設(shè)計

在對高層住宅建筑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，要注重太陽光輻射和空氣流通兩個方面，如果想要達(dá)到節(jié)約能耗的目的，就需要降低太陽光的輻射和提高住宅空間的自然通風(fēng)效果。在對住宅進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，第一位的考慮因素是建筑的朝向，高層住宅建筑的朝向最好符合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，根據(jù)具體的氣候條件科學(xué)合理地規(guī)劃建筑與建筑之間的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，從而形成良好的自然通風(fēng)，增加住宅房屋的舒適感。建筑與建筑在進(jìn)行排列時最好呈南北朝向，這樣在夏天受到較少的太陽光輻射，節(jié)省了空調(diào)制冷系統(tǒng)帶來的能源消耗，冬天就會接收較多的太陽光輻射起到保暖的作用。其次在對建筑間距規(guī)劃設(shè)計上，在保證基本距離的程度上盡可能的加大，較大的空間距離有利于自然風(fēng)的流通及與外部空氣的熱交換，促進(jìn)高層建筑及時散發(fā)出自身的溫度，從而在夏季有效達(dá)成降低能源消耗的目標(biāo)。在對高層住宅建筑平面進(jìn)行設(shè)計時，最好選擇兩垂直墻面窗戶之間實現(xiàn)通風(fēng)，并且選擇雙層玻璃來促進(jìn)夏季降溫效果的實現(xiàn)，國外很多高層建筑的設(shè)計考慮到了通風(fēng)的構(gòu)造體系而實現(xiàn)了建筑節(jié)能的目的。再者要考慮高層住宅建筑之間的布局問題，從具體的環(huán)境因素和資金情況出發(fā)，確保高層住宅建筑物的采光、通風(fēng)和防火都符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。建筑物與建筑物之間的合理遮擋能夠減少夏季太陽光輻射帶來的溫度聚集，從而有效降低空調(diào)制冷系統(tǒng)的使用，達(dá)到降低能耗的目的。

3.2 種植屋面優(yōu)化建筑屋頂節(jié)能設(shè)計

屋頂是在建筑當(dāng)中非常重要的一部分，所以對于節(jié)能環(huán)保來說，屋頂?shù)脑O(shè)計也是非常重要的一部分。在建筑高度日益提升的現(xiàn)代社會，如何對屋頂進(jìn)行節(jié)能設(shè)計也受到了越來越廣泛關(guān)注。經(jīng)過幾十年的研究，研究學(xué)者們也都提出了一些設(shè)計方案，比如架空隔熱屋面、蓄水屋面、種植屋面等各種優(yōu)化設(shè)計方法。但是進(jìn)過實踐發(fā)現(xiàn)，種植屋面這個方案具有比較明顯的優(yōu)勢。種植屋面是最近幾年建筑界推出的“平改坡”手段。它的本質(zhì)是景觀設(shè)計，增加建筑的美觀性，也是將建筑和景觀完美的結(jié)合在一起。一方面可以優(yōu)化建筑本身的生態(tài)綠化設(shè)計，加強(qiáng)建筑的環(huán)保節(jié)能功能，又能打造城市的綠色整體美，讓身處在城市遠(yuǎn)離綠色植物的城市人民感受到綠色的清新，帶來視覺的享受；也能夠感受到自然的氣息，是一舉多得的建筑設(shè)計手段，現(xiàn)在設(shè)計界主要通過建設(shè)架空式生態(tài)屋面綠化系統(tǒng)來打造建筑的綠色屋面。架空式生態(tài)屋面綠化系統(tǒng)內(nèi)包含多種結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)層、保溫層、找坡找平層、隔離層、種植介質(zhì)層、微噴灌溉層等十個層次。在建設(shè)這些結(jié)構(gòu)的時候，設(shè)計師為了滿足低碳環(huán)保節(jié)能的理念，嘗試著使用輕質(zhì)的，穩(wěn)定性較強(qiáng)的生態(tài)架空體材料，根據(jù)實際的運用顯示，這種材料確實能夠減少屋面的負(fù)荷，增強(qiáng)屋面通風(fēng)散熱的特性。在防水層的設(shè)計上，則引入了防水效果比較好的剛性防水材料，這就減少了屋面屋頂雨水存積的情況。而且微噴，滴灌系統(tǒng)的運用，則有利于調(diào)節(jié)建筑屋頂?shù)母蔁釟夂?，能起到有效的降溫作用，如果，在適當(dāng)?shù)姆N植果樹和花草的話就能更近一步的提高屋頂?shù)挠^賞價值，給人以美的享受，現(xiàn)在，屋面種植的方式還是得到了比較良好的反饋，在今后的高層建筑設(shè)計中，是比較值得推薦和使用的。

3.3 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的節(jié)能設(shè)計

首先是建筑外墻的節(jié)能設(shè)計。我國傳統(tǒng)的外建筑外墻材料主要是燒結(jié)粘土磚，這種外墻材料對土地資源的消耗較為嚴(yán)重。而建筑外墻的承重作用較小，因此可以考慮復(fù)合墻體的設(shè)計，墻體不會過厚，又能夠起到保溫隔熱的作用。其次是建筑的門窗節(jié)能設(shè)計。門窗是風(fēng)、陽光和空氣進(jìn)入的重要通道，因此必須具備較好的氣密性。在高層建筑的門窗節(jié)能設(shè)計中，要采用中層窗或雙層窗的設(shè)計。在高緯度較為寒冷的地區(qū)，可以采用二層窗設(shè)計。玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)較大，因此在設(shè)計時要采用雙重或低輻射玻璃等保溫性較好的玻璃材質(zhì)。再次，墻和窗的比例節(jié)能設(shè)計。合理的墻窗比是高層建筑節(jié)能設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，窗和墻之間熱工性能的差異是高層建筑耗能的取決因素，這種差異和耗能呈現(xiàn)正比例關(guān)系，差異越大，耗能就越大。另外，墻窗比不僅影響耗能，同時影響建筑的地面效果以及室內(nèi)的采光通風(fēng)效果。因此，合理設(shè)計窗墻比，防止東西開窗，是高層建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)該遵守的原則。

3.4 對樓板層進(jìn)行防噪音和節(jié)能設(shè)計

樓層板是高層建筑的一大組成結(jié)構(gòu)。一般而言，樓層強(qiáng)度、剛度會直接影響建筑的質(zhì)量。過于劣質(zhì)的樓層板還會產(chǎn)生噪音污染。故而，在節(jié)能環(huán)保理念下優(yōu)化設(shè)計高層建筑的樓層板時，要注意結(jié)合隔聲、防火、熱工等要求做好如下事項：在樓層板上鋪設(shè)具有彈性的橡皮、塑料或者是地毯；充分發(fā)揮彈性墊層的作用，架構(gòu)浮筑式樓板；在建筑樓板下安裝吊頂棚。這些設(shè)計優(yōu)化，可盡量滿足隔音隔熱需求。在條件允許的情況下，還可將合適的材料或構(gòu)造，如布設(shè)循環(huán)水管等引進(jìn)建筑樓板層結(jié)構(gòu)內(nèi)的中空空間，以高熱水循環(huán)利用效率，使室內(nèi)真正實現(xiàn)冬暖夏涼，既節(jié)約空調(diào)風(fēng)扇等帶來的電費，又提高樓板層的環(huán)保節(jié)能功效。

4 結(jié)語

這樣才會使我們的建筑設(shè)計和城市規(guī)劃設(shè)計方面做的更好。從現(xiàn)在的情況看，建筑設(shè)計與城市建筑設(shè)計之間都有著巨大的發(fā)展前景。所以我們要盡力對其行業(yè)進(jìn)行完善。為我國的其他事業(yè)做表率，使我國綜合實力達(dá)到一個新的臺階。

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