綠色建筑設(shè)計在高層民用建筑設(shè)計中的應(yīng)用

費國權(quán)

（遼寧宏城建筑規(guī)劃設(shè)計院有限公司，遼寧盤錦 124100）

0 引言

由于城市經(jīng)濟發(fā)展水平相較于鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展水平更高，城市人口量逐年增長，為緩解人口居住問題、提高城市土地利用率，高層民用建筑項目與日俱增。新時代人們的物質(zhì)水平不斷提升，更加關(guān)注精神以及生活方面的需求，居住空間的舒適度是滿足其相關(guān)需求的重要因素之一。尤其是在節(jié)奏較快的城市中，居住環(huán)境是否舒適健康是人們追求的主要方向，綠色建筑設(shè)計不可或缺。

1 綠色建筑設(shè)計概述

1.1 概念

綠色建筑設(shè)計指的是設(shè)計人員需要在設(shè)計建筑時，采用不同節(jié)能材料以及綠色施工工藝，最大限度降低環(huán)境污染以及資源浪費，達到人與自然和諧共處目標(biāo)[1]。這種設(shè)計相較于傳統(tǒng)建筑設(shè)計，更加關(guān)注建筑內(nèi)部空間的舒適感和健康度，通過設(shè)計融合居民、房屋與周邊自然環(huán)境，加強居民居住幸福感。

1.2 設(shè)計原則

綠色建筑設(shè)計原則包含4 條。

（1）以環(huán)保節(jié)能為核心目標(biāo)。實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能是該建筑設(shè)計研發(fā)的主要價值，主要目的在于提高建筑房屋環(huán)保性，為落實建設(shè)生態(tài)文明社會相關(guān)目標(biāo)。另外，應(yīng)用節(jié)能材料也可幫助施工單位減少材料成本，使其可以不斷積累資金，在未來建筑市場中具備扎實競爭力。

（2）堅持以人為本。建筑建設(shè)的實際意義在于為居民服務(wù)，使其可以在舒適空間內(nèi)長久居住，抵御風(fēng)寒等自然因素。在建設(shè)綠色建筑時，設(shè)計人員應(yīng)充分了解現(xiàn)代居民居住需求，通過改善不同室內(nèi)物質(zhì)提升空間居住舒適度，包括空氣質(zhì)量、聲環(huán)境、水質(zhì)、光環(huán)境、室內(nèi)溫度和濕度等。

（3）做好全面規(guī)劃。在建設(shè)建筑時，設(shè)計人員需要做好全面規(guī)劃，才可保證建設(shè)效率和質(zhì)量。首先，了解現(xiàn)場地質(zhì)條件、氣候條件、周邊環(huán)境情況以及居民居住需求，綜合考慮多方面內(nèi)容再制定設(shè)計方案。其次，在工程開展期間，如發(fā)現(xiàn)設(shè)計存在問題，則應(yīng)立即采取措施解決問題。需要注意的是，措施應(yīng)建立在綠色環(huán)保以及舒適健康基礎(chǔ)上[2]。最后，利用因地制宜設(shè)計方式，實現(xiàn)動態(tài)化設(shè)計。根據(jù)不同地域情況設(shè)計與之貼合的建設(shè)方案。

（4）保證設(shè)計與建筑的匹配度。設(shè)計方案應(yīng)與周邊環(huán)境、建筑自身融洽和諧，避免設(shè)計刻板導(dǎo)致空間布設(shè)與建筑本身存在矛盾感，造成居民居住不適感。例如，過于偏重于綠色環(huán)保以及節(jié)能減排，而忽略了空間和諧感以及舒適感，建筑服務(wù)功能將會大打折扣。因此設(shè)計人員應(yīng)充分考慮設(shè)計元素等內(nèi)容是否與建筑風(fēng)格一致，確保兩者之間的匹配度。

2 綠色建筑設(shè)計在高層民用建筑中的應(yīng)用要點

2.1 建筑選址設(shè)計

在設(shè)計高層民用建筑時，建筑選址至關(guān)重要。選址應(yīng)以人為本，考慮居民居住舒適感，以發(fā)揮建筑實際服務(wù)功能[3]。首先，設(shè)計人員需要對建筑周邊綠化環(huán)境進行全面了解，保證綠化環(huán)境與建筑之間的匹配度；其次，掌握當(dāng)?shù)貧夂驐l件，科學(xué)設(shè)計高層建筑高度以及朝向等，保證建筑房屋內(nèi)部光照性良好；最后，結(jié)合實際情況設(shè)計與環(huán)境貼合的建設(shè)方案。期間，設(shè)計人員可借助BIM 技術(shù)建立三維模擬模型，準(zhǔn)確分析現(xiàn)場情況，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計多個方案，選擇最合適的方案開展高層民用建筑建設(shè)。選址結(jié)束后，實時監(jiān)測該區(qū)域氣候變化和地理環(huán)境情況，進一步確定選址是否合理。

2.2 建筑材料設(shè)計

基于綠色設(shè)計理念，設(shè)計人員應(yīng)選擇環(huán)保節(jié)能建筑材料，以強化高層民用建筑環(huán)境效益。首先，設(shè)計人員需要搜集新型環(huán)保材料類型及其特點（表1），根據(jù)材料特征和建設(shè)需求，選擇實用且價格適中的材料。其次，采購材料入場前，必須結(jié)合材料驗收標(biāo)準(zhǔn)進行取樣，樣品達到驗收標(biāo)準(zhǔn)才可投入建設(shè)應(yīng)用。

表1 新型環(huán)保材料類型及其特點

2.3 建筑外部環(huán)境設(shè)計

高層民用建筑外部環(huán)境設(shè)計主要關(guān)系到建筑與周圍環(huán)境的融洽度。首先，設(shè)計人員需要關(guān)注建筑內(nèi)部和外部通道的銜接，既要確保建筑美觀度，也要保證通道實用性[4]。其次，周邊綠色景觀以及配套基礎(chǔ)設(shè)施也必不可缺，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境和氣候條件，選擇適宜種植的長青樹種等綠色植物，同時要重視植物遮蔽功能，保證人行道旁邊綠植覆蓋率大于70%。在進行景觀綠地設(shè)計時，可選擇多樣植物進行種植，注意顏色搭配以增強綠地美觀性。最后，提高溝渠設(shè)計以及雨污水排放回收設(shè)計水平，確保雨污水排放正常，保證居民在雨水天氣出行方便。采用透水性強的硬質(zhì)鋪裝材料，鋪設(shè)在建筑周圍路面，也可保障居民出行便利性。

2.4 建筑節(jié)能設(shè)計

高層民用建筑節(jié)能設(shè)計可以發(fā)揮節(jié)能減排作用，起到綠色環(huán)保效果。首先，設(shè)計人員需要合理設(shè)計建筑位置，保證建筑內(nèi)部空間可以得到充足光照，借助陽光降低人工照明能源消耗。嚴格把控各個建筑之間的距離，保證每一座建筑均可得到光照。其次，利用自然風(fēng)滿足建筑溫度需求。設(shè)計人員需要綜合考慮自然風(fēng)風(fēng)向變化情況，結(jié)合距離控制提高布局合理性，確保內(nèi)部可以形成自然對流，降低一些能源消耗（如空調(diào)、暖氣等），實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。唯有合理控制建筑距離，才可避免夏季時建筑阻擋自然風(fēng)；冬季時自然風(fēng)直接吹向建筑。最后，設(shè)計人員需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蜻x擇合適的保溫技術(shù)，將其應(yīng)用于墻梁、屋面以及外墻等位置，確保房屋保溫性良好。在選擇保溫技術(shù)前，設(shè)計人員需要科學(xué)計算以下內(nèi)容：①建筑散熱比。②建筑體形系數(shù)等，為平面布局提供可靠數(shù)據(jù)。其中，建筑散熱量會因表面積擴大增長，因此設(shè)計人員可將一些運行中熱量產(chǎn)生量較大的設(shè)施布設(shè)在陽光直射面積小的區(qū)域[5]。

節(jié)能設(shè)計中的陽臺、門窗、水資源設(shè)計也尤為重要，利用合理設(shè)計方式可以有效降低能耗，充分發(fā)揮綠色建筑作用。在設(shè)計陽臺時，設(shè)計人員可以結(jié)合建筑需求采用合適的陽臺類型。例如，需要擴大建筑內(nèi)部面積，構(gòu)建獨立的遮陽區(qū)域，可選擇挑陽臺形式（圖1）。在設(shè)計門窗時，需要關(guān)注氣壓和風(fēng)力變化時對門窗產(chǎn)生的實際影響，做好抗壓抗風(fēng)以及隔音設(shè)計，同時選擇節(jié)能門窗減少光污染等問題。在安裝門窗時，設(shè)計人員應(yīng)保證內(nèi)部采光效果良好，以免人工光污染過多影響周邊環(huán)境。通常在設(shè)計窗戶時需要結(jié)合光照和溫度，確定窗戶高度和尺寸，保證房間透光性和明亮度。在設(shè)計建筑內(nèi)部水資源利用時，設(shè)計人員應(yīng)加強排水系統(tǒng)設(shè)計，結(jié)合城市管排水布設(shè)情況，在不影響原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。例如，做好雨水回收利用實現(xiàn)資源循環(huán)。使用雨水收集器，采取雨水凈化完成再次利用，既可節(jié)約自然資源，也可減少建筑水資源成本消耗。

圖1 挑陽臺

2.5 建筑墻體設(shè)計

高層民用建筑設(shè)計中，墻體設(shè)計主要包括內(nèi)部設(shè)計和外部設(shè)計，內(nèi)墻和外墻設(shè)計效果與墻體結(jié)構(gòu)強度有著密切聯(lián)系。其中，外墻作為建筑房屋的框架，影響著整個建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；而內(nèi)墻則影響著內(nèi)部居住舒適度，也即保溫防風(fēng)效果是否良好。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范選用綠色環(huán)保材料。由于高層民用建筑外墻耗費占整個工程的1/4，因此設(shè)計人員需要縮小外墻面積以實現(xiàn)節(jié)能降耗。例如，設(shè)計橢圓形建筑可以縮小外墻面積，同時視覺呈現(xiàn)效果也能讓人耳目一新。在設(shè)計內(nèi)墻時，可在其與外墻之間添加一層保溫層，以此來提高房屋保溫防寒效果。

2.6 可再生能源設(shè)計

綠色建筑設(shè)計中，可再生能源設(shè)計是重要設(shè)計內(nèi)容之一。設(shè)計人員需要面對建筑行業(yè)能源消耗較大的問題，采取可再生能源設(shè)計方式解決該類問題。可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、潮汐等。例如，在屋頂安裝太陽能可以為居民提供充足熱水，減少電能消耗?；蛘呤褂棉D(zhuǎn)換設(shè)備，可以將太陽光熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，作為建筑照明來源。設(shè)計人員應(yīng)充分利用可再生能源，實時關(guān)注國際新型可再生能源研發(fā)現(xiàn)狀，以便于應(yīng)用于高層民用建筑建設(shè)，實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計目的。

3 某高層民用建筑的綠色建筑設(shè)計分析

3.1 某高層民用建筑工程概況

該高層民用建筑屬于SS 級，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，總占地面積為31003.42m2，建筑總面積為13010m2，樓層高度為95m，容積率為2.36。為提高建筑設(shè)計效果，落實國家出臺的綠色建設(shè)理念，選用了綠色建筑設(shè)計方式。

3.2 節(jié)能設(shè)計方面

節(jié)能設(shè)計中，該施工單位首先制定了節(jié)能目標(biāo)管控方案，根據(jù)綜合目標(biāo)合理開展建設(shè)作業(yè)。節(jié)能設(shè)計目標(biāo)如下：①節(jié)約電能：30%。②節(jié)約水資源：30%。③節(jié)約材料：40%。其中，材料應(yīng)用了新型建筑節(jié)能材料，不僅降低了材料成本費用，也減少了材料資源浪費。例如，施工中選用新型水泥固化性更加良好，通過落實綠色建筑設(shè)計節(jié)能降耗目標(biāo)保障建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；在設(shè)計外墻保溫體系時，主要采用了聚苯乙烯泡沫板材料，這種材料密度系數(shù)較小，具有吸水率低以及導(dǎo)熱性低的特點，起到了環(huán)保和保溫作用。

在設(shè)計節(jié)點體系時，建筑內(nèi)部全部照明設(shè)備選擇了低壓照明方式，同時聘用專人管理照明，避免電能浪費。另外，為實現(xiàn)綠色施工，通常在晚上停止施工或者少量施工；使用施工設(shè)備時，嚴格控制使用頻次，制定合理應(yīng)用時間，達到節(jié)能降耗目標(biāo)。在設(shè)計節(jié)水體系時，利用信息技術(shù)可以實時掌握現(xiàn)場資源管控情況，設(shè)計人員根據(jù)分析結(jié)果完成水資源管控設(shè)計，有效解決了高層民用建筑水資源浪費問題。此次節(jié)能設(shè)計主要采用了裝配式建筑施工技術(shù)，現(xiàn)場混凝土浪費現(xiàn)象明顯減少，大大提高了材料節(jié)約水平。

3.3 環(huán)保設(shè)計方面

施工現(xiàn)場環(huán)保設(shè)計內(nèi)容如下。

（1）灑水處理。每天完成一次灑水處理，實現(xiàn)防塵防污染。

（2）噪音控制。作業(yè)時間一般不早于清晨6 時，不晚于夜間22 時。施工期間配備聲音環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施，落實噪音控制環(huán)保目標(biāo)。

（3）建筑污水排放處理。此次工程開展中專門設(shè)計了污水排放站和垃圾處理站，確保工程垃圾和廢水有效處理，避免對周邊環(huán)境造成影響。

（4）主要選擇環(huán)保材料?；炷吝x用了磷灰石材料制備，這種材料由纖維制成，是一種綠色環(huán)保材料，可生產(chǎn)大麻混凝土[6]。大麻混凝土除了具有環(huán)保效能，也具有絕緣以及密封特點，有利于提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時，在建筑結(jié)構(gòu)中添加了大量木質(zhì)材料，以提升建筑建設(shè)效果。在噴刷木質(zhì)材料時，油漆也采用了環(huán)保型，充分發(fā)揮了環(huán)保作用。

3.4 再生新能源設(shè)計方面

本次建筑工程中采用了再生新能源設(shè)計方式，結(jié)合各類自然資源降低能源消耗。首先，針對水資源循環(huán)利用主要結(jié)合海綿環(huán)保理論，設(shè)計如下：①在現(xiàn)場綠地設(shè)置下凹綠地。②道路以及廣場均采用透水材料。③建筑屋面使用種植屋面，在少雨區(qū)域取消明溝設(shè)計，保證屋面雨水可以排放至綠地，達到節(jié)省水資源的目的。在綠地蓄水可有效控制雨水徑流總量。其次，使用新型風(fēng)能資源設(shè)計功能房間，利用風(fēng)壓和自然對流原理，是建筑內(nèi)部空間形成穿堂風(fēng)，以提升房間空氣質(zhì)量，并保證內(nèi)部溫度適宜。合理利用風(fēng)能資源可有效降低空調(diào)使用率，避免空調(diào)制冷劑產(chǎn)生溫室氣體破壞臭氧層。除了使用新型風(fēng)能資源，工程還采用了太陽能資源完成電能轉(zhuǎn)化，用以加熱水源、照明室內(nèi)。最后，設(shè)計改良了暖通空調(diào)節(jié)水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以完成冷卻水泵選擇等。設(shè)計人員在設(shè)計該系統(tǒng)時分析計算了管道參數(shù)，最終選擇了三通、變徑以及彎管配合設(shè)計方法減少了冷凍水使用量，完成了節(jié)能降耗。

4 結(jié)語

綠色建筑設(shè)計主要發(fā)揮了環(huán)保作用，促使高層民用建筑可以實現(xiàn)節(jié)能減排，最大限度節(jié)約不同資源，如水資源、能源等，并為人們打造一個更加適用健康的居住環(huán)境。設(shè)計人員需遵循“以人為本”設(shè)計理念，結(jié)合現(xiàn)場實際情況設(shè)計合理可行的建設(shè)方案，促進人與自然和諧相處。