高層建筑設(shè)計中的低碳設(shè)計理念與實現(xiàn)研究

[摘要]低碳設(shè)計理念在建筑物當(dāng)中的應(yīng)用幫助建筑物節(jié)省了大量能源，有效避免了資源浪費問題，緩解了我國的能源壓力。本文簡要分析了建筑使用低碳設(shè)計理念的必要性，并從優(yōu)化建筑位置朝向以及結(jié)構(gòu)建筑等方面分析了如何在建筑物中應(yīng)用低碳設(shè)計理念，以期提高高層建筑物的節(jié)能效果。

[關(guān)鍵詞]建筑物；低碳設(shè)計理念；實現(xiàn)方式

1、低碳設(shè)計在高層建筑物中應(yīng)用的必要性

隨著高層建筑物層數(shù)的不斷增加，其容積率也不斷上升，但是高層建筑物之間的間隔距離并不大，導(dǎo)致居住于高層建筑物內(nèi)居民的生活受到了較大的影響。若處于夏季，因為高層建筑物之間的間隔距離補償，導(dǎo)致各高層建筑物目然通風(fēng)效果并不良好。該環(huán)境下，居民無論是生活，還是工作，均會感到悶熱，只能利用人工通風(fēng)的方式降低室內(nèi)溫度。如空調(diào)、電風(fēng)扇等，上述設(shè)備的使用也使得高層建筑物能源的消耗量增加。當(dāng)處于冬季，由于高層建筑物彼此遮擋，導(dǎo)致建筑物難以得到充分的光照，溫度也隨之降低，居民同樣需要使用人工的方式提高室內(nèi)的溫度，以便工作與生活，如電暖氣、電熱毯等，上述設(shè)備的應(yīng)用也將增加能源的消耗。由此可見，高層建筑物額外能源小但量較大。不僅如此，部分高層建筑物設(shè)計人員為了凸顯建筑物的美觀，在設(shè)計工作中使用的大量資源對高層建筑物進(jìn)行了修飾，同樣造成了浪費。如今，高密度高層建筑物的建立不僅沒有提高人們的生活質(zhì)量，反而開始對人們的未來的發(fā)展形成阻礙。

設(shè)計人員在設(shè)計工作中應(yīng)用低碳設(shè)計理念是解決上述問題的有效方法之一，如為了降低高層建筑物額外的能源消耗，在設(shè)計工作中，令高層建筑物之間保持固定區(qū)域，使其采光效果與通風(fēng)效果達(dá)到最佳，同時也便于居民出行與往來。該設(shè)計理念在幫助人們節(jié)省能源的同時，也對生態(tài)環(huán)境形成保護(hù)，使得人與自然之間的發(fā)展更為和諧。故而，該理念在高層建筑物設(shè)計工作中的應(yīng)用屬于一舉兩得的事情。

2、低碳設(shè)計理念與高層當(dāng)中的應(yīng)用

2.1工程實例

參考某高層項目，項目總建筑面積為116557m2，容積率為3.49，建筑密度為30.6%，其中：地上總建筑面積為80037m2，地下建筑面積為36520m2。該工程為鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)，主筋應(yīng)盡可能應(yīng)用HRB400級鋼筋，高強度鋼筋的應(yīng)用比例應(yīng)不低于70%。

2.2優(yōu)化建筑位置與朝向

針對高層建筑物而言，朝向設(shè)計與位置謝十工作是整體設(shè)計工作當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系著筑物的采光效果與通風(fēng)效果。作為設(shè)計人員，應(yīng)科學(xué)合理地安排建筑物所在位置，并統(tǒng)計高層建筑物所處區(qū)域各個季節(jié)的日照強度與時間，根據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制太陽照射對建筑物的影響圖，并根據(jù)圖紙對高層建筑物所在位置進(jìn)行調(diào)整。就我國目前而言，高層建筑物布局有行列式（如圖1所示）與自由式（如圖2所示）兩種。行列式布局給人以整齊有序的感覺，而自由式布局則可以為高層建筑居住者提供更為豐富的內(nèi)部活動空間。不僅如此，兩種布局所獲得通風(fēng)效果也有明顯差異。當(dāng)風(fēng)通過行列式布局的高層建筑物中，建筑物背風(fēng)面將形成范圍較大的渦流區(qū)域，并不利于人們的戶外活動。且設(shè)計人員如果僅僅考慮日照間距，有可能令南北兩幢高層建筑物之間的間距過大，極度浪費住區(qū)空間。而自由式布局的優(yōu)點在于，其在滿足高層建筑物日照需求的同時，可以通過建筑物之間的錯位，節(jié)省大量土地面積，且也能令風(fēng)環(huán)境的分布更為均勻，便于人們的出行與活動。此外，設(shè)計人員還需注意建筑物朝向問題。通常情況下，大部分建筑物朝向為坐北朝南，同時注意擴大建筑物群內(nèi)南向開窗面積，借此獲取更多的熱能。

2.3優(yōu)化建筑材料結(jié)構(gòu)

目前，工程項目在建設(shè)過程中，大部分常見的建筑材料消耗量較大，且建筑材料廂肖耗的能源以及后續(xù)對附近居民生活的影響均較為嚴(yán)重，如人造板材可能會發(fā)大量甲醛。以該建筑為例，其框架結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，這便以為這其需要大量砂石、水泥以及水源，需要消耗大量國土資源，較為容易超過國家制定的關(guān)于節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，該類型建筑物在拆除過程中，未被拆解干凈的水泥以及砂石塊等物質(zhì)，基本無法再次回收、利用，使其成為新的建筑材料，在影響周圍環(huán)境的同時也不利于附近居民的身體健康。故而，建筑施工單位應(yīng)選用可循環(huán)利用的建筑材料，或是將工業(yè)化成品作為設(shè)計工作的首要選擇，以此降低二氧化碳的排放量，并將其控制于固定范圍當(dāng)中。

目前較為常見的材料為低碳水泥。低碳水泥可分為兩類：第一，新型的干法水泥，通過使用該類型水泥，可有效降低CO2的排放量。同時也可運用工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢渣、尾礦以及黏土類型物料以及含有堿物質(zhì)的“堿膠凝材料”于部分施工環(huán)節(jié)中替代傳統(tǒng)硅酸鹽水泥。該類型材料能夠直接通過粉磨以及混合等施工工藝進(jìn)行制造，無需進(jìn)行高溫煅燒，大幅減少了CO2的排放量。

2.4優(yōu)化外墻技術(shù)

所謂外墻，指建筑物外側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要部分，該部分所消耗的能量約占建筑物消耗總量的30%。傳統(tǒng)建筑物所用材料均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)雖然保溫以及隔熱效果均較為良好，但容易縮減外墻使用時間，對高層建筑物而言并不利。故而，為確保外墻保溫以及隔熱效果，并盡可能降低自身重量，圍墻填充材料應(yīng)以質(zhì)地輕便的材料為主。以我國呼和浩特部分地區(qū)為例，其在設(shè)計建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)過程中，使用了外墻內(nèi)保溫這一技術(shù)，或是利用石材干掛外立面。建筑物窗戶所用的玻璃以中控Low-E為主要材料，屋面則選用將擠塑板作為保溫層的倒置式屋面技術(shù)。如此一來，不僅可以保證高層建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時也能有有效降低能源材料的消耗。

結(jié)語：

如今，社會各個行業(yè)均茌提倡節(jié)能減排，建筑行業(yè)也不例外。我國高層建筑物數(shù)量逐漸遞增，所消耗的能源數(shù)量也不斷增加。若設(shè)計人員不對其進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，將造成極為嚴(yán)重的能源浪費問題，對城市環(huán)境也是極為嚴(yán)重的污染。由此可見，低碳環(huán)保是未來高層建筑物發(fā)展的主要趨勢，以便保護(hù)建筑物周圍環(huán)境，提高居民的生活質(zhì)量。