淺談綠色建筑設計在高層民用建筑設計的應用

趙芳

（貴州省安順市規劃設計院）

前言

綠色建筑指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源，包括節能、節地、節水、節材等，保護環境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑物，針對綠色建筑進行的設計被稱為綠色建筑設計。20世紀中期以來，隨著民眾對居住環境要求的提高、對污染控制的重視，綠色建筑設計逐漸引起重視，分析高層民用建筑中的綠色建筑設計意義突出。

1 綠色建筑設計原則

1.1 降低能耗

綠色建筑設計的基本原則是降低能耗，我國各行業全年的總能耗中，有約35～40%是投入到建筑領域中的，針對建筑能耗研究控制方案是多年來各界共同關心的焦點。以常見的裝配式建筑結構為例，在高層民用建筑中，裝配式剪力墻已經得到了一定程度的應用，該墻體的性能與常規剪力墻相近，當存在室內二次裝修需求時，只需拆解墻體，重新裝配即可，免去墻體建設中水泥、水、骨料的二次消耗，能耗降低作用明顯。

1.2 控制污染

建筑工作中的污染包括直接污染和間接污染，直接污染如粉塵、揚沙等，間接污染包括使用電力導致的煤炭消耗、水泥生產帶來的化學污染等。綠色建筑設計理念的提出，最初正是為了應對污染問題。以間接污染的控制為例，20世紀中后期，德國學者針對材料的回用進行了分析，學者選取了混凝土殘渣，將其作為骨料制備了新的混凝土，經開放性實驗，新混凝土的剛度滿足建設要求，推廣使用后，水泥消耗量得到了降低，污染借此得到間接控制[1]。

1.3 發揮長期價值

綠色建筑設計的原則之一是各類理念在應用后能夠發揮長期價值，在此理念下，英國學者于20世紀70年代設計了雨水循環系統。雨水循環系統可以在高層民用建筑施工過程中收集雨水，用于施工作業，施工完成后，收集所獲的雨水也可以用于草坪灌溉或者車輛清洗，實現了水資源的長期節約。雨水循環系統借助較大的蓄水池和耐腐蝕管道（一般為復合材料）收集自然降水，使用時通過離心泵提供動力，只需少量能耗就可以利用雨水進行作業，目前已經得到了廣泛應用。

2 高層民用建筑設計中綠色建筑設計的應用

2.1 水循環系統

高層民用建筑設計中，綠色建筑設計理念的應用十分常見，水循環系統是其中之一，除去上文所說的雨水循環系統外，我國廣東等地近年來發明了閉路水循環空調系統，也能夠實現長期節能。多層建筑中，閉路水循環空調系統與常規空調是一起使用的，起到輔助降溫作用。一般在每一層的天花板和上一層樓體之間的夾層中，應用重量較輕的復合材料管材鋪設10～30m不等的單路水循環系統，所有管道取弧面設計，整體呈現“蚊香狀”，以降低水流阻力，之后向管道中注入70%體積的水，并將管道與空調動力系統連為一體[2]。夏季來臨時，建筑內的人員啟動空調，空調的內置動力系統會向閉路水循環系統提供少量動能，使水開始循環流動，利用水熱容量較高的特點，對室內進行輔助降溫。從節能效果上看，閉路水循環空調系統在20℃制冷要求下，每小時能耗僅相當于2P常規空調的92.1%、相當于1.5P空調的89.2%。

2.2 材料回用

民用建筑對建筑材料往往不存在特殊要求，很多廢舊材料可以用于新的高層民用建筑建設，較為典型的包括混凝土骨料、木料以及金屬材料等。混凝土碎片可以在破碎加工后作為新混凝土的骨料，我國目前已經推行了該技術。木料的二次應用始于20世紀中后期，此前德國習慣使用原木制作家具，森林資源保護漸漸得到民眾重視后，德國科學家遂研發了復合板材技術，將一些廢舊木料進行破碎處理，干燥、機械壓縮、表面打磨，作為“人造板材”使用。該技術于20世紀后期傳入我國，并得到了推廣應用。

2.3 保溫設計

保溫設計在現代建筑中應用廣泛，尤其在北方地區，復合材料的應用能夠降低熱量散失率，確保室內溫度維持在較高水平，從而降低取暖所需能耗，是一種較為典型的綠色建筑設計。目前常用于高層民用建筑保溫設計的是苯復合材料，可以設計在建筑圍護結構的夾層中[4]。研究人員曾對我國河北某地進行過調查，結果上看，當地81%以上高層民用建筑在圍護結構中應用了苯復合材料作為夾層，保溫效果也較為理想。應用了苯復合材料的建筑，每立方米空間在1h內散失的熱量僅為14.4J，而同等空間下，混凝土結構和磚瓦結構分別散失152.4J、157J熱量。一棟7層高的民用建筑（28戶），全部應用苯復合材料作為圍護結構夾層，每年可實現節煤50t以上。

3 應用實例

3.1 工程概況

工程位于我國遼寧省沈陽市某地，設計高度33.7m，共10層，建筑占地面積1409m2，建筑總面積18714m2（含兩層地下室）。由于當地處于北方，冬季溫度低，夏季存在降溫需求，為實現綠色理念，施工作業開始前進行了綠色建筑方案設計探討。

3.2 綠色技術應用方案

方案討論的核心內容較多，包括圍護結構設計、材料使用、節能措施、污染控制四大方面。維護結構上，施工方出具了3套方案，建設方組織專家小組進行了分析，綜合當地冬季平均溫度（-11℃），對所需苯復合材料厚度進行計算，最后確保為單夾層設計，厚度為8.1cm，滿足保溫需求的同時，不會造成材料浪費。材料上，由于工程為老舊小區改造，大量應用了二次材料，包括混凝土再生骨料、復合板材等，僅材料回用一項即實現資金節約57.1萬元。此外，工程主要使用速生林木材。節能措施上，工程建設了雨水循環系統，并與物業公司達成協議，該系統在施工完畢后由物業接管，施工工程中，由于當地降水較少，未能發揮突出作用，累計節水為1.9t，但可以為后續物業工作提供幫助，發揮長期價值。污染控制上，在滿足施工需求的情況下，選取小功率機械設備，同時盡量選取上午9～12時，下午13～16時進行施工，避免噪音污染問題，體現了立體化的綠色建筑設計理念。

3.3 應用探討

本次施工中，電能、水資源以及材料等各項作業均應用了綠色建筑設計，資金投入較預算額降低71.2萬元，施工過程中的社會影響也得到了有效控制，沒有出現擾民投訴問題。由于方案推行前經過了反復論證，因此可行性較高，施工過程中也沒有出現返工重新建設的情況，綠色建筑設計理念的優勢得到了突出體現。

4 總結

通過分析綠色建筑設計在高層民用建筑設計的應用，了解了相關理論內容。綠色建筑設計是一種現代建筑設計理念，其基本原則包括降低能耗、控制污染、發揮長期價值等。高層民用建筑設計中的綠色建筑理念體現在水循環系統、材料回用、保溫設計等方面，現有工程實例證明了相關設計的可行性。后續工作中，也要求施工單位重視綠色建筑設計理念的應用，提升整體建設水平。

[1]沈中偉，袁紅.城市交通綜合體地下空間綠色建筑設計方法研究概論[J].西部人居環境學刊，2017，32（06）：1～4.

[2]蘇 媛，馮偉杰，范 悅.基于綠色建筑理念的建筑設計教學探索與實踐——以2015年臺達杯國際太陽能建筑設計競賽獲獎作品為例[J].建筑與文化，2017（05）：106～108.