高層建筑被動式生態(tài)化設計策略淺析

郭慶

摘? ? 要：現(xiàn)代城市建設發(fā)展過程中高層建筑數(shù)量的不斷增多，雖然滿足了城市經(jīng)濟迅速發(fā)展的要求，但是由于高層建筑在建設的過程中不僅需要消耗大量資源，而且對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。因此，加大高層建筑生態(tài)化設計的研究，已經(jīng)成為了社會各界廣泛關(guān)注的焦點。

關(guān)鍵詞：高層建筑;生態(tài)化設計;被動式

1? 高層建筑的生態(tài)化設計

所謂建筑生態(tài)化設計指的就是站在生態(tài)圈能源資源循環(huán)利用的角度上，分析和考慮建筑全生命周期的能源和資源消耗量，將降低建筑全生命周期內(nèi)的資源浪費和生態(tài)破壞作為首要目標。目前，我國高層建筑常用的生態(tài)化設計策略主要有以下幾種：首先，主動式生態(tài)設計策略。這種生態(tài)設計策略實際上就是采取增加集能設備的方式，提高太陽能等能源的利用率，補充建筑物運行過程中的能源消耗，從而達到間接降低建筑能耗的目標。但是由于主動式生態(tài)設計策略在實際操作的過程中，不僅需要投入大量的設備和資金，同時設備在安裝維護過程中也會消耗大量資源，因此這種生態(tài)設計策略顯然無法滿足建筑生態(tài)化設計的要求。其次，被動式生態(tài)設計策略。被動式生態(tài)設計策略主要是通過非機械設備干預的方法降低建筑物的運行能耗。一般情況下，高層建筑中應用的被動式生態(tài)設計策略，主要從場地設計、建筑單體等幾方面進行。在這其中場地設計則主要包括了場地選址、建筑總體布局、水體利用、植被調(diào)節(jié)場地微氣候等幾方面。建筑單體設計則指的就是建筑形體、平面布局、中庭設置、維護結(jié)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容。

2? 高層建筑被動式生態(tài)化設計策略

2.1? 高層建筑被動式生態(tài)設計中形體設計

形體設計是當前高層建筑設計中常用的一種降低建筑能耗的設計手段。一般情況下，設計人員在運用這一設計方法時，主要是通過合理設計建筑形體的方式，增強建筑自然通風和采光效果，從而達到提高建筑綠色節(jié)能效果的目的。比如，倫敦的瑞士再保險公司采用的紡錘狀建筑形體設計方式，不僅實現(xiàn)了將建筑周圍氣體順暢通過建筑物的目的，避免了氣流因為建筑阻擋產(chǎn)生強風情況的發(fā)生，提高了建筑室內(nèi)的通風效果。而且這種紡錘式的建筑外形設計方式，降低了太陽光照射建筑的面積，最大限度的減少了建筑室內(nèi)對空調(diào)的依賴性。

2.2? 高層建筑被動式生態(tài)設計中核心筒位置設置

高層建筑核心筒位置布置的合理與否也是影響建筑能耗的重要因素之一，不同氣候環(huán)境下高層建筑的核心筒布置位置也各不相同。比如，寒冷地區(qū)因為需要更多日照提高室內(nèi)熱輻射量，所以，寒冷地區(qū)的高層建筑核心筒應該布置在建筑平面中心，才能盡可能的增加建筑內(nèi)部接受太陽光照付的面積。溫帶氣候地區(qū)則因為其夏熱冬冷的氣候特點，要求設計人員必須在布置核心筒時充分考慮阻擋冬季寒風的要求，確保建筑南側(cè)可以最大化的接受太陽光照射，滿足建筑室內(nèi)采光的要求。

2.3? 高層建筑被動式生態(tài)設計中立面設計

高層建筑外立面設計也是影響建筑綠色節(jié)能效果的關(guān)鍵因素之一。為了滿足建筑物冬季獲得陽光，提高室內(nèi)環(huán)境問題的要求，避免夏季陽光直射進入室內(nèi)，避免室內(nèi)溫度因為太陽光直射而增加等問題的出現(xiàn)。設計人員在進行高層建筑外立面設計時，必須同時考慮冬季得熱與夏季隔熱兩面的問題，嚴格的按照綠色節(jié)能設計的要求，才能從根本上降低空調(diào)系統(tǒng)運行的能耗。由于現(xiàn)階段的高層建筑外立面材料主要以玻璃幕墻為主，再加上這種設計方式中玻璃的施用量較大。因此，怎樣有效提升玻璃的熱工性能對于建筑能耗的降低有著極為重要的意義。比如，北京中央電視臺的新辦公大樓，在設計時采用的玻璃幕墻是低傳熱系數(shù)的Low-E鍍膜夾膠中空玻璃，這種玻璃幕墻在實際應用的過程中，不僅滿足了建筑室內(nèi)采光的要求，同時其在防止日曬以及保溫隔熱等各方面也發(fā)揮著極為重要的作用。另外，高層建筑設計中采取的雙層玻璃幕墻設置方式，也是目前高層建筑中最常用的生態(tài)化設計方法之一。經(jīng)過長期的實踐應用發(fā)現(xiàn)，高層建筑中采用的傳統(tǒng)玻璃幕墻設計方式因為隔絕了建筑與室外環(huán)境之間的空氣流通，不僅對建筑室內(nèi)人自然通風效果產(chǎn)生了極大的影響，而且這種相對封閉的室內(nèi)環(huán)境，還因為完全依靠空調(diào)系統(tǒng)，增加了能源的消耗量，對用戶的身體健康產(chǎn)生了嚴重的影響。而雙層玻璃幕墻的產(chǎn)生則為室內(nèi)適宜環(huán)境的形成提供了便利，雙層玻璃幕墻設置的原理實際上就是通過設置兩層玻璃的方式，在中間形成空腔，然后在內(nèi)外玻璃表面開設相應的通風口，確保外部空氣可以從外層玻璃孔順利的進入室內(nèi)。這種玻璃幕墻設計方式在實際應用過程中的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）內(nèi)外層玻璃間的空氣層不僅發(fā)揮了緩沖的作用，而且最大限度的降低了進入室內(nèi)氣流的強度，實現(xiàn)了建筑自然通風的目的。（2）通過在幕墻之間設置遮陽百葉的方式，不僅可以有效控制室內(nèi)陽光的攝入量，而且形成了里面造型的效果。（3）減少了鍍膜玻璃的使用量，提高了玻璃的透光率，在確保建筑室內(nèi)陽光攝入量的強項，避免了炫光現(xiàn)象的發(fā)生。（4）雙層玻璃幕墻之間的空氣層不僅具有保溫與隔熱的功能，而且還有效的隔絕了室外的噪聲，營造了安靜舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境。

2.4? 高層建筑被動式生態(tài)設計中庭的設置

高層建筑中插入中庭的設計方式在建筑綠色節(jié)能方面也發(fā)揮著極為重要的作用。中庭不但有助于建筑內(nèi)部自然通風效果的增強，而且有助于建筑室內(nèi)光照效果的改善。如果空氣吹向高層建筑時，就會因為被建筑阻擋而分散，最終導致建筑下部氣壓大于建筑頂部，此時風吹入中庭后，就會在建筑下部和頂部差利差的影像學形成內(nèi)部空氣流動的通道，也就是人們所說的風的走廊。如果建筑物初中相對封閉或者外部風力較小的狀態(tài)時，中庭則可以發(fā)揮其煙囪效應，也就是將建筑室內(nèi)的低密度熱空氣從建筑頂部排出，將建筑室外的冷空氣從建筑底部吸入建筑內(nèi)部，形成資源通風效果，從而達到減少空調(diào)系統(tǒng)使用頻率的目的。另外，由于中庭設計方式增加了建筑室內(nèi)的采光口，解決了高層建筑因為大進深出現(xiàn)的內(nèi)部采光難度大的問題，減少了人工照明的使用量，所以這種生態(tài)化設計方式，已經(jīng)被廣泛的應用于高層建筑的生態(tài)化設計中。

2.5? 高層建筑被動式生態(tài)設計中垂直綠化的應用

高層建筑生態(tài)化設計中采用的垂直綠化設計，實際上就是在建筑外墻與屋頂種植不同類型的綠植，然后利用植物覆蓋所產(chǎn)生的隔離層以及植物自私具有的蒸騰功能，減少建筑外立面的輻射得熱，從而達到改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境，降低建筑能耗的目的。為了提高高層建筑的綠色節(jié)能效果，設計人員還可以采取營造優(yōu)美景觀的方式，將人、自然與建筑緊密的融合在一起，增加建筑的生態(tài)化程度，從而達到有效改善城市環(huán)境的目的。設計人員在進行高層建筑垂直綠化設計與屋面綠植種植時，還可以采取與都市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的方式，在氣候條件允許的地區(qū)種植農(nóng)作物，這種設計方式不但達到了減少熱輻射的目的，而且獲得了相應的農(nóng)產(chǎn)品，促進了城市生態(tài)化程度的全面提升。

3? 結(jié)語

總之，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，現(xiàn)代城市在建設的過程中，高層建筑的數(shù)量和規(guī)模也呈現(xiàn)出迅速擴大的發(fā)展趨勢。但是由于高層建筑對生態(tài)環(huán)境的影響極大，所以，設計人員必須嚴格的按照生態(tài)化設計的理念開展高層建筑的設計。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建筑設計的思路，站在被動式設計理念的角度上，嚴格的按照間節(jié)能降耗生態(tài)目標的原則和要求開展高層建筑的設計工作，才能在有效減少高層建筑全生命周期能源消耗量的基礎(chǔ)上，推動建筑設計工作向綠色可持續(xù)方向的穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻：

[1] 王耀.高層建筑被動式生態(tài)化設計[J].城市建筑，2020（6）：42～43+46.

[2]熊康.被動式生態(tài)建筑中庭的自然通風設計策略[J].居業(yè)，2020（9）：49+53.