高層住宅建筑設計中的綠色建筑設計

陳鵬（中海宏洋地產（銀川）有限公司，寧夏銀川750002）

隨著我國經濟不斷發展，加快了城市化進程，城市土地資源有限，人口增長卻愈發迅速，導致其不堪重負，需發展垂直空間，高層住宅建筑規模及數量也隨之提升，不僅可提高土地利用率，還可豐富城市景觀。但是，高層住宅自身具有特殊性，對于周圍環境、人們行為、心理及生理等方面均具有一定影響，應當從綠色建筑設計角度出發，完善住宅建設設計方案，將高層住宅實用與社會價值充分發揮出來。

1 綠色建筑設計概述

1.1 理念

綠色建筑設計特點在于其中融入了環保理念，基本思路是結合地區不同生態環境，合理應用建筑學、生態學及節能減排技術等，盡量避免建筑破壞周圍環境，以達到降低能耗、節能環保的可持續發展效果[1]。綠色建筑設計能夠讓人們擁有適合、健康的空間，實現建筑與自然的和諧統一，傳統建筑設計主要遵循舒適、耐用、實用、經濟這四個原則，綠色建筑設計則是以此為基礎的擴大與補充，通過有限資源保護使用者健康。

1.2 原則

人們在進行綠色建筑設計中，應當遵循設計原則，以此開展工作，原則主要有以下幾點：

a.區域性原則。在綠色建筑設計中，工程人員需仔細勘察施工現場情況，分析建筑所在地區經濟、資源分布、自然條件及文化特點等，以此設計出與當地經濟、社會相符的綠色建筑。

b.協調性原則。實際設計中綠色建筑將會涉及諸多學科內容，需合理應用多樣化專業知識共同完成該設計任務，學科與專業之間相互影響，互有聯系，人員在應用過程中需從多方面出發考慮整體設計有效性，避免出現專業難以協調的問題。

c.環保性原則。建筑工程施工中，不可避免會破壞周圍的環境，設計中需對該方面因素加以考慮，在提高建筑質量的同時盡量保護周圍環境與生態系統。如若破壞了施工環境，則需要提出修復解決方案[2]。

d.經濟性原則。設計綠色建筑需選擇經濟性工程技術，比較建筑功能應用與成本的合理性與性價比，以此設計出低成本高質量的施工方案。

e.健康性原則。高層建筑目的在于為人們工作與生活提供基礎性需求，使其能夠舒適健康的生活其中，設計中室內環境包含諸多因素，如溫濕度、空氣質量、采光、通風度等，施工設計需對室內環境加以考慮，以滿足人們需求。

2 工程概況

某高層住宅樓位于合肥市，全年氣溫變化為春秋溫和，冬冷夏熱，屬亞熱帶濕潤季風氣候，項目總占地面積175421㎡，高為478.5m，由裙樓、地下空間、塔樓構成，呈簡約的建筑風格。所在地地塊獨立、地勢平坦，用地情況良好，周圍生態環境自然。項目結合當地經濟、環境、資源及氣候特點，采取綠色設計方式，達到綠色一星級要求。住宅內部采取外環行車道+步行敞開空間的交通系統，以免人車混雜，提高了社區環境質量。在居住區除了主干路車行外內部道路均步行，以免人車混行，從北側車輛進入住宅區，環形車道路行時，車流不穿過住宅步行空間，南側設置步行出入口，借助步行達到與住宅區、景觀相連，構成步行系統，不受外部干擾，豐富了景觀變化。

3 綠色建筑設計措施

3.1 圍護結構設計

高層建筑墻體作為主要圍護結構，具有保溫作用，圍護結構通常情況分為內保溫與外保溫，前者為墻體內側保溫材料，后者為墻體外側保溫材料。在設計過程中，需注重處理工程圍護結構細節，避免出現溫度不足，內部熱量流失問題。人員在設計中需應用合理填充材料，包含附屬構件、墻體縫隙、住宅熱橋等，且密閉處理樓板縫隙、玻璃幕墻與建筑門窗[3]。本次工程中，建筑朝向為南向，住宅樓約為18～33層，18層住宅系數為0.38,33層系數0.39，超過0.35符合建筑節能設計要求。在設計過程中，采取外墻外保溫，材料選用無機輕集料保溫砂漿，平均傳熱系數為1.25W/（㎡·K）、1.47W/（㎡·K），均在1.5W/（㎡·K）以下，屋頂材料選用聚氨酯硬泡沫塑料，平均傳熱系數、住宅朝向窗墻比、屋頂傳熱系數滿足綠色建筑設計要求。

3.2 應用自然風

綠色建筑節能設計中，為滿足民眾居住環境需求，需將自然風作用充分發揮出來，結合不同季節風速與風向，合理規劃樓房與建筑物間距，控制改變自然風向，增加夏季自然風流通面積與流量，以免冬季自然風對建筑直吹[4]。并且，可采取風力發電方式，減少建筑能耗，使用清潔能源，應用該節能方式的依據在于有效風能密度超過200W/㎡，具備自由使用建筑設備層空間，地上風速超過地面風速，則可達到良好風力發電效果。本次工程中，在建筑中進行5個通風夾層設置，層高4.5m，采取渦輪機組，直徑控制在4m以內，單機組發電約為2kW，夾層實際發電符合60kW需求，部分條件下可實現雙向發電，功率確定為40kW。具體方案設計中，角部風速較大，作為機組布置首選，核心筒為中心開設若干角部口，占據立面25%，每個位置設置機組10臺。在儲電方式中，采取蓄電池組，增加工程總投資，采取自動控制與并網保護裝置，以免并網受到回流干擾。為提高視覺效果，屋面頂部應用現實結合方式，外立面凸顯機組設備，夾層機組注意隱蔽，設置貫通處理，引入自然風至夾層。但是，在自然風應用中齒輪組嚙合可能發生嘯叫與噪音，摩擦碰撞還會導致齒輪體振動，可在基座設置彈簧減震，而實際風速如若超過機組工作能力，可自動切斷停止工作，以錯落形式排布機組，減小風速，控制嘯叫，以免影響居民居住舒適度。

3.3 優化采光效果

本工程為達到優化采光效果，一方面在塔樓部分朝向設置可呼吸式幕墻，安裝活動百葉簾，1～14層應用中控玻璃和活動百葉窗[5]。在百葉窗全關閉下，SC超過0.25，全收下SC超過0.6，氣流組織應用外循環方式，內層設置中空高透玻璃，外層設置鋼化玻璃，百葉窗為從上至下控制，采取導軌式軌道，即便有氣流也能夠保證穩定，必要時可利用反光板進行室內采光，廊道寬度為60cm～100cm。另一方面，建筑設計中中庭頂部進行開窗，采取自然采光結合自然通風模式，不僅可滿足采光需求，還能借助室內外風壓差與熱壓實現自然通風，調節熱環境。按照《建筑采光設計標準》，計算分析不同材料光學性能參數，不同樓層平均采光系數3.63%～5.10%，均超過2.2%，與設計需求相符。并且，在地下車庫中應用采光井通風采光，減少車庫能耗，根據建筑特點進行入戶光源設計，提高空間開闊度。采光井設置在地下車庫車道上，每隔300m即進行采光井設置。

3.4 雨水綜合利用

高層住宅建筑對于用水量具有較大需求，供水程序與系統較為復雜，所在地擁有充沛的自然降水，雨水可為室外綠地、室內花園等灌溉[6]。因此，本工程將雨水充分利用起來，收集雨水方式是在建筑里面通過導水槽收集，分區線中借助收集入口引雨水至室內，處理收集雨水后，直接在室外綠地、室內花園應用。此過程中，收集路線是先劃分建筑為兩個區，上區收集雨水至處理間，下區則收集雨水至儲水間，通過泵機向中層處理間傳遞，占地面積20m2，儲量10m3，還需在下層進行儲存間8㎡設置。

3.5 垂直空間處理

高層住宅能夠容納諸多居民，如同被盒子罩起來的小型城市，鄰里住戶超過100戶，則彼此僅有空間聯系，缺乏社會性質交往，體現出人際疏遠現象。本工程中考慮住戶數量與公共空間關系，結合單元將部分樓層打通作為單獨空間，分解公共空間劃分高層住宅為不同組團，使其具備相應公共空間，將整體住宅居民分散，容納居民數量較小，通過氛圍烘托、空間在設計的方式強調組團向心力與特色，可通過小范圍區域組織人們活動，增強其歸屬感，加深人們了解。并且，住宅不僅是遮風擋雨的地方，也是休憩交流、舒緩壓力的場所，部分住戶希望能夠在住宅內設置交流平臺，添加休閑場所，可提高環境治理效果，將自然風與陽光引入室內，創造綠色場所。工程住宅遠離地面，減少了老人與兒童活動空間，多數居住在住所內，為考慮資源共享，則設置自然休閑共享空間，借鑒天津水木天城、深圳擎天華庭等，設計入戶花園與空中花園。

3.6 加強綠化處理

綠化對于環境具有重要意義，能夠改善小氣候、降低噪音、防風固沙、調節溫度、凈化空氣等，不同氣候條件、綠化方式與密度，其效果也有所不同，通常周圍建筑綠化后能夠降低室內溫度1℃～2℃，可解決熱島效應。本工程中，建設高層綠色花園，夏季通過綠化陰影與自然風改善熱舒適度，通過墻體與屋頂綠化方式，屋頂溫度可降低15℃，室內溫度能夠降低2.2℃，考慮后期綠化運作問題，如施肥系統、永久應用花盆、自動噴灌，在陽臺欄桿預設PVC管線為綠化提供養料與供水，先將其嵌入至混凝土地板，在大樓中混合儲存養料與水，借助傳送系統維持植物生命。

4 結語

綜上所述，高層建筑擴大了空間利用率，節省了土地資源，盡管對城市化發展貢獻巨大，卻也帶來了城市環境問題。因此，在高層建筑設計中，應當結合實際情況，通過設計圍護結構、應用自然風、優化采光系統、綜合利用雨水、處理垂直空間及加強綠化的方式，提高建筑生態環境質量。