刘壮壮
中国建筑第二工程局有限公司华东公司 上海 200000
摘要： 在城市碳排放问题日渐严重的情况下，建筑、交通等产业势必要向低碳化的方向发展。根据联合国IPCC组织发布的报告可知，城市住宅能源需求占全球能源需求的67%以上，产生的二氧化碳排放量超出全球排放量70%。因此在高层住宅建筑设计中，还要加强低碳设计理念的运用，以便通过节能减排设计促进城市环境的改善，满足住宅建筑可持续发展需求。从系统分析角度对低碳设计理念下住宅建筑设计技术体系展开研究，能够为建筑的低碳化发展指明方向。在此基础上，结合高层住宅建筑设计实例，从屋面节能、外墙保温等多个角度对低碳设计理念运用方法进行探讨，为类似工程的建设提供参考。
关键词：低碳设计理念;高层住宅;建筑设计;
1 低碳住宅技术体系分析
运用低碳设计理念实现住宅建筑设计，还要从建筑整体结构构造设计角度出发，降低建筑物能源消耗和污染排放，使建筑内外环境得到改善。将低碳自然住宅系统设计当成是前提进行主要技术体系构建，可以得到表1。遵循低碳住宅设计原理，在建筑各部分构造设计中对各种科技手段进行运用，能够使建筑与环境较好地结合在一起，通过相互作用减少污染和能耗，继而使低碳住宅维持平衡运行。
表1 低碳住宅主要技术体系
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2 基于低碳理念的高层住宅建筑设计实践
2.1 工程概况
瀛景·国际康养社区二期项目位于玉溪市江川县，总建筑面积约39.45万m2，用地约17.17万m2。大部分建筑属于高层住宅，高度在60～80 m范围内，建筑层数在20～25之间。所在地区为低维度高原山地季风气候，全年平均温度达到15℃，气候温和，无酷暑寒冬。在项目设计上，强调通过低碳环保设计营造舒适建筑内外环境，做到“恒温恒湿”，体现现代生活方式。按照设计要求，需要打造空中花园。作为在建筑顶部、墙体、阳台等位置实现园林景观设计的一种低碳技术系统，空中花园采用全新立体绿化技术，能够起到降温、隔热等效果，同时发挥净化空气和美化环境等作用，大大提升建筑绿化覆盖率，能够为高层住宅建筑低碳设计提供新思路。通过加强采光、气流等各方面控制完成舒适、节能、环保的住宅建筑设计，确保建筑在不使用空调暖气的情况下使室温在夏季维持在22～26℃范围内，在冬季处于18～22℃之间，湿度常年在30%～70%范围内。
2.2 屋面节能设计
在高层住宅建筑低碳设计上，需要对基地太阳辐射、风、光等各种自然因素进行充分利用，使建筑与环境相协调。在屋面构造设计上，考虑到项目采用板式布局，拥有较大楼间距，日照充足，还要在屋顶设计厚保温层，并做好女儿墙的严密包裹。通过使隔热层达到地面冻土层以下，能够构成闭合保温隔热体系，减少能量流失。与此同时，为加强太阳辐射的利用，设计太阳能热水系统对建筑光热进行充分利用，达到节约能源和资源消耗的目标。结合屋面构造，还要在屋面花架上布置集热器，还应结合建筑方位将太阳能板布置在南偏东15°和45°的位置，使太阳能得到充分利用，有效满足建筑热水使用需求。水箱集中布置在屋顶，能够通过换热盘管完成二次化热。在晴朗天气，集热器接受太阳能辐射，在水温超出水箱内水温5～10 K时温差控制器将发出控制指令，启动循环水泵将热水输送到用户换热水箱盘管。采用该种设计方式，可以在屋顶种植本土植物，利用植物及其培植基质材料等发挥热阻效应，避免太阳辐射较强时屋顶有大量热量传入室内。而在屋顶布置雨水收集系统，利用存储雨水对屋顶花园进行浇灌，能够节约水资源。
2.3 外墙保温设计
运用低碳设计理念，还要做好建筑围护结构的设计，通过减少气候对墙体侵蚀使室内能源损耗得到降低。作为能耗较大的部位，外墙能耗占据建筑总能耗30%左右，具体数值主要由墙体面积决定。但通过采用保温效果好的砌筑材料和保温结构，能够避免冷桥现象的发生，使建筑热损失减少4%～13%。项目外墙系统主体为钢筋混凝土，采用保温砂浆实现饰面层处理，增强建筑保温性。在结构设计上，需要采用轻质多孔材料进行保温层铺贴，在基地上需要铺设抹面砂浆和耐碱玻纤网格布，然后利用抹面胶浆和弹性腻子进行处理，最后进行饰面层施工。高层建筑风荷载较大，外墙承受较大风荷载，导致墙体容易产生负风压。同时受材料自重作用，容易发生脱落，影响保温性能，还要补充机械固定防护措施，并做好空气对流层的布置，利用中间空气层将保温板上凝结水带走，确保保温材料维持干燥、有效。采用该种设计方法，不仅可以取得理想外墙保温效果，也能使建筑使用年限得到延长，因此能够充分体现低碳理念。
2.4 自然通风设计
项目所在地区夏季室外温度不高，还要加强自然通风设计使室内维持体感舒适温度，使建筑对空调的依赖性得到降低，满足低碳环保设计要求。结合地区风环境条件，需要使建筑主立面迎向西南面，风向以夏季风为主导，窄端切角则面向西北向。此外，每栋建筑采用双向开窗设计，使室内获得风压通风，加速室内空气流动。
2.5 门窗低能设计
在冬季寒冷季节，门窗将成为高层住宅频繁进行热交换的部位，产生的能源损失将达到维护墙体的4～6倍。运用低碳设计理念，还要使门窗能耗得到减少。在实际设计中，项目采用阻热设计方案对门窗结合空隙进行处理。如在窗框和窗洞结合位置，利用双层中空玻璃和LOW-E涂层能够形成内外双向阻隔，避免室内外热量通过门窗传递。此外，结合采光通风需求，严格按照低能耗设计标准对窗墙比进行控制，确保北向窗墙面积不超25%，东西向不超30%，南向则不超35%，从而通过减少窗子开启方向使能耗得到减少。而建筑西南面夏季太阳角度较高，阳光主要对屋顶进行照射，因此墙面还要完成大开窗设计，利用自然光加强室内照明，实现能源节约。南向房间为直射光，进入房间容易引发眩光问题，并将造成室内过热，还要选用一侧反光的单向玻璃，通过减少辐射和提供柔和扩散光线体现低碳思想。
2.6 其他节能设计
在项目设计过程中，针对挑出的阳台还要完成阳光间设计，实现被动式采暖，减少建筑能耗。冬季可以直接将阳台位置门窗打开，利用太阳辐射对室内进行加热，夜晚关闭门窗可以起到缓冲作用，使室内散热得到减少。在遮阳设计上，可以在阳台位置种植喜阳植物，并在部分通风设备四周种植半耐阴植物，遮挡阳光的同时调节周围温湿度，形成良好的环境小气候，通过降低室内制冷负荷减少能耗与污染的产生。采取该种设计方法，不仅可以达到低碳环保设计要求，也体现空中花园的层次感，增强建筑美感。此外，建筑各系统均采用隔音构造，能够使楼层间和室外的噪声得到有效隔绝，营造良好室内环境。
3 结论
在高层住宅建筑得到广泛建设的背景下，还要尽快解决建筑能耗高、碳排放量大等问题，通过运用低碳设计理念推动建筑的绿色化发展。在工程设计实践中，还要熟练掌握低碳住宅技术体系结构组成，结合实际需求对各种低碳环保技术进行运用，从而在达到工程建设质量和安全要求的基础上，实现建筑低碳环保设计，推动建筑业的高质量发展。
参考文献
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