低碳设计下高层住宅建筑设计探析

2022-09-21 16:37:15 来源:写作指导

低碳设计下高层住宅建筑设计探析

【摘要】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

0引言

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%[1]。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。

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。

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60~80m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,如图1所示。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5~10K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[3]。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

[1]宋金昭,翟佳瑶,王晓平,等.基于系统动力学的城市住宅碳减排潜力研究:以西安市为例[J].重庆理工大学学报:自然科学,2019,33(8):213-221.

[2]刘德建.低碳节能建筑设计和绿色建筑生态节能设计研究[J].建筑技术开发,2020,47(19):141-142.

[3]周建波.低碳概念下建筑设计与室内外环境融合分析[J].工业建筑,2020,50(8):211.

作者:金艳 杨先瑞 单位:云南省设计院集团有限公司