张晨霞
(基准方中建筑设计股份有限公司太原分公司，山西 太原 030000)
目前，低碳设计理念正在逐步融入人们的日常生活，随着建筑设计的发展，建筑低碳理念已然成为未来发展的趋势[1]。低碳节能理念就是利用最低的能源，获得最大的利益，同时也将对周围的环境造成的损害和污染减到最低[2]。低碳建筑是指在建筑材料和装置生产、施工制造以及在建筑物应用的全部生命周期内，降低使用化石燃料总量，以提升生产效率，并使CO2排放量有效降低。在全国CO2排放总额中，建筑所产CO2量几乎超过了50%，这一比率已经大大超过了交通运输与制造业等领域，所以为建筑节能减排是低碳节能中的重要一环。在推行绿色低碳的建筑设计理念的同时，还必须采用现代的科技手段，利用不同的资源，以增加使用效率，尽可能减少对生态环境的影响，从而改善房屋的品质，为人们营造一个舒适的居住空间。
1.1 高层住宅建筑设计中对低碳节能理念的运用情况
由于环境危机和能源危机的双重影响，许多国家都在加速发展节能型住宅。21世纪，以可持续发展概念来界定的低碳住房，旨在为居民创造更美好的生活空间和生活方式[3]。目前，相关部门已发布《建筑节能与可再生能源利用通用规范》，自2022年4月施行。针对国内建筑业的发展现状，对能耗水平要求不断提高，明确了碳排放强度，加强高层住宅建筑设计对低碳节能理念的运用势在必行。作为建筑师，应当重视在高层住宅建筑设计中低碳节能理念的运用，利用可再生的资源，采用节能建筑环保材料等相关措施，改善建筑质量，打造一个舒适的居住环境。
2.1 生态原则
在建筑物的设计中，应当优先考虑太阳光、地热量等可再生资源，尽可能把建设余电和废热加以再利用；
在人工照明中，尽可能多地引进自然光，就是在选用灯具和照明光源的过程中尽量考虑产品的耐久度和高效程度；
在改变建筑的供热环境的过程中，必须结合能源供应要求的实际需要，做好供冷、暖方面的可行性选择；
注重对房屋周围的环境管理，保证房客在入住过程中阳光通风情况良好。
2.2 无公害原则
建筑材料的使用，是造成环境污染的一个主要原因。因此，在进行住宅建筑设计时，应从不同的建筑材料中选择合适的材料，以达到改善节能效果的目的。在此期间，必须严格遵守无公害的方针，避免因污染而造成的危害，所选用的建材不能释放诸如甲醛之类的致癌物。
2.3 节约美观原则
首先，我国的可持续发展面临着严重的问题。要想减少建筑施工成本，提高建筑施工的环境效益，必须采用各种建筑施工方法，提高建筑施工的材料利用率，降低各种物料用量。其次，在低碳设计中也要注意审美的基本原理。建筑美学是居住建筑的主要组成部分之一。建筑师必须勇于突破传统的建筑形式和方式，采用新颖的节能环保的设计理念，给人们带来最好的视觉和心理上的享受。
3.1 利用可再生的资源
建筑师不仅要注重造型和设计，还要考虑到周围的地质条件、气候条件、水文条件等因素，利用各种先进的技术手段。高层建筑中利用可再生能源所使用的数量很少，且适应性也较差。因此能够很简单地使用地源热泵、太阳能专用热水等。但只有少数在裙房和少数楼层应用。大型高层建筑使用的可再生能源技术并非特别有利，但也可能少部分可以利用，而大中型高层建筑所能使用的可再生能源技术则包括。
1)裙楼屋顶使用的太阳能热水系统：主要使用在商业办公一类建筑物，其生活热水供应量较小，因此可大大减少集热板的铺设。
2)地源热泵技术：可根据桩基埋设土壤换热器，可解决埋管铺设面积不足的问题。可以在裙楼使用，或是使用于冷辐射吊顶。
3.2 采用节能环保建筑材料
3.2.1 环保墙体材料
目前市场上有一种新型A类不燃性无机活性墙体保温材料，是一种环保节能的墙体保温相变节能主产品，具有保温、隔热、防火、轻质、隔音、防水、抗裂、抗空鼓、抗脱落等多种性能。冬季可提高室内温度6～10℃，夏季可降低室内温度6～8℃。并达到国家节能75%的要求。
3.2.2 环保墙面装饰
草壁纸、麻壁纸、纱壁布等产品具有保湿、驱虫、保健等多种功能。防霉壁纸经过化学处理，消除了空气潮湿或室内外温差大时的发霉、起泡、发霉现象，表面柔软，透气性好。
3.2.3 环保管
与镀锌钢管相比，环保型塑料给水管具有对人体无害、耐腐蚀、导热系数低等优点，受到人们的青睐。塑料金属复合管是替代金属管的高科技产品。它的内层和外层由高密度聚乙烯制成，中间层由铝制成。它兼具塑料和金属的优异性能，不生锈，不污染环境。
3.2.4 环保涂料
海苔泥，是一类主要由海苔矿物所组成的粉状装饰水泥涂料，绿色无光污染，功能有呼吸调湿、吸声减燥、墙面自洁、隔热、降低光污染等多种功能。它是乳胶漆、壁纸等普通建筑材料无法比拟的，象征着建筑材料的发展。
3.2.5 环保照明
光导照明系统的工作原理是通过照明装置收集室外自然光并引入系统。漫反射器经过光导装置的强化和高效传输后，将自然光均匀地引入室内任何需要光线的地方。从黎明到黄昏，即使是雨天或阴天，照明系统引入房间的光线仍然非常充足。
节能环保建材行业具有很大的政策优势。目前，国务院和联合国都在倡导绿色建材，并相继出台了相关优惠政策。节能环保建材的原料来源广泛，价格低廉。与传统的原材料相比，不会出现断货和物流成本高的问题。节能环保建材价格便宜，但质量一点也不马虎。使用寿命一般比传统工艺要长，最重要的是不用担心产品有什么不好的副作用。市场空间会越来越大。目前，大型房地产开发商越来越重视节能环保材料的供应和使用。需求供不应求，城市扩张、改造、农村发展都是市场开放空间。
在节能型住宅的设计与施工中，除了要大力推行节能、节能的施工材料外，还要考虑到该地区的气候、地理环境等因素，确保住宅的规划与设计的科学性与合理性，特别是采取适当的设计，为人们营造节能、舒适的生活环境，真正打造出低碳建筑项目。
4.1 建筑朝向
在低碳居住设计中，要对该地区的气候和环境进行调研和研究，对当地的阳光状况进行详尽的了解，并对房屋的位置和方向进行适当的规划，确保了所有的高层建筑都有充足的日照。为了确保建筑的朝向设计，在选择居住时要充分考虑到周围的环境因素，防止盲目增大房屋的体积，从而降低日照时间和光照的强度。在某一区域，即使是同一栋房屋，由于其朝向的差异，其日照和热量损耗也各不相同，因此，在选择房屋的方向时，必须考虑当地的气候环境和日照条件。通过对区域的日照高度角度的分析，确定了日照声的区域，确定了方向的合理，并适当增大了朝南的窗口。另外，向东和向北的窗子的面积也要相应地减小，这样可以最大限度地利用太阳能。
4.2 建筑体型
在高层住宅建筑中，围挡墙的能量损耗是相当大的，约占到了总能源消耗的25%，暴露在外的区域会增加其能源消耗。住宅的外形尺寸对它的暴露面积有很大的影响，而体积系数越大，它的能量消耗越大。由于圆锥体的圆周长度小，可以有效地减小暴露区域，因此，许多外国的高层建筑都是使用这种形式的。所以，在高层住宅的结构形式上，应该尽可能地简化其外形形态，以降低能量损耗。
4.3 平面设计
4.3.1 平面开口设计
在高层住宅建筑中，其内部的空气流通与整体的开放空间有着紧密的联系。住宅建筑中的南向开放部位会对室内的通气有很大的影响，所以应该提高其开放面的通透度；
这样就可以在房间里产生一股气流。在南、北方向上，若有一条通道与其平行，在一条线上，可以使空气呈线性的流向，其他的偏移方向上的流速相对较低。然而，以上结构形式虽然可以明显提高穿堂空气的强度，但其内部的空气流动却不均衡，从而会对室内的舒适性产生不利的作用；
特别是在夏天，应该尽可能地保证房间里的空气流通，这样才能让风能更好地促进室内的空气流通。在平面位置，风向和进风口、出风口位置不能在同一轴上，这样就可以在室内产生一个稳定的空气流动，从而使空气在房间中的扩散和分布更加均匀。
4.3.2 平面体形设计
利用自然资源通风是实现节能的最佳方法，所以在设计建筑物朝向时应充分考虑到这一点，将建筑物大立面应面向夏季主导风向，小立面对着冬季主导风向，使建筑表面形成足够的压力差，以便在开启窗户后形成穿动气流，可以有效改善室内空气质量。
4.3.3 平面区域的合理划分
在我国许多地区，居住建筑在夏天的时候会出现大量的能源消耗，为了降低室内的温度，必须确保自然的通风，最大限度地降低空调机的能源消耗。室内隔板的平面布置方式会对室内的空气流通有很大的影响[4]。
4.4 剖面设计
长期以来，人类始终把使用自然通风方式视为创造良好居室条件的重要手段。而建筑物内自然通风的获得则大多依托于建筑设计平均风压这一关键因素。风洞试验结果表明，当风面向房屋所刮来时，在对房屋遮挡的作用下，就会在房屋迎风口一侧产生正向压强；
与背风一侧所造成的负压强间的差额推动空气流动，因而获得一定的通风作用。
对大多数高层建筑来说，由于具有较长的通风路线，这样所产生的空气阻力也就比较大，因此单纯地使用风压以及热压并无法达到实际要求，而针对这些状况，通常都会选用机械辅助式的自然通风系统，通过室内空气循环途径加上适当的压缩空气处理方法和机械辅助效果，达到高层建筑通风目的。
4.5 立面设计
首先，采用立面颜色设计。在高层住宅的外立面上，可以采取立体的绿色设计。例如，可以在墙体上设置种植台、花架等，配合墙壁的装饰，提高景观的效果；
还可以设置自动喷洒装置，以形成绿篱，并在框架与墙壁之间的空气相对而言较为潮湿；
在提供良好的空气流通环境的前提下，可以起到遮阴作用。科学合理地利用当地的自然环境和地理环境，能够进一步确认高层建筑与各种外部因素之间的联系，从建筑布置、建筑朝向、道路交通、相邻建筑、绿化布置等方便展开设计分析，进一步提升高层建筑立面组织设计合理性。在进行方案设计时，应充分考虑城市周围的环境，对高层建筑整体的造型、立面风格、色彩等进行科学规划，使建筑整体风格与功能与城市的主环境协调一致。
其次，室外幕墙遮挡。夏天高温会对高楼的遮挡效应产生很大的作用，因此，在外立面的设计中，宜选用遮阳部件，并充分利用其对室内的透气效应，以防止太阳直接照射，防止大量的热传导进入到室内；
并起到了墙壁的遮阳作用。因此，在高层建筑的外立面上，可以采取窗户遮阳、阳台遮阳等建筑形式的设计。
再次，竖向通风结构。自然通风对高层住宅的耗能有很大的影响，当其具有良好的自然通风性能时，可以将其排出体外，使其达到更好的居住环境。因此，在建筑设计中，在场地规划、建筑布局、平面设计等方面，都要注重加强自然通风的导向，并在建筑的立面设计中加以强调，也可以采取导风的方式，例如在建筑的正面进行开口处理、设置导风器等[5]。
综上所述，过去在进行建筑设计时，过分强调居住空间的舒适性和美感，而忽视了对环境的保护。在我国住宅项目建设中，为了提高建筑的能源效率和环境保护效率，必须在高层住宅结构设计中引入低碳概念，以推动建筑业绿色发展。在实际的工程设计中，要按照节能减排的设计理念，不断地进行建筑设计改造，并运用各种节能技术，提高施工品质，保证施工项目达到安全标准，推动施工企业朝着高质量发展。为此，必须大力推广高层住宅建筑设计中对低碳节能理念的运用，加大环保建材的使用力度，为人们营造一个舒适、安全、环保的居住环境。
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