【摘要】從系統分析角度對低碳設計理念下住宅建築設計技術體系展開研究，能夠為建築的低碳化發展指明方向。在此基礎上，結合高層住宅建築設計實例，從屋面節能、外牆保溫等多個角度對低碳設計理念運用方法進行探討，為類似工程的建設提供參考。
【關鍵詞】低碳設計理念；高層住宅；建築設計
引言
在城市碳排放問題日漸嚴重的情況下，建築、交通等產業勢必要向低碳化的方向發展。根據聯合國地址CC組織的報告可知，城市住宅能源需求占全球能源需求的67%以上，產生的二氧化碳排放量超出全球排放量70%[1]。因此在高層住宅建築設計中，還要加強低碳設計理念的運用，以便通過節能減排設計促進城市環境的改善，滿足住宅建築可持續發展需求。
1低碳住宅技術體系分析
運用低碳設計理念實現住宅建築設計，還要從建築整體結構構造設計角度出發，降低建築物能源消耗和污染排放，使建築內外環境得到改善。將低碳自然住宅系統設計當成是前提進行主要技術體系構建，可以得到表1。遵循低碳住宅設計原理，在建築各部分構造設計中對各種科技手段進行運用，能夠使建築與環境較好地結合在一起，通過相互作用減少污染和能耗，繼而使低碳住宅維持平衡運行。
2基於低碳理念的高層住宅建築設計實踐
2.1工程概況
瀛景•國際康養社區二期項目位於玉溪市江川縣，總建築面積約39.45萬m2，用地約17.17萬m2。大部分建築屬於高層住宅，高度在60~80m範圍內，建築層數在20~25之間。所在地區為低維度高原山地季風氣候，全年平均溫度達到15℃，氣候溫和，無酷暑寒冬。在項目設計上，強調通過低碳環保設計營造舒適建築內外環境，做到「恆溫恆濕」，體現現代生活方式。按照設計要求，需要打造空中花園，如圖1所示。作為在建築頂部、牆體、陽台等位置實現園林景觀設計的一種低碳技術系統，空中花園採用全新立體綠化技術，能夠起到降溫、隔熱等效果，同時發揮凈化空氣和美化環境等作用，大大提升建築綠化覆蓋率，能夠為高層住宅建築低碳設計提供新思路。通過加強採光、氣流等各方面控制完成舒適、節能、環保的住宅建築設計，確保建築在不使用空調暖氣的情況下使室溫在夏季維持在22~26℃範圍內，在冬季處於18~22℃之間，濕度常年在30%~70%範圍內。
2.2屋面節能設計
在高層住宅建築低碳設計上，需要對基地太陽輻射、風、光等各種自然因素進行充分利用，使建築與環境相協調。在屋面構造設計上，考慮到項目採用板式布局，擁有較大樓間距，日照充足，還要在屋頂設計厚保溫層，並做好女兒牆的嚴密包裹。通過使隔熱層達到地面凍土層以下，能夠構成閉合保溫隔熱體系，減少能量流失。與此同時，為加強太陽輻射的利用，設計太陽能熱水系統對建築光熱進行充分利用，達到節約能源和資源消耗的目標。結合屋面構造，還要在屋面花架上布置集熱器，還應結合建築方位將太陽能板布置在南偏東15°和45°的位置，使太陽能得到充分利用，有效滿足建築熱水使用需求。水箱集中布置在屋頂，能夠通過換熱盤管完成二次化熱。在晴朗天氣，集熱器接受太陽能輻射，在水溫超出水箱內水溫5~10K時溫差控制器將發出控制指令，啟動循環水泵將熱水輸送到用戶換熱水箱盤管。採用該種設計方式，可以在屋頂種植本土植物，利用植物及其培植基質材料等發揮熱阻效應，避免太陽輻射較強時屋頂有大量熱量傳入室內。而在屋頂布置雨水收集系統，利用存儲雨水對屋頂花園進行澆灌，能夠節約水資源。
2.3外牆保溫設計
運用低碳設計理念，還要做好建築圍護結構的設計，通過減少氣候對牆體侵蝕使室內能源損耗得到降低。作為能耗較大的部位，外牆能耗占據建築總能耗30%左右，具體數值主要由牆體面積決定。但通過採用保溫效果好的砌築材料和保溫結構，能夠避免冷橋現象的發生，使建築熱損失減少4%~13%。項目外牆系統主體為鋼筋混凝土，採用保溫砂漿實現飾面層處理，增強建築保溫性。在結構設計上，需要採用輕質多孔材料進行保溫層鋪貼，在基地上需要鋪設抹面砂漿和耐鹼玻纖網格布，然後利用抹面膠漿和彈性膩子進行處理，最後進行飾面層施工。高層建築風荷載較大，外牆承受較大風荷載，導致牆體容易產生負風壓。同時受材料自重作用，容易發生脫落，影響保溫性能，還要補充機械固定防護措施，並做好空氣對流層的布置，利用中間空氣層將保溫板上凝結水帶走，確保保溫材料維持乾燥、有效。採用該種設計方法，不僅可以取得理想外牆保溫效果，也能使建築使用年限得到延長，因此能夠充分體現低碳理念。
2.4自然通風設計
項目所在地區夏季室外溫度不高，還要加強自然通風設計使室內維持體感舒適溫度，使建築對空調的依賴性得到降低，滿足低碳環保設計要求。結合地區風環境條件，需要使建築主立面迎向西南面，風向以夏季風為主導，窄端切角則面向西北向。此外，每棟建築採用雙向開窗設計，使室內獲得風壓通風，加速室內空氣流動。
2.5門窗低能設計
在冬季寒冷季節，門窗將成為高層住宅頻繁進行熱交換的部位，產生的能源損失將達到維護牆體的4~6倍。運用低碳設計理念，還要使門窗能耗得到減少。在實際設計中，項目採用阻熱設計方案對門窗結合空隙進行處理。如在窗框和窗洞結合位置，利用雙層中空玻璃和LOW-E塗層能夠形成內外雙向阻隔，避免室內外熱量通過門窗傳遞。此外，結合採光通風需求，嚴格按照低能耗設計標準對窗牆比進行控制，確保北向窗牆面積不超25%，東西向不超30%，南向則不超35%，從而通過減少窗子開啟方向使能耗得到減少。而建筑西南面夏季太陽角度較高，陽光主要對屋頂進行照射，因此牆面還要完成大開窗設計，利用自然光加強室內照明，實現能源節約。南向房間為直射光，進入房間容易引發眩光問題，並將造成室內過熱，還要選用一側反光的單向玻璃，通過減少輻射和提供柔和擴散光線體現低碳思想。
2.6其他節能設計
在項目設計過程中，針對挑出的陽台還要完成陽光間設計，實現被動式採暖，減少建築能耗。冬季可以直接將陽台位置門窗打開，利用太陽輻射對室內進行加熱，夜晚關閉門窗可以起到緩衝作用，使室內散熱得到減少。在遮陽設計上，可以在陽台位置種植喜陽植物，並在部分通風設備四周種植半耐陰植物，遮擋陽光的同時調節周圍溫濕度，形成良好的環境小氣候，通過降低室內製冷負荷減少能耗與污染的產生。採取該種設計方法，不僅可以達到低碳環保設計要求，也體現空中花園的層次感，增強建築美感[3]。此外，建築各系統均採用隔音構造，能夠使樓層間和室外的噪聲得到有效隔絕，營造良好室內環境。
3結論
在高層住宅建築得到廣泛建設的背景下，還要儘快解決建築能耗高、碳排放量大等問題，通過運用低碳設計理念推動建築的綠色化發展。在工程設計實踐中，還要熟練掌握低碳住宅技術體系結構組成，結合實際需求對各種低碳環保技術進行運用，從而在達到工程建設質量和安全要求的基礎上，實現建築低碳環保設計，推動建築業的高質量發展。
參考文獻
[1]宋金昭，翟佳瑤，王曉平，等.基於系統動力學的城市住宅碳減排潛力研究：以西安市為例[J].重慶理工大學學報：自然科學，2019，33（8）：213-221.
[2]劉德建.低碳節能建築設計和綠色建築生態節能設計研究[J].建築技術開發，2020，47（19）：141-142.
[3]周建波.低碳概念下建築設計與室內外環境融合分析[J].工業建築，2020，50（8）：211.
作者：金艷 楊先瑞 單位：雲南省設計院集團有限公司
【關鍵詞】低碳設計理念；高層住宅；建築設計
引言
在城市碳排放問題日漸嚴重的情況下，建築、交通等產業勢必要向低碳化的方向發展。根據聯合國地址CC組織的報告可知，城市住宅能源需求占全球能源需求的67%以上，產生的二氧化碳排放量超出全球排放量70%[1]。因此在高層住宅建築設計中，還要加強低碳設計理念的運用，以便通過節能減排設計促進城市環境的改善，滿足住宅建築可持續發展需求。
1低碳住宅技術體系分析
運用低碳設計理念實現住宅建築設計，還要從建築整體結構構造設計角度出發，降低建築物能源消耗和污染排放，使建築內外環境得到改善。將低碳自然住宅系統設計當成是前提進行主要技術體系構建，可以得到表1。遵循低碳住宅設計原理，在建築各部分構造設計中對各種科技手段進行運用，能夠使建築與環境較好地結合在一起，通過相互作用減少污染和能耗，繼而使低碳住宅維持平衡運行。
2基於低碳理念的高層住宅建築設計實踐
2.1工程概況
瀛景•國際康養社區二期項目位於玉溪市江川縣，總建築面積約39.45萬m2，用地約17.17萬m2。大部分建築屬於高層住宅，高度在60~80m範圍內，建築層數在20~25之間。所在地區為低維度高原山地季風氣候，全年平均溫度達到15℃，氣候溫和，無酷暑寒冬。在項目設計上，強調通過低碳環保設計營造舒適建築內外環境，做到「恆溫恆濕」，體現現代生活方式。按照設計要求，需要打造空中花園，如圖1所示。作為在建築頂部、牆體、陽台等位置實現園林景觀設計的一種低碳技術系統，空中花園採用全新立體綠化技術，能夠起到降溫、隔熱等效果，同時發揮凈化空氣和美化環境等作用，大大提升建築綠化覆蓋率，能夠為高層住宅建築低碳設計提供新思路。通過加強採光、氣流等各方面控制完成舒適、節能、環保的住宅建築設計，確保建築在不使用空調暖氣的情況下使室溫在夏季維持在22~26℃範圍內，在冬季處於18~22℃之間，濕度常年在30%~70%範圍內。
2.2屋面節能設計
在高層住宅建築低碳設計上，需要對基地太陽輻射、風、光等各種自然因素進行充分利用，使建築與環境相協調。在屋面構造設計上，考慮到項目採用板式布局，擁有較大樓間距，日照充足，還要在屋頂設計厚保溫層，並做好女兒牆的嚴密包裹。通過使隔熱層達到地面凍土層以下，能夠構成閉合保溫隔熱體系，減少能量流失。與此同時，為加強太陽輻射的利用，設計太陽能熱水系統對建築光熱進行充分利用，達到節約能源和資源消耗的目標。結合屋面構造，還要在屋面花架上布置集熱器，還應結合建築方位將太陽能板布置在南偏東15°和45°的位置，使太陽能得到充分利用，有效滿足建築熱水使用需求。水箱集中布置在屋頂，能夠通過換熱盤管完成二次化熱。在晴朗天氣，集熱器接受太陽能輻射，在水溫超出水箱內水溫5~10K時溫差控制器將發出控制指令，啟動循環水泵將熱水輸送到用戶換熱水箱盤管。採用該種設計方式，可以在屋頂種植本土植物，利用植物及其培植基質材料等發揮熱阻效應，避免太陽輻射較強時屋頂有大量熱量傳入室內。而在屋頂布置雨水收集系統，利用存儲雨水對屋頂花園進行澆灌，能夠節約水資源。
2.3外牆保溫設計
運用低碳設計理念，還要做好建築圍護結構的設計，通過減少氣候對牆體侵蝕使室內能源損耗得到降低。作為能耗較大的部位，外牆能耗占據建築總能耗30%左右，具體數值主要由牆體面積決定。但通過採用保溫效果好的砌築材料和保溫結構，能夠避免冷橋現象的發生，使建築熱損失減少4%~13%。項目外牆系統主體為鋼筋混凝土，採用保溫砂漿實現飾面層處理，增強建築保溫性。在結構設計上，需要採用輕質多孔材料進行保溫層鋪貼，在基地上需要鋪設抹面砂漿和耐鹼玻纖網格布，然後利用抹面膠漿和彈性膩子進行處理，最後進行飾面層施工。高層建築風荷載較大，外牆承受較大風荷載，導致牆體容易產生負風壓。同時受材料自重作用，容易發生脫落，影響保溫性能，還要補充機械固定防護措施，並做好空氣對流層的布置，利用中間空氣層將保溫板上凝結水帶走，確保保溫材料維持乾燥、有效。採用該種設計方法，不僅可以取得理想外牆保溫效果，也能使建築使用年限得到延長，因此能夠充分體現低碳理念。
2.4自然通風設計
項目所在地區夏季室外溫度不高，還要加強自然通風設計使室內維持體感舒適溫度，使建築對空調的依賴性得到降低，滿足低碳環保設計要求。結合地區風環境條件，需要使建築主立面迎向西南面，風向以夏季風為主導，窄端切角則面向西北向。此外，每棟建築採用雙向開窗設計，使室內獲得風壓通風，加速室內空氣流動。
2.5門窗低能設計
在冬季寒冷季節，門窗將成為高層住宅頻繁進行熱交換的部位，產生的能源損失將達到維護牆體的4~6倍。運用低碳設計理念，還要使門窗能耗得到減少。在實際設計中，項目採用阻熱設計方案對門窗結合空隙進行處理。如在窗框和窗洞結合位置，利用雙層中空玻璃和LOW-E塗層能夠形成內外雙向阻隔，避免室內外熱量通過門窗傳遞。此外，結合採光通風需求，嚴格按照低能耗設計標準對窗牆比進行控制，確保北向窗牆面積不超25%，東西向不超30%，南向則不超35%，從而通過減少窗子開啟方向使能耗得到減少。而建筑西南面夏季太陽角度較高，陽光主要對屋頂進行照射，因此牆面還要完成大開窗設計，利用自然光加強室內照明，實現能源節約。南向房間為直射光，進入房間容易引發眩光問題，並將造成室內過熱，還要選用一側反光的單向玻璃，通過減少輻射和提供柔和擴散光線體現低碳思想。
2.6其他節能設計
在項目設計過程中，針對挑出的陽台還要完成陽光間設計，實現被動式採暖，減少建築能耗。冬季可以直接將陽台位置門窗打開，利用太陽輻射對室內進行加熱，夜晚關閉門窗可以起到緩衝作用，使室內散熱得到減少。在遮陽設計上，可以在陽台位置種植喜陽植物，並在部分通風設備四周種植半耐陰植物，遮擋陽光的同時調節周圍溫濕度，形成良好的環境小氣候，通過降低室內製冷負荷減少能耗與污染的產生。採取該種設計方法，不僅可以達到低碳環保設計要求，也體現空中花園的層次感，增強建築美感[3]。此外，建築各系統均採用隔音構造，能夠使樓層間和室外的噪聲得到有效隔絕，營造良好室內環境。
3結論
在高層住宅建築得到廣泛建設的背景下，還要儘快解決建築能耗高、碳排放量大等問題，通過運用低碳設計理念推動建築的綠色化發展。在工程設計實踐中，還要熟練掌握低碳住宅技術體系結構組成，結合實際需求對各種低碳環保技術進行運用，從而在達到工程建設質量和安全要求的基礎上，實現建築低碳環保設計，推動建築業的高質量發展。
參考文獻
[1]宋金昭，翟佳瑤，王曉平，等.基於系統動力學的城市住宅碳減排潛力研究：以西安市為例[J].重慶理工大學學報：自然科學，2019，33（8）：213-221.
[2]劉德建.低碳節能建築設計和綠色建築生態節能設計研究[J].建築技術開發，2020，47（19）：141-142.
[3]周建波.低碳概念下建築設計與室內外環境融合分析[J].工業建築，2020，50（8）：211.
作者：金艷 楊先瑞 單位：雲南省設計院集團有限公司
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