高层住宅建筑设计中的绿色建筑设计

2021-03-31陈鹏中海宏洋地产银川有限公司宁夏银川750002

砖瓦 2021年4期

陈鹏（中海宏洋地产（银川）有限公司，宁夏银川750002）

随着我国经济不断发展，加快了城市化进程，城市土地资源有限，人口增长却愈发迅速，导致其不堪重负，需发展垂直空间，高层住宅建筑规模及数量也随之提升，不仅可提高土地利用率，还可丰富城市景观。但是，高层住宅自身具有特殊性，对于周围环境、人们行为、心理及生理等方面均具有一定影响，应当从绿色建筑设计角度出发，完善住宅建设设计方案，将高层住宅实用与社会价值充分发挥出来。

1 绿色建筑设计概述

1.1 理念

绿色建筑设计特点在于其中融入了环保理念，基本思路是结合地区不同生态环境，合理应用建筑学、生态学及节能减排技术等，尽量避免建筑破坏周围环境，以达到降低能耗、节能环保的可持续发展效果[1]。绿色建筑设计能够让人们拥有适合、健康的空间，实现建筑与自然的和谐统一，传统建筑设计主要遵循舒适、耐用、实用、经济这四个原则，绿色建筑设计则是以此为基础的扩大与补充，通过有限资源保护使用者健康。

1.2 原则

人们在进行绿色建筑设计中，应当遵循设计原则，以此开展工作，原则主要有以下几点：

a.区域性原则。在绿色建筑设计中，工程人员需仔细勘察施工现场情况，分析建筑所在地区经济、资源分布、自然条件及文化特点等，以此设计出与当地经济、社会相符的绿色建筑。

b.协调性原则。实际设计中绿色建筑将会涉及诸多学科内容，需合理应用多样化专业知识共同完成该设计任务，学科与专业之间相互影响，互有联系，人员在应用过程中需从多方面出发考虑整体设计有效性，避免出现专业难以协调的问题。

c.环保性原则。建筑工程施工中，不可避免会破坏周围的环境，设计中需对该方面因素加以考虑，在提高建筑质量的同时尽量保护周围环境与生态系统。如若破坏了施工环境，则需要提出修复解决方案[2]。

d.经济性原则。设计绿色建筑需选择经济性工程技术，比较建筑功能应用与成本的合理性与性价比，以此设计出低成本高质量的施工方案。

e.健康性原则。高层建筑目的在于为人们工作与生活提供基础性需求，使其能够舒适健康的生活其中，设计中室内环境包含诸多因素，如温湿度、空气质量、采光、通风度等，施工设计需对室内环境加以考虑，以满足人们需求。

2 工程概况

某高层住宅楼位于合肥市，全年气温变化为春秋温和，冬冷夏热，属亚热带湿润季风气候，项目总占地面积175421㎡，高为478.5m，由裙楼、地下空间、塔楼构成，呈简约的建筑风格。所在地地块独立、地势平坦，用地情况良好，周围生态环境自然。项目结合当地经济、环境、资源及气候特点，采取绿色设计方式，达到绿色一星级要求。住宅内部采取外环行车道+步行敞开空间的交通系统，以免人车混杂，提高了社区环境质量。在居住区除了主干路车行外内部道路均步行，以免人车混行，从北侧车辆进入住宅区，环形车道路行时，车流不穿过住宅步行空间，南侧设置步行出入口，借助步行达到与住宅区、景观相连，构成步行系统，不受外部干扰，丰富了景观变化。

3 绿色建筑设计措施

3.1 围护结构设计

高层建筑墙体作为主要围护结构，具有保温作用，围护结构通常情况分为内保温与外保温，前者为墙体内侧保温材料，后者为墙体外侧保温材料。在设计过程中，需注重处理工程围护结构细节，避免出现温度不足，内部热量流失问题。人员在设计中需应用合理填充材料，包含附属构件、墙体缝隙、住宅热桥等，且密闭处理楼板缝隙、玻璃幕墙与建筑门窗[3]。本次工程中，建筑朝向为南向，住宅楼约为18～33层，18层住宅系数为0.38,33层系数0.39，超过0.35符合建筑节能设计要求。在设计过程中，采取外墙外保温，材料选用无机轻集料保温砂浆，平均传热系数为1.25W/（㎡·K）、1.47W/（㎡·K），均在1.5W/（㎡·K）以下，屋顶材料选用聚氨酯硬泡沫塑料，平均传热系数、住宅朝向窗墙比、屋顶传热系数满足绿色建筑设计要求。

3.2 应用自然风

绿色建筑节能设计中，为满足民众居住环境需求，需将自然风作用充分发挥出来，结合不同季节风速与风向，合理规划楼房与建筑物间距，控制改变自然风向，增加夏季自然风流通面积与流量，以免冬季自然风对建筑直吹[4]。并且，可采取风力发电方式，减少建筑能耗，使用清洁能源，应用该节能方式的依据在于有效风能密度超过200W/㎡，具备自由使用建筑设备层空间，地上风速超过地面风速，则可达到良好风力发电效果。本次工程中，在建筑中进行5个通风夹层设置，层高4.5m，采取涡轮机组，直径控制在4m以内，单机组发电约为2kW，夹层实际发电符合60kW需求，部分条件下可实现双向发电，功率确定为40kW。具体方案设计中，角部风速较大，作为机组布置首选，核心筒为中心开设若干角部口，占据立面25%，每个位置设置机组10台。在储电方式中，采取蓄电池组，增加工程总投资，采取自动控制与并网保护装置，以免并网受到回流干扰。为提高视觉效果，屋面顶部应用现实结合方式，外立面凸显机组设备，夹层机组注意隐蔽，设置贯通处理，引入自然风至夹层。但是，在自然风应用中齿轮组啮合可能发生啸叫与噪音，摩擦碰撞还会导致齿轮体振动，可在基座设置弹簧减震，而实际风速如若超过机组工作能力，可自动切断停止工作，以错落形式排布机组，减小风速，控制啸叫，以免影响居民居住舒适度。

3.3 优化采光效果

本工程为达到优化采光效果，一方面在塔楼部分朝向设置可呼吸式幕墙，安装活动百叶帘，1～14层应用中控玻璃和活动百叶窗[5]。在百叶窗全关闭下，SC超过0.25，全收下SC超过0.6，气流组织应用外循环方式，内层设置中空高透玻璃，外层设置钢化玻璃，百叶窗为从上至下控制，采取导轨式轨道，即便有气流也能够保证稳定，必要时可利用反光板进行室内采光，廊道宽度为60cm～100cm。另一方面，建筑设计中中庭顶部进行开窗，采取自然采光结合自然通风模式，不仅可满足采光需求，还能借助室内外风压差与热压实现自然通风，调节热环境。按照《建筑采光设计标准》，计算分析不同材料光学性能参数，不同楼层平均采光系数3.63%～5.10%，均超过2.2%，与设计需求相符。并且，在地下车库中应用采光井通风采光，减少车库能耗，根据建筑特点进行入户光源设计，提高空间开阔度。采光井设置在地下车库车道上，每隔300m即进行采光井设置。

3.4 雨水综合利用

高层住宅建筑对于用水量具有较大需求，供水程序与系统较为复杂，所在地拥有充沛的自然降水，雨水可为室外绿地、室内花园等灌溉[6]。因此，本工程将雨水充分利用起来，收集雨水方式是在建筑里面通过导水槽收集，分区线中借助收集入口引雨水至室内，处理收集雨水后，直接在室外绿地、室内花园应用。此过程中，收集路线是先划分建筑为两个区，上区收集雨水至处理间，下区则收集雨水至储水间，通过泵机向中层处理间传递，占地面积20m2，储量10m3，还需在下层进行储存间8㎡设置。

3.5 垂直空间处理

高层住宅能够容纳诸多居民，如同被盒子罩起来的小型城市，邻里住户超过100户，则彼此仅有空间联系，缺乏社会性质交往，体现出人际疏远现象。本工程中考虑住户数量与公共空间关系，结合单元将部分楼层打通作为单独空间，分解公共空间划分高层住宅为不同组团，使其具备相应公共空间，将整体住宅居民分散，容纳居民数量较小，通过氛围烘托、空间在设计的方式强调组团向心力与特色，可通过小范围区域组织人们活动，增强其归属感，加深人们了解。并且，住宅不仅是遮风挡雨的地方，也是休憩交流、舒缓压力的场所，部分住户希望能够在住宅内设置交流平台，添加休闲场所，可提高环境治理效果，将自然风与阳光引入室内，创造绿色场所。工程住宅远离地面，减少了老人与儿童活动空间，多数居住在住所内，为考虑资源共享，则设置自然休闲共享空间，借鉴天津水木天城、深圳擎天华庭等，设计入户花园与空中花园。

3.6 加强绿化处理

绿化对于环境具有重要意义，能够改善小气候、降低噪音、防风固沙、调节温度、净化空气等，不同气候条件、绿化方式与密度，其效果也有所不同，通常周围建筑绿化后能够降低室内温度1℃～2℃，可解决热岛效应。本工程中，建设高层绿色花园，夏季通过绿化阴影与自然风改善热舒适度，通过墙体与屋顶绿化方式，屋顶温度可降低15℃，室内温度能够降低2.2℃，考虑后期绿化运作问题，如施肥系统、永久应用花盆、自动喷灌，在阳台栏杆预设PVC管线为绿化提供养料与供水，先将其嵌入至混凝土地板，在大楼中混合储存养料与水，借助传送系统维持植物生命。