绿色建筑设计在高层民用建筑设计中的应用

2023-08-28费国权

建材与装饰 2023年26期

费国权

（辽宁宏城建筑规划设计院有限公司，辽宁盘锦 124100）

0 引言

由于城市经济发展水平相较于乡镇经济发展水平更高，城市人口量逐年增长，为缓解人口居住问题、提高城市土地利用率，高层民用建筑项目与日俱增。新时代人们的物质水平不断提升，更加关注精神以及生活方面的需求，居住空间的舒适度是满足其相关需求的重要因素之一。尤其是在节奏较快的城市中，居住环境是否舒适健康是人们追求的主要方向，绿色建筑设计不可或缺。

1 绿色建筑设计概述

1.1 概念

绿色建筑设计指的是设计人员需要在设计建筑时，采用不同节能材料以及绿色施工工艺，最大限度降低环境污染以及资源浪费，达到人与自然和谐共处目标[1]。这种设计相较于传统建筑设计，更加关注建筑内部空间的舒适感和健康度，通过设计融合居民、房屋与周边自然环境，加强居民居住幸福感。

1.2 设计原则

绿色建筑设计原则包含4 条。

（1）以环保节能为核心目标。实现环保节能是该建筑设计研发的主要价值，主要目的在于提高建筑房屋环保性，为落实建设生态文明社会相关目标。另外，应用节能材料也可帮助施工单位减少材料成本，使其可以不断积累资金，在未来建筑市场中具备扎实竞争力。

（2）坚持以人为本。建筑建设的实际意义在于为居民服务，使其可以在舒适空间内长久居住，抵御风寒等自然因素。在建设绿色建筑时，设计人员应充分了解现代居民居住需求，通过改善不同室内物质提升空间居住舒适度，包括空气质量、声环境、水质、光环境、室内温度和湿度等。

（3）做好全面规划。在建设建筑时，设计人员需要做好全面规划，才可保证建设效率和质量。首先，了解现场地质条件、气候条件、周边环境情况以及居民居住需求，综合考虑多方面内容再制定设计方案。其次，在工程开展期间，如发现设计存在问题，则应立即采取措施解决问题。需要注意的是，措施应建立在绿色环保以及舒适健康基础上[2]。最后，利用因地制宜设计方式，实现动态化设计。根据不同地域情况设计与之贴合的建设方案。

（4）保证设计与建筑的匹配度。设计方案应与周边环境、建筑自身融洽和谐，避免设计刻板导致空间布设与建筑本身存在矛盾感，造成居民居住不适感。例如，过于偏重于绿色环保以及节能减排，而忽略了空间和谐感以及舒适感，建筑服务功能将会大打折扣。因此设计人员应充分考虑设计元素等内容是否与建筑风格一致，确保两者之间的匹配度。

2 绿色建筑设计在高层民用建筑中的应用要点

2.1 建筑选址设计

在设计高层民用建筑时，建筑选址至关重要。选址应以人为本，考虑居民居住舒适感，以发挥建筑实际服务功能[3]。首先，设计人员需要对建筑周边绿化环境进行全面了解，保证绿化环境与建筑之间的匹配度；其次，掌握当地气候条件，科学设计高层建筑高度以及朝向等，保证建筑房屋内部光照性良好；最后，结合实际情况设计与环境贴合的建设方案。期间，设计人员可借助BIM 技术建立三维模拟模型，准确分析现场情况，根据分析结果设计多个方案，选择最合适的方案开展高层民用建筑建设。选址结束后，实时监测该区域气候变化和地理环境情况，进一步确定选址是否合理。

2.2 建筑材料设计

基于绿色设计理念，设计人员应选择环保节能建筑材料，以强化高层民用建筑环境效益。首先，设计人员需要搜集新型环保材料类型及其特点（表1），根据材料特征和建设需求，选择实用且价格适中的材料。其次，采购材料入场前，必须结合材料验收标准进行取样，样品达到验收标准才可投入建设应用。

表1 新型环保材料类型及其特点

2.3 建筑外部环境设计

高层民用建筑外部环境设计主要关系到建筑与周围环境的融洽度。首先，设计人员需要关注建筑内部和外部通道的衔接，既要确保建筑美观度，也要保证通道实用性[4]。其次，周边绿色景观以及配套基础设施也必不可缺，根据当地地理环境和气候条件，选择适宜种植的长青树种等绿色植物，同时要重视植物遮蔽功能，保证人行道旁边绿植覆盖率大于70%。在进行景观绿地设计时，可选择多样植物进行种植，注意颜色搭配以增强绿地美观性。最后，提高沟渠设计以及雨污水排放回收设计水平，确保雨污水排放正常，保证居民在雨水天气出行方便。采用透水性强的硬质铺装材料，铺设在建筑周围路面，也可保障居民出行便利性。

2.4 建筑节能设计

高层民用建筑节能设计可以发挥节能减排作用，起到绿色环保效果。首先，设计人员需要合理设计建筑位置，保证建筑内部空间可以得到充足光照，借助阳光降低人工照明能源消耗。严格把控各个建筑之间的距离，保证每一座建筑均可得到光照。其次，利用自然风满足建筑温度需求。设计人员需要综合考虑自然风风向变化情况，结合距离控制提高布局合理性，确保内部可以形成自然对流，降低一些能源消耗（如空调、暖气等），实现环保节能。唯有合理控制建筑距离，才可避免夏季时建筑阻挡自然风；冬季时自然风直接吹向建筑。最后，设计人员需要根据当地气候选择合适的保温技术，将其应用于墙梁、屋面以及外墙等位置，确保房屋保温性良好。在选择保温技术前，设计人员需要科学计算以下内容：①建筑散热比。②建筑体形系数等，为平面布局提供可靠数据。其中，建筑散热量会因表面积扩大增长，因此设计人员可将一些运行中热量产生量较大的设施布设在阳光直射面积小的区域[5]。

节能设计中的阳台、门窗、水资源设计也尤为重要，利用合理设计方式可以有效降低能耗，充分发挥绿色建筑作用。在设计阳台时，设计人员可以结合建筑需求采用合适的阳台类型。例如，需要扩大建筑内部面积，构建独立的遮阳区域，可选择挑阳台形式（图1）。在设计门窗时，需要关注气压和风力变化时对门窗产生的实际影响，做好抗压抗风以及隔音设计，同时选择节能门窗减少光污染等问题。在安装门窗时，设计人员应保证内部采光效果良好，以免人工光污染过多影响周边环境。通常在设计窗户时需要结合光照和温度，确定窗户高度和尺寸，保证房间透光性和明亮度。在设计建筑内部水资源利用时，设计人员应加强排水系统设计，结合城市管排水布设情况，在不影响原有系统的基础上进行设计。例如，做好雨水回收利用实现资源循环。使用雨水收集器，采取雨水净化完成再次利用，既可节约自然资源，也可减少建筑水资源成本消耗。

图1 挑阳台

2.5 建筑墙体设计

高层民用建筑设计中，墙体设计主要包括内部设计和外部设计，内墙和外墙设计效果与墙体结构强度有着密切联系。其中，外墙作为建筑房屋的框架，影响着整个建筑结构稳定性；而内墙则影响着内部居住舒适度，也即保温防风效果是否良好。设计时，应根据建筑结构设计规范选用绿色环保材料。由于高层民用建筑外墙耗费占整个工程的1/4，因此设计人员需要缩小外墙面积以实现节能降耗。例如，设计椭圆形建筑可以缩小外墙面积，同时视觉呈现效果也能让人耳目一新。在设计内墙时，可在其与外墙之间添加一层保温层，以此来提高房屋保温防寒效果。

2.6 可再生能源设计

绿色建筑设计中，可再生能源设计是重要设计内容之一。设计人员需要面对建筑行业能源消耗较大的问题，采取可再生能源设计方式解决该类问题。可再生能源包括太阳能、风能、潮汐等。例如，在屋顶安装太阳能可以为居民提供充足热水，减少电能消耗。或者使用转换设备，可以将太阳光热能转变为电能，作为建筑照明来源。设计人员应充分利用可再生能源，实时关注国际新型可再生能源研发现状，以便于应用于高层民用建筑建设，实现绿色建筑设计目的。

3 某高层民用建筑的绿色建筑设计分析

3.1 某高层民用建筑工程概况

该高层民用建筑属于SS 级，结构为钢筋混凝土，总占地面积为31003.42m2，建筑总面积为13010m2，楼层高度为95m，容积率为2.36。为提高建筑设计效果，落实国家出台的绿色建设理念，选用了绿色建筑设计方式。

3.2 节能设计方面

节能设计中，该施工单位首先制定了节能目标管控方案，根据综合目标合理开展建设作业。节能设计目标如下：①节约电能：30%。②节约水资源：30%。③节约材料：40%。其中，材料应用了新型建筑节能材料，不仅降低了材料成本费用，也减少了材料资源浪费。例如，施工中选用新型水泥固化性更加良好，通过落实绿色建筑设计节能降耗目标保障建筑结构稳定性；在设计外墙保温体系时，主要采用了聚苯乙烯泡沫板材料，这种材料密度系数较小，具有吸水率低以及导热性低的特点，起到了环保和保温作用。

在设计节点体系时，建筑内部全部照明设备选择了低压照明方式，同时聘用专人管理照明，避免电能浪费。另外，为实现绿色施工，通常在晚上停止施工或者少量施工；使用施工设备时，严格控制使用频次，制定合理应用时间，达到节能降耗目标。在设计节水体系时，利用信息技术可以实时掌握现场资源管控情况，设计人员根据分析结果完成水资源管控设计，有效解决了高层民用建筑水资源浪费问题。此次节能设计主要采用了装配式建筑施工技术，现场混凝土浪费现象明显减少，大大提高了材料节约水平。

3.3 环保设计方面

施工现场环保设计内容如下。

（1）洒水处理。每天完成一次洒水处理，实现防尘防污染。

（2）噪音控制。作业时间一般不早于清晨6 时，不晚于夜间22 时。施工期间配备声音环保基础设施，落实噪音控制环保目标。

（3）建筑污水排放处理。此次工程开展中专门设计了污水排放站和垃圾处理站，确保工程垃圾和废水有效处理，避免对周边环境造成影响。

（4）主要选择环保材料。混凝土选用了磷灰石材料制备，这种材料由纤维制成，是一种绿色环保材料，可生产大麻混凝土[6]。大麻混凝土除了具有环保效能，也具有绝缘以及密封特点，有利于提高建筑结构稳定性。同时，在建筑结构中添加了大量木质材料，以提升建筑建设效果。在喷刷木质材料时，油漆也采用了环保型，充分发挥了环保作用。

3.4 再生新能源设计方面

本次建筑工程中采用了再生新能源设计方式，结合各类自然资源降低能源消耗。首先，针对水资源循环利用主要结合海绵环保理论，设计如下：①在现场绿地设置下凹绿地。②道路以及广场均采用透水材料。③建筑屋面使用种植屋面，在少雨区域取消明沟设计，保证屋面雨水可以排放至绿地，达到节省水资源的目的。在绿地蓄水可有效控制雨水径流总量。其次，使用新型风能资源设计功能房间，利用风压和自然对流原理，是建筑内部空间形成穿堂风，以提升房间空气质量，并保证内部温度适宜。合理利用风能资源可有效降低空调使用率，避免空调制冷剂产生温室气体破坏臭氧层。除了使用新型风能资源，工程还采用了太阳能资源完成电能转化，用以加热水源、照明室内。最后，设计改良了暖通空调节水系统，这种系统可以完成冷却水泵选择等。设计人员在设计该系统时分析计算了管道参数，最终选择了三通、变径以及弯管配合设计方法减少了冷冻水使用量，完成了节能降耗。