基于建筑节能的高层住宅建筑设计探讨

2023-12-22孟骏君柯西燕徐益清

智能建筑与智慧城市 2023年12期

孟骏君，柯西燕，徐益清

（1. 浙江省工业设计研究院有限公司；2. 海宁市规划管理服务中心）

1 引言

随着我国生态文明建设水平的深化，对于建筑行业的要求也在不断升级，要在保证高层住宅建筑工程效率与质量水平的同时，不断提升自身的环保价值。这就需要相关工作者从环保设计的角度出发，对节能方法进行控制，实现高层建筑使用性与节能性的提升。在设计过程中，对节能性能进行综合控制，是发挥高层住宅建筑优势的重要手段。

2 建筑节能设计理念意义

在高层住宅建筑中，对节能水平影响最大的两个因素是太阳光的辐射与自然风的流通。所以，在设计中为了更好地发挥出节能性效果，要对这两点进行控制。从规划角度来讲，房屋的朝向与楼间距是控制节能设计的关键节点，为了使高层住宅满足节能需求，要使朝向与当地夏季主风向保持一致，并在建筑的主体内设计合理的通风系统，使舒适度获得提升[1]。在设计上，尽量保证建筑南北朝向，不仅可以使建筑冬暖夏凉，还可利用太阳光的直接辐射，减少了夏季空调设备的耗电水平，提升了节能性。同时，在建筑群楼间距的规划中，不仅要保证必要的采光效果，还应当适当的加大其间隔距离，以维持单个高层建筑的通风水平。在综合考虑住宅小区合理规划时，要对防火安全、经济水平等内容进行全面考量，使建筑发挥出更加有效的价值。

3 高层住宅建筑能源消耗问题

3.1 规划设计

设计理念与形式的落后，一直以来是传统高层住宅建筑设计的诟病。随着时代的发展，传统高层住宅建筑设计并不符合当代年轻人的审美。为此，人们在将高层建筑设计理念与高层住宅建筑相结合时，还需要兼顾创新与节能环保这两大原则，既要突出高层住宅建筑节能环保的特点，使其具备一定的创新性，又应满足人们对高层住宅建筑的要求[2]。

3.2 形体设计

在开展高层住宅建筑设计工作时，能够充分体现出当地区域的经济发展趋势，并涵盖当地的文化特色。为此，在开展高层住宅建筑设计作业时，需要对城市内部人文和环境等条件予以综合考虑，根据当地区域的环境条件、历史文化地域风俗等内容，使高层住宅建筑能够与其相结合，基于当地区域的文化审美特征，能够在高层住宅建筑设计中得到充分体现。在开展选址、结构、节能以及造型等施工作业时，需要结合设计工作的具体要求，保障规划方案的合理性，加强自然环境与建筑工程之间的衔接力度，形成良性循环。以可再生能源为主，不仅能够减少环境污染，还可以实现对能源的循环利用，降低对能源资源的损耗。在高层住宅建筑设计方案中，突出健康性、安全性和舒适性等原则，以居民要求为主，营造优良的居住环境[3]。

3.3 外围护结构

人们在开展高层住宅建筑施工过程中，环保性也是开展高层建筑设计的重点内容。然而，人们在利用传统方法开展高层住宅建筑期间，会产生大量的污染物，对周边生态环境造成较大的破坏。比如，在外围护结构设计中，人们若是没有对建筑废弃物、废水等加以处理就排放到自然环境当中，势必会污染环境。若想要充分解决上述问题，人们则需要将环保性与高层住宅建筑设计充分结合，从源头上减少污染物的产生，从而达到环保目的。

4 节能设计背景下高层建筑设计策略

4.1 规划设计

首先，设计者要全面分析场地的地形、天气状况，从而掌握有利的资源，从而在未来的住宅建筑布局中进行合理的规划，提高住宅的节能效果。比如，住宅的采光和通风，都可以通过合理的布置进行优化。将高层建筑的概念引入住宅建筑的设计中，必须对其进行更多研究，因为在不同的体形下，其能量损耗会有很大差别，因此，设计师必须从节约能源的角度出发，对其进行优化。从住宅建筑后期居住过程中产生的热辐射问题可以看出，随着建筑面积的增大，其热损失也会越来越大，这就要求设计师做好设计，从而达到最理想的节能效果。

4.2 空间设计

在高层住宅建筑的内部空间设计上，也要体现出节能化特点，无论是立面还是平面的角度都应当满足通风要求，使整体设计思路得到贯彻。从立面的角度，首先，要对建筑封顶进行管理，设计必备的通风口，并使其作为贯通建筑垂直空间的出口，将自然风引入或排出。其次，在进出口的设计上要保证其位置的合理性，控制空气的流动方向。在不同的室内功能区域，对于通风进出口要求的位置也不相同，厨房、起居室根据需求的不同也有明显差异，设计时应当予以重视。在建筑平面的角度，第一，要尽量将室内流通的空气设计成对流，在各个房间的窗位设计上，使室内形成“穿堂风”，让空气的流动更加高效，在提高节能水平的同时，安全性也能得到保障。在发生火灾等突发情况时，空气流动速度更快。第二，尽量扩大通风口的面积，并设计合理的开窗方式，使空气流动更加稳定并相应的提升舒适水平。

4.3 围护结构设计

4.3.1 墙体结构

墙体是维护结构的重要核心组成，其材料的保温性能控制着整体高层住宅建筑的节能水平。在我国的南方地区，普遍采用蒸压加气混凝土砌块为墙体的主要材料，并以其优秀的隔热系数，控制着墙体的导热水平，是节能设计的核心体现（见图1）。

图1 蒸压加气混凝土砌块

4.3.2 屋面结构

首先，屋面的保温层不能选用吸水性较强的建筑材料，防止在降雨等高湿度作业下对其保温效果造成影响。如需采用吸水材料，应适当的在屋面上设计相应的排气孔，使吸收的水分能更有效的排出。其次，出于节能设计思路，所选用的屋面裁量不能有较大的密度，在控制其导热性的同时，将厚度与重量水平控制在合理的区间内。膨胀珍珠岩的保温芯板是当前较为流行的节能材料，以其自身优秀的无污染、性价比高的特点在建筑施工中被广泛应用（见图2）。

图2 膨胀珍珠岩外墙保温板

4.3.3 门窗设备

高层住宅建筑的外门窗设计，是控制其节能设计的重要环节，也是效果最薄弱的关键点，如不做好保温处理，会造成大量的热能损耗，使建筑在使用过程中消耗大量的能源资源，节能性大大降低。在进行门窗设计时，要在保证充分的采光、通风以及观景需要的前提下，尽可能地减少其面积，并在气密性与传热性上进行控制，使保温效果维持在最高水平。首先，在建筑设计的墙窗比上，应根据国家制定的相关标准要求，合理进行布置。其次，在材料的选择上，应当选择保温效果好的材料，减少冷空气透过的可能，在玻璃的设计上尽量选用两层或三层玻璃，在条件允许的前提下，可以相应的使用防辐射玻璃，使节能效果得到进一步提升。在边缘处升级材料，使用绝热效果更加明显的塑钢窗等。第三，在住宅的外门与阳台门的选用上，应以安全性为第一指标，选用防盗、隔音、保暖效果更好的外门，并利用夹板门的技术优势，提升保温效果，提高设计上的节能性。

4.3.4 外环境设计

1）绿化设计

绿化设计在高层住宅建筑节能处理中的作用是直观的，通过植物的光合作用，可以更有效地对温度进行调节，而在绿植的作用下，还可以有效吸收来自太阳的直射光以及周围环境的反射光。高层住宅建筑的绿化设计是一个整体的绿化系统，包括小区绿化、墙体垂直绿化、楼顶绿化等多种内容，通过整体环境的处理，实现楼体温度的调节，最终实现节能的作用。其中以屋顶绿化与垂直墙体绿化对建筑温度的影响最为明显，也最具效果，可以大幅改善整体居住环境。

2）遮阳处理

在高层建筑设计中，对窗外进行遮阳处理，利用挡板、窗帘、百叶窗等方法，可以有效减少来自太阳光的直接照射。同时，还可以利用栅格遮阳的方式进行处理，并配合着在栅格中加入绿植，使遮阳的效果更加明显。应当注意的是，在设置遮阳板时，要对其合理性进行评估，防止对室内的空气流通造成负面影响（见图3）。