摘 要: 本文分析了低碳設(shè)計(jì)理念的重要意義，介紹了建筑節(jié)能的碳思想及節(jié)能的必要性，提出了低碳設(shè)計(jì)在高層設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。

　　關(guān)鍵詞: 節(jié)能思想;高層建筑;建筑設(shè)計(jì);應(yīng)用

　　Abstract: This paper analyzes the important significance of the low carbon design concept, introduces the necessity of the construction energy-saving carbon thought and energy saving, and presents the application methods of the low carbon design in the high-rise design.

　　Key words: energy saving thought ; high-rise building; architecture design; application

　　中圖分類號(hào)：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104(2012)

　　高層建筑設(shè)計(jì)中的低碳設(shè)計(jì)，是我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)發(fā)展的方向。可以增加我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。文章就高層建筑的特點(diǎn)與低碳節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性以及建筑低碳設(shè)計(jì)理念的重要意義，進(jìn)而對(duì)低碳設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于高層建筑設(shè)計(jì)的策略進(jìn)行分析。

　　1 建筑低碳設(shè)計(jì)理念的重要意義

　　1.1 建筑能耗約占社會(huì)總能耗的 1/3，我國(guó)建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費(fèi)量中所占的比例已從 20 世紀(jì)70 年代末的 10%，上升到近年的 27.45%。而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗一般占全國(guó)總能耗的 33% 左右。國(guó)家建設(shè)部科技司研究表明，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，我國(guó)建筑耗能比例最終還將上升至 35% 左右。如此龐大的比重，使建筑耗能已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軟肋，急需改良建筑設(shè)計(jì)來改善這一狀態(tài)。

　　1.2 高耗能建筑比例大，加劇能源危機(jī)。目前，我國(guó)已建房屋有 400 億平方米以上，屬于高耗能建筑，總量龐大，潛伏巨大能源危機(jī)。正如建設(shè)部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出，僅到 2000 年末，我國(guó)建筑年消耗商品能源共計(jì) 3.76 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全社會(huì)終端能耗總量的 27.6%，而建筑用能的增加對(duì)全國(guó)的溫室氣體排放已經(jīng)達(dá)到了 25%。低碳環(huán)保的建筑設(shè)計(jì)可以解決這個(gè)問題。

　　1.3 我國(guó)建筑節(jié)能狀況落后，亟待改善。在 20 世紀(jì) 70 年代能源危機(jī)后，發(fā)達(dá)國(guó)家開始致力于研究與推行建筑節(jié)能技術(shù)，而我國(guó)卻忽視了這一方面的問題。時(shí)至今日，我國(guó)建筑節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。舉例說明，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能都比氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家差許多。外墻的傳熱系數(shù)是他們的3.5～4.5 倍，外窗為2～3 倍，屋面為3～6 倍，門窗的空氣滲透為 3～6 倍。現(xiàn)在，我國(guó)的采暖耗能約為歐洲國(guó)家的 1.5 倍。因此，與當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗已經(jīng)大大降低的情況相比，我國(guó)單位建筑面積采暖能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的 3 倍以上，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。而對(duì)于美國(guó)而言，全球石油資源的戰(zhàn)略布局以及石油的開采區(qū)域和運(yùn)輸線路等關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整工作已基本完成，我國(guó)卻沒有那樣強(qiáng)有力的能源后盾支持，在這樣的國(guó)情下，建筑節(jié)能水平的改善實(shí)際上應(yīng)該比發(fā)達(dá)國(guó)家更為緊迫。

　　2 建筑節(jié)能中的碳思想

　　2003 年的英國(guó)能源白皮書《我們能源的未來: 創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》首次提出了“低碳經(jīng)濟(jì)”的概念。所謂低碳經(jīng)濟(jì)，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)低碳建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi)，減少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐漸成為國(guó)際建筑界的主趨勢(shì)。一個(gè)經(jīng)常被忽略的事實(shí)是: 建筑在二氧化碳排放總量中，幾乎占到了50% ，這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運(yùn)輸和工業(yè)領(lǐng)域。

　　3 高層建筑的特點(diǎn)與低碳節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

　　高層建筑體形龐大，容積率過高，相鄰建筑互相遮擋，不通透，形成大面積陰影區(qū)，從而使城市人居環(huán)境質(zhì)量下降，市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外，設(shè)計(jì)者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略了對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄，造成高能耗、低效益，影響建筑使用效率，浪費(fèi)巨大。所以，高層建筑的低碳節(jié)能設(shè)計(jì)是當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)的重要問題。

　　4 低碳設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于高層建筑設(shè)計(jì)的策略分析

　　4.1 優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計(jì)

　　高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響，容積率過高很難滿足日照要求，陽(yáng)光有著巨大輻射能量。從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽(yáng)能接收器，陽(yáng)光不僅對(duì)人的身體健康有著很大的益處，對(duì)建筑的節(jié)能也有著十分重要意義。城市規(guī)劃應(yīng)注重應(yīng)用日照原理，合理地確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽(yáng)輻射熱能，因此，建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系。不同朝向、不同季節(jié)，建筑物所得到的太陽(yáng)輻射熱能量不同，熱損失也不同。尤其是在冬至前后，由于太陽(yáng)高度角低，房間所接收的太陽(yáng)光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時(shí)首先應(yīng)考慮環(huán)境情況，按其太陽(yáng)高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日照時(shí)間，建筑南向開窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向、東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。

　　4.2 優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)

　　4.2.1 外墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重。因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達(dá)到保溫、隔熱要求，采用輕質(zhì)高效保溫材料，目前在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有：頁(yè)巖陶粒混凝土空心砌塊、黏土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體黏土實(shí)心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等。但存在問題較多，節(jié)能的效果仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料布置分外側(cè)和內(nèi)側(cè)，在寒冷地區(qū)的同一氣候條件下，由于材料層次布置不同，所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，保溫層設(shè)在外側(cè)更好些。

　　4.2.2 高層建筑的圍護(hù)墻體不宜采用外側(cè)保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂板、PG 板)，巖棉板等輕質(zhì)保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年，多則上百年，材料的應(yīng)用與建筑整體的壽命應(yīng)同步。輕質(zhì)的外保溫復(fù)合墻體存在以下不足之處: 抗震能力差、易松散、與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合不好、整體性能差; 不能承受外部裝修貼、掛荷載，如: 貼石材、安裝裝飾構(gòu)件等; 不能承受有振動(dòng)的鑿刨裝修，如: 剁斧石面層、予留洞、槽易出現(xiàn)冷橋;墻表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復(fù)合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內(nèi)容易造成冷橋，是保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)測(cè)定，高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個(gè)熱損失的 5%～13%，因此，應(yīng)引起設(shè)計(jì)者重視，采取有效構(gòu)造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。另外，高層建筑外圍護(hù)墻體耗能較大，占整個(gè)建筑耗能的 25%左右。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，體形系數(shù)越大耗能越多，國(guó)外的一些高層建筑造成圓塔形，比如美國(guó)洛杉磯的好運(yùn)飯店、法國(guó)戴高樂機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓都是圓型或橢圓形，我們知道，相同的面積，圓的周長(zhǎng)最短，這樣使建筑外露面積較小。因此，基于能量損耗的考慮，高層建筑的形體變化不宜過多，也不宜復(fù)雜。

　　4.2.3 高層建筑的風(fēng)環(huán)境是影響建筑耗能因素之一。在冬季，風(fēng)力對(duì)建筑的熱損失很大，增大冷空氣的滲透量，使室內(nèi)熱損失加大。由于建筑某些部位處理不當(dāng)，墻體內(nèi)部易產(chǎn)生冷凝水。因此，建筑保溫材料的選用以及建筑構(gòu)造的合理性應(yīng)建立在科學(xué)、可靠的基礎(chǔ)上。

　　5 結(jié)束語

　　在如今這個(gè)提倡低碳環(huán)保、節(jié)能減排的社會(huì)，就要將低碳設(shè)計(jì)考慮到生活中的方方面面，高層建筑設(shè)計(jì)中的低碳設(shè)計(jì)是一個(gè)很好的方向。

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