淺談住宅建筑設計中融合低碳設計理念

淺談住宅建筑設計中融合低碳設計理念摘要：低碳設計是今后各行各業(yè)的重點發(fā)展方向，在住宅建筑工程設計中應用低碳設計理念，能夠有效處理以往工程設計和建設過程中所存在的資源浪費、環(huán)境污染、能源消耗等問題。在建筑設計過程中結(jié)合低碳設計理念，可有效提升建筑工程設計水平與質(zhì)量，保證住宅建筑符合綠色環(huán)保理念，為人們提供更加舒適的生活環(huán)境，促進建筑領域的長遠發(fā)展。對此，首先對低碳設計理念進行介紹，然后對住宅建筑設計中低碳設計理念的融合策略進行分析，并選擇某住宅建筑作為研究對象，對低碳設計策略進行詳細探究。關鍵詞：低碳設計理念；住宅建筑；融合策略；應用根據(jù)可持續(xù)發(fā)展理念要求，在住宅建筑工程設計中，應當重點關注低碳設計理念的要求，減少二氧化碳排放量和建筑能源耗損，對此，可應用全新設計觀念與設計形式，提升住宅建筑工程低碳設計水平?，F(xiàn)階段，低碳設計理念已逐漸被推廣應用于建筑行業(yè)，在建筑工程設計建設中采用低碳設計方式，可有效解決資源耗損較大、工程建設質(zhì)量等方面問題。因此，亟須對住宅建筑設計中低碳設計理念的融合展開深入研究。1低碳設計理念低碳設計理念具體指的是將低碳理論作為基礎，最大程度提升資源的使用率，在建筑工程設計過程中，需應用各種節(jié)能減耗手段、技術等，對資源耗損進行有效管控，實現(xiàn)減排和減耗的目的，可起到保護環(huán)境的作用，低碳設計的內(nèi)涵如下：①依據(jù)建筑物實際應用情況和使用期限，對各種節(jié)能減排因素進行詳細分析，并對規(guī)劃建設、施工設計、投入應用等建設過程中存在環(huán)境問題進行全面分析，通過加強建設活動和設計的控制力度，有效減少對施工現(xiàn)場四周環(huán)境的影響，對建筑工程所在區(qū)域的水文環(huán)境、地理環(huán)境、氣候條件、地貌特征等方面進行詳細分析，選用節(jié)能減排的建筑組件與結(jié)構(gòu)；②在開展低碳設計過程中，需遵照合理使用自然資源和土地資源的理念，并對設計方案進行優(yōu)化調(diào)整，促進能源使用率的提升；③在設計期間，需應用低碳、環(huán)保等方面能源，盡量減少使用傳統(tǒng)資源，例如，石油、煤炭等，進而對碳排放量進行控制，減少對生態(tài)環(huán)境所造成的污染；④低碳理念指的是應用可回收、可再生、清潔的資源[1]。2住宅建筑設計中低碳設計理念的融合策略2.1朝向在對住宅建筑應用低碳設計理念時，需對工程項目施工地區(qū)氣候條件進行全面調(diào)查、分析，根據(jù)本區(qū)域日照狀況，合理設計出住宅建筑的朝向和位置，確保陽光能夠照射到每個樓層內(nèi)。在實際設計過程中，在住宅建筑進行選址時，需對城市環(huán)境影響因素進行綜合考量，防止因未按規(guī)定要求擴大住宅建筑面積，進而導致對日照強度、時長產(chǎn)生影響。相同地區(qū)，甚至是相同住宅建筑的朝向存在較大差異，使得太陽熱損、光輻射都不一致，在對住宅建筑的方位進行明確時，需根據(jù)工程建設地區(qū)的日照情況、氣候條件等方面內(nèi)容。通過綜合考慮該地區(qū)太陽高度角的情況，精確計算出光照范圍，確保住宅建筑朝向設計的科學性，同時也可合理縮小朝北與朝東的窗戶面積，以此來擴大朝南面窗戶的面積，提升室內(nèi)光照效果。2.2建筑體型在住宅建筑工程施工過程中，圍護墻體所消耗的資源比較多，大約占整個項目建設總體能耗的25%，若外露規(guī)模較大，則能源消耗越多。建筑物體形會對外露面積產(chǎn)生影響，若體型指數(shù)較高，則會消耗更多能源。西方國家在很多建筑項目設計中，基本應用圓塔形設計方案，其原理是圓形的周長一般較短，能夠縮小外露的面積。對此，在建筑項目形體設計過程中，需合理規(guī)劃建筑物外觀形體，降低能源的消耗。2.3平面設計2.3.1平面開口設計在對建筑工程平面開口進行設計時，需將建筑物室內(nèi)通風條件作為依據(jù)，平面開口位置與風流關系見圖1。通過相關研究表明，住宅建筑項目北向與南向開口處，會影響到室內(nèi)的通風環(huán)境，對此，需對北向與南向開口軸線的暢通性進行改善，以此可使室內(nèi)產(chǎn)生穿堂風。在南北方向，若平面開口可實現(xiàn)軸線對開，可將室內(nèi)風向改變?yōu)橹本€方式進行流動，如果風速越快，則偏離位置的氣流速度越低。通過應用上述結(jié)構(gòu)設計形式，可提升穿堂風的風速，然而，室內(nèi)氣流較為混亂，有可能也會降低室內(nèi)環(huán)境的適宜性和舒適度，特別是在夏季，建筑室內(nèi)的空氣流動需盡可能維持在均勻的狀態(tài)，來改善室內(nèi)空氣環(huán)境。因此，需對平面方面加以關注，另外，出風口、風向、出風口方位不得在相同軸線上，保證建筑室內(nèi)氣流場的穩(wěn)定性，可使得室內(nèi)中的氣流能夠均勻分布[2]。2.3.2平面體形設計在對獨棟住宅建筑項目的平面體形進行設計時，曲線形展開與直線形展開風環(huán)境見圖2。如果風向投射面寬或空氣流動方向一致，與直線形住宅建筑對比發(fā)現(xiàn)，曲線形住宅建筑的長度一般較大，可有效減少建筑項目下風向中渦流區(qū)的壓強。因此，可應用曲線形方式對住宅建筑進行布局，可使得室內(nèi)風環(huán)境達到最佳效果。2.3.3平面區(qū)域的合理劃分在大多數(shù)區(qū)域，夏季溫度高，住宅建筑消耗的能源較多，為了能夠?qū)κ覂?nèi)熱環(huán)境進行改善，需確保自然通風的暢通性，盡可能降低空調(diào)設備的能源消耗。在室內(nèi)設計時，采用隔墻平面規(guī)劃方式，會影響到室內(nèi)通風的效果，例如，當廚房溫度過高時，需規(guī)劃到北面，若廁所濕度較高時，需規(guī)劃到西面，西面日照充足，此外，臥室則需規(guī)劃到南面，使通風效果達到最佳。建筑平面隔墻布置與室內(nèi)風場關系見圖3。2.4剖面設計2.4.1開窗洞口剖面位置與室內(nèi)風環(huán)境在對住宅建筑的剖面進行設計時，開窗洞口方位會直接影響到室內(nèi)的氣流分布和方向，建筑剖面洞口位置與室內(nèi)風場關系見圖4，應根據(jù)具體狀況，對洞口剖面方位進行優(yōu)化。在一般狀況中，如果氣流高度大約在1.5m時，則通風效果最佳。對此，在設計風口方位時，需考慮到室內(nèi)環(huán)境的舒適性[3]。2.4.2建筑剖面形式與通風方式為改善住宅通風環(huán)境，在住宅設計中，可采用以下兩種通風形式，分別是熱壓通風和風壓通風，也可將這兩種形式相融合。為了能夠?qū)κ覂?nèi)通風效果進行改善，在選用建筑剖面方式時，需參考各種通風形式。平面進深、建筑體體形朝向等均會對風壓通風產(chǎn)生較大影響，為了提升熱壓通風性能，需加強對建筑室外與室內(nèi)自然通風環(huán)境的控制。在對住宅建筑項目進行設計時，通常采用熱壓通風的方式，常見有通風中庭式和通風塔式。在實際設計中，合理使用熱壓通風的方式，可有效提升建筑室內(nèi)通風條件。各種不同熱壓通風建筑剖面形式見圖5。2.5立面設計2.5.1立體綠化與立面色彩在對住宅建筑的立面進行設計時，可推廣應用立體綠化設計方式。另外，還需設置自動噴淋設備，建立綠色屏障。2.5.2立面遮陽設計夏季氣溫較高，對建筑物的遮陽效果提出了更高的要求，因此，在立面設計時需應用遮陽組件，并且還需考慮到是否會影響到室內(nèi)的通風條件，防止出現(xiàn)陽光直射和室內(nèi)溫度較高的情況，最大程度發(fā)揮出遮陰的效果。因此，在對住宅建筑立面進行設計時，可根據(jù)建筑建設區(qū)域環(huán)境特征，選用遮陽設備[4]。2.5.3立面導風設計如果建筑工程的通風條件比較好，則能耗損失一般較低，可將高熱空氣循環(huán)到室外，使得室內(nèi)環(huán)境更加舒適。因此，在住宅建筑項目設計時，需重視平面設計、場地規(guī)劃等，改善自然通風的效果，與此同時，在住宅建筑立面設計時，需應用導風設計方式，具體可布置導風板、立面開口等。2.6建筑圍護結(jié)構(gòu)低碳設計外墻是住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)中十分重要的組成部分之一，住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的磚石結(jié)構(gòu)有較大差異，可應用剪力墻結(jié)構(gòu)，發(fā)揮良好的承重作用。為了能夠充分發(fā)揮出外墻結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，需對外墻的重量進行嚴格控制，在對外墻結(jié)構(gòu)進行建設時，需應用適宜的施工技術和重量較輕的保溫材料。因此，需選用適當?shù)牟牧?，避免應用巖棉板、聚苯乙烯泡沫板等材質(zhì)輕盈的施工材料。2.7可持續(xù)清潔能源的利用在設計住宅建筑時，大多數(shù)設計工作者未與低碳設計理念相結(jié)合，同時也未對建筑工程項目周圍水文環(huán)境、地質(zhì)條件、氣候環(huán)境等方面進行綜合考慮。在住宅建筑結(jié)構(gòu)設計時，需依據(jù)低碳設計理念的要求，合理應用自然環(huán)境中的再生資源。3基于低碳理念的住宅建筑設計實例3.1工程概況某住宅工程項目的建筑總體面積約為39.45萬m2，占地面積約為17.17萬m2，建筑高度為60m~80m，層數(shù)則在20~25范圍內(nèi)。該工程區(qū)域維度較低，項目所處區(qū)域?qū)儆诟咴降丶撅L氣候，全年溫度都在15℃以上，氣候宜人，四季如春。在該住宅工程設計時，需融入低碳設計理念，保證住宅建筑室外和室內(nèi)環(huán)境的舒適性。依據(jù)工程設計要求，需將陽臺、建筑頂部、墻體結(jié)構(gòu)等布置成空中花園，充分體現(xiàn)出低碳環(huán)保的設計理念，在空中花園設計時，應用新型立體綠化工藝，可起到隔熱、降溫的作用，與此同時，還可美化環(huán)境、改善空氣質(zhì)量，增加建筑綠化面積。此外，需對氣流、采光等方面進行控制，保證住宅建筑設計的合理性和科學性。3.2屋面節(jié)能設計在對住宅建筑進行低碳設計時，應充分利用光、太陽輻射、風等自然條件中的能源，使建筑物能夠與自然環(huán)境相結(jié)合。在設計屋面結(jié)構(gòu)時，使用板式布局，增加樓間距，提升光照條件，在屋頂位置做好保溫措施。在地面凍土層下方設置隔熱層，可組成閉合保溫隔熱系統(tǒng)，有效控制能源流失。根據(jù)屋面結(jié)構(gòu)，還需將集熱器安裝在屋面花架中，在太陽能板安裝時，需依據(jù)建筑位置將其安裝在南偏東45°與15°處，充分利用太陽能，實現(xiàn)穩(wěn)定供應熱水資源。將全部水箱安裝在屋頂處，應用換熱盤管進行再次熱化。晴天光照比較強，太陽能輻射被集熱器所吸收，如果水溫大于水箱中水溫5K～10K，則溫差控制設備會自動發(fā)出控制指示，此時開啟圖5各種不同熱壓通風建筑剖面形式循環(huán)水泵，可將熱水運送到水箱盤管內(nèi)。應用此類設計形式，能夠在屋頂位置種植一些植被，通過培植基質(zhì)材料和植物等方式起到熱阻的作用，防止因太陽輻射導致室內(nèi)出現(xiàn)高溫的情況。另外，對于雨水收集系統(tǒng)，可設置在屋頂處，將收集的雨水用于澆灌植被，可節(jié)約大量的水資源。3.3外墻保溫設計在應用低碳設計理念時，需合理設計建筑圍護結(jié)構(gòu)，減少室內(nèi)能源消耗。根據(jù)調(diào)查研究，外墻結(jié)構(gòu)所消耗的能源大約占建筑能耗總量的30%，實際數(shù)值取決于墻體結(jié)構(gòu)的面積。如果應用保溫性能高的砌筑材料，可有效防止出現(xiàn)冷橋情況。外墻的主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，如果應用保溫砂漿對飾面層進行施工，則可提升住宅建筑的保溫效果。在設計外墻結(jié)構(gòu)時，保溫層鋪貼需使用輕質(zhì)多孔材料，應布置耐堿玻纖網(wǎng)格布與抹面砂漿，隨后使用彈性膩子與抹面膠漿進行施工。由于住宅工程項目建設的高度比較高，因此，建筑風荷載也比較大，而外墻則需承受較大風荷載，使墻體出現(xiàn)負風壓的現(xiàn)象。通過應用此類型設計形式，不但可充分發(fā)揮出外墻保溫性能，而且還可延長住宅建筑的使用壽命。3.4自然通風設計夏季建筑室外溫度較高，因此，需合理設計自然通風效果，改善室內(nèi)環(huán)境的舒適度，減少空調(diào)的使用次數(shù)，實現(xiàn)低碳環(huán)保設計的目的。根據(jù)該區(qū)域風環(huán)境情況，建筑立面應設計成朝西南方向，主導風向為夏季風，而窄端切角需朝西北方向。另外，每一棟住宅建筑需應用雙向開窗設計形式，可滿足室內(nèi)的風壓通風要求，加速室內(nèi)空氣循環(huán)。3.5門窗低能設計在冬季環(huán)境下，門窗發(fā)揮著熱交換的作用，所消耗的能源比較高。對此，需應用門窗低能設計形式，減少門窗能源消耗。在設計時，使用阻熱設計方案，可有效處理門窗結(jié)合位置的間隙。由于朝南房間受到太陽直射的影響，會使得房間出現(xiàn)眩光現(xiàn)象，且會導致室內(nèi)溫度升高，因此，可采用單側(cè)反光單向玻璃，降低熱輻射。4結(jié)語綜上所述，我國對環(huán)保事業(yè)的不斷重視，推動了低碳型建筑的革新和發(fā)展。然而，現(xiàn)階段在住宅建筑工程設計時，低碳設計理念的應用比較少，阻礙了建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為促進我國建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，應對當前住宅建筑工程設計中出現(xiàn)的各種問題和不足進行全面分析，并采取有效的解決措施，對人們的住房要求進行調(diào)查分析，堅持低碳設計理念，為人們營造出舒適的生活環(huán)境。參考文獻：[1]謝阿琳.低碳設計理念在高層住宅建筑設計中的應用[J].低碳世界，2020，10（11）：99-100.[2]謝競.高層建筑設計中的低碳設計理念經(jīng)驗分析[J].智能城市，2020，6（