浅谈绿色建筑设计在高层民用建筑设计的应用

赵芳

（贵州省安顺市规划设计院）

前言

绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，包括节能、节地、节水、节材等，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物，针对绿色建筑进行的设计被称为绿色建筑设计。20世纪中期以来，随着民众对居住环境要求的提高、对污染控制的重视，绿色建筑设计逐渐引起重视，分析高层民用建筑中的绿色建筑设计意义突出。

1 绿色建筑设计原则

1.1 降低能耗

绿色建筑设计的基本原则是降低能耗，我国各行业全年的总能耗中，有约35～40%是投入到建筑领域中的，针对建筑能耗研究控制方案是多年来各界共同关心的焦点。以常见的装配式建筑结构为例，在高层民用建筑中，装配式剪力墙已经得到了一定程度的应用，该墙体的性能与常规剪力墙相近，当存在室内二次装修需求时，只需拆解墙体，重新装配即可，免去墙体建设中水泥、水、骨料的二次消耗，能耗降低作用明显。

1.2 控制污染

建筑工作中的污染包括直接污染和间接污染，直接污染如粉尘、扬沙等，间接污染包括使用电力导致的煤炭消耗、水泥生产带来的化学污染等。绿色建筑设计理念的提出，最初正是为了应对污染问题。以间接污染的控制为例，20世纪中后期，德国学者针对材料的回用进行了分析，学者选取了混凝土残渣，将其作为骨料制备了新的混凝土，经开放性实验，新混凝土的刚度满足建设要求，推广使用后，水泥消耗量得到了降低，污染借此得到间接控制[1]。

1.3 发挥长期价值

绿色建筑设计的原则之一是各类理念在应用后能够发挥长期价值，在此理念下，英国学者于20世纪70年代设计了雨水循环系统。雨水循环系统可以在高层民用建筑施工过程中收集雨水，用于施工作业，施工完成后，收集所获的雨水也可以用于草坪灌溉或者车辆清洗，实现了水资源的长期节约。雨水循环系统借助较大的蓄水池和耐腐蚀管道（一般为复合材料）收集自然降水，使用时通过离心泵提供动力，只需少量能耗就可以利用雨水进行作业，目前已经得到了广泛应用。

2 高层民用建筑设计中绿色建筑设计的应用

2.1 水循环系统

高层民用建筑设计中，绿色建筑设计理念的应用十分常见，水循环系统是其中之一，除去上文所说的雨水循环系统外，我国广东等地近年来发明了闭路水循环空调系统，也能够实现长期节能。多层建筑中，闭路水循环空调系统与常规空调是一起使用的，起到辅助降温作用。一般在每一层的天花板和上一层楼体之间的夹层中，应用重量较轻的复合材料管材铺设10～30m不等的单路水循环系统，所有管道取弧面设计，整体呈现“蚊香状”，以降低水流阻力，之后向管道中注入70%体积的水，并将管道与空调动力系统连为一体[2]。夏季来临时，建筑内的人员启动空调，空调的内置动力系统会向闭路水循环系统提供少量动能，使水开始循环流动，利用水热容量较高的特点，对室内进行辅助降温。从节能效果上看，闭路水循环空调系统在20℃制冷要求下，每小时能耗仅相当于2P常规空调的92.1%、相当于1.5P空调的89.2%。

2.2 材料回用

民用建筑对建筑材料往往不存在特殊要求，很多废旧材料可以用于新的高层民用建筑建设，较为典型的包括混凝土骨料、木料以及金属材料等。混凝土碎片可以在破碎加工后作为新混凝土的骨料，我国目前已经推行了该技术。木料的二次应用始于20世纪中后期，此前德国习惯使用原木制作家具，森林资源保护渐渐得到民众重视后，德国科学家遂研发了复合板材技术，将一些废旧木料进行破碎处理，干燥、机械压缩、表面打磨，作为“人造板材”使用。该技术于20世纪后期传入我国，并得到了推广应用。

2.3 保温设计

保温设计在现代建筑中应用广泛，尤其在北方地区，复合材料的应用能够降低热量散失率，确保室内温度维持在较高水平，从而降低取暖所需能耗，是一种较为典型的绿色建筑设计。目前常用于高层民用建筑保温设计的是苯复合材料，可以设计在建筑围护结构的夹层中[4]。研究人员曾对我国河北某地进行过调查，结果上看，当地81%以上高层民用建筑在围护结构中应用了苯复合材料作为夹层，保温效果也较为理想。应用了苯复合材料的建筑，每立方米空间在1h内散失的热量仅为14.4J，而同等空间下，混凝土结构和砖瓦结构分别散失152.4J、157J热量。一栋7层高的民用建筑（28户），全部应用苯复合材料作为围护结构夹层，每年可实现节煤50t以上。

3 应用实例

3.1 工程概况

工程位于我国辽宁省沈阳市某地，设计高度33.7m，共10层，建筑占地面积1409m2，建筑总面积18714m2（含两层地下室）。由于当地处于北方，冬季温度低，夏季存在降温需求，为实现绿色理念，施工作业开始前进行了绿色建筑方案设计探讨。

3.2 绿色技术应用方案

方案讨论的核心内容较多，包括围护结构设计、材料使用、节能措施、污染控制四大方面。维护结构上，施工方出具了3套方案，建设方组织专家小组进行了分析，综合当地冬季平均温度（-11℃），对所需苯复合材料厚度进行计算，最后确保为单夹层设计，厚度为8.1cm，满足保温需求的同时，不会造成材料浪费。材料上，由于工程为老旧小区改造，大量应用了二次材料，包括混凝土再生骨料、复合板材等，仅材料回用一项即实现资金节约57.1万元。此外，工程主要使用速生林木材。节能措施上，工程建设了雨水循环系统，并与物业公司达成协议，该系统在施工完毕后由物业接管，施工工程中，由于当地降水较少，未能发挥突出作用，累计节水为1.9t，但可以为后续物业工作提供帮助，发挥长期价值。污染控制上，在满足施工需求的情况下，选取小功率机械设备，同时尽量选取上午9～12时，下午13～16时进行施工，避免噪音污染问题，体现了立体化的绿色建筑设计理念。

3.3 应用探讨

本次施工中，电能、水资源以及材料等各项作业均应用了绿色建筑设计，资金投入较预算额降低71.2万元，施工过程中的社会影响也得到了有效控制，没有出现扰民投诉问题。由于方案推行前经过了反复论证，因此可行性较高，施工过程中也没有出现返工重新建设的情况，绿色建筑设计理念的优势得到了突出体现。

4 总结

通过分析绿色建筑设计在高层民用建筑设计的应用，了解了相关理论内容。绿色建筑设计是一种现代建筑设计理念，其基本原则包括降低能耗、控制污染、发挥长期价值等。高层民用建筑设计中的绿色建筑理念体现在水循环系统、材料回用、保温设计等方面，现有工程实例证明了相关设计的可行性。后续工作中，也要求施工单位重视绿色建筑设计理念的应用，提升整体建设水平。

[1]沈中伟，袁红.城市交通综合体地下空间绿色建筑设计方法研究概论[J].西部人居环境学刊，2017，32（06）：1～4.

[2]苏 媛，冯伟杰，范 悦.基于绿色建筑理念的建筑设计教学探索与实践——以2015年台达杯国际太阳能建筑设计竞赛获奖作品为例[J].建筑与文化，2017（05）：106～108.