住宅建筑设计中融合低碳设计理念

时间:2023-03-24 16:20:14

住宅建筑设计中融合低碳设计理念

摘要:低碳设计是今后各行各业的重点发展方向,在住宅建筑工程设计中应用低碳设计理念,能够有效处理以往工程设计和建设过程中所存在的资源浪费、环境污染、能源消耗等问题。在建筑设计过程中结合低碳设计理念,可有效提升建筑工程设计水平与质量,保证住宅建筑符合绿色环保理念,为人们提供更加舒适的生活环境,促进建筑领域的长远发展。对此,首先对低碳设计理念进行介绍,然后对住宅建筑设计中低碳设计理念的融合策略进行分析,并选择某住宅建筑作为研究对象,对低碳设计策略进行详细探究。

关键词:低碳设计理念;住宅建筑;融合策略;应用

根据可持续发展理念要求,在住宅建筑工程设计中,应当重点关注低碳设计理念的要求,减少二氧化碳排放量和建筑能源耗损,对此,可应用全新设计观念与设计形式,提升住宅建筑工程低碳设计水平。现阶段,低碳设计理念已逐渐被推广应用于建筑行业,在建筑工程设计建设中采用低碳设计方式,可有效解决资源耗损较大、工程建设质量等方面问题。因此,亟须对住宅建筑设计中低碳设计理念的融合展开深入研究。

1低碳设计理念

低碳设计理念具体指的是将低碳理论作为基础,最大程度提升资源的使用率,在建筑工程设计过程中,需应用各种节能减耗手段、技术等,对资源耗损进行有效管控,实现减排和减耗的目的,可起到保护环境的作用,低碳设计的内涵如下:①依据建筑物实际应用情况和使用期限,对各种节能减排因素进行详细分析,并对规划建设、施工设计、投入应用等建设过程中存在环境问题进行全面分析,通过加强建设活动和设计的控制力度,有效减少对施工现场四周环境的影响,对建筑工程所在区域的水文环境、地理环境、气候条件、地貌特征等方面进行详细分析,选用节能减排的建筑组件与结构;②在开展低碳设计过程中,需遵照合理使用自然资源和土地资源的理念,并对设计方案进行优化调整,促进能源使用率的提升;③在设计期间,需应用低碳、环保等方面能源,尽量减少使用传统资源,例如,石油、煤炭等,进而对碳排放量进行控制,减少对生态环境所造成的污染;④低碳理念指的是应用可回收、可再生、清洁的资源[1]。

2住宅建筑设计中低碳设计理念的融合策略

2.1朝向

在对住宅建筑应用低碳设计理念时,需对工程项目施工地区气候条件进行全面调查、分析,根据本区域日照状况,合理设计出住宅建筑的朝向和位置,确保阳光能够照射到每个楼层内。在实际设计过程中,在住宅建筑进行选址时,需对城市环境影响因素进行综合考量,防止因未按规定要求扩大住宅建筑面积,进而导致对日照强度、时长产生影响。相同地区,甚至是相同住宅建筑的朝向存在较大差异,使得太阳热损、光辐射都不一致,在对住宅建筑的方位进行明确时,需根据工程建设地区的日照情况、气候条件等方面内容。通过综合考虑该地区太阳高度角的情况,精确计算出光照范围,确保住宅建筑朝向设计的科学性,同时也可合理缩小朝北与朝东的窗户面积,以此来扩大朝南面窗户的面积,提升室内光照效果。

2.2建筑体型

在住宅建筑工程施工过程中,围护墙体所消耗的资源比较多,大约占整个项目建设总体能耗的25%,若外露规模较大,则能源消耗越多。建筑物体形会对外露面积产生影响,若体型指数较高,则会消耗更多能源。西方国家在很多建筑项目设计中,基本应用圆塔形设计方案,其原理是圆形的周长一般较短,能够缩小外露的面积。对此,在建筑项目形体设计过程中,需合理规划建筑物外观形体,降低能源的消耗。

2.3平面设计

2.3.1平面开口设计

在对建筑工程平面开口进行设计时,需将建筑物室内通风条件作为依据,平面开口位置与风流关系见图1。通过相关研究表明,住宅建筑项目北向与南向开口处,会影响到室内的通风环境,对此,需对北向与南向开口轴线的畅通性进行改善,以此可使室内产生穿堂风。在南北方向,若平面开口可实现轴线对开,可将室内风向改变为直线方式进行流动,如果风速越快,则偏离位置的气流速度越低。通过应用上述结构设计形式,可提升穿堂风的风速,然而,室内气流较为混乱,有可能也会降低室内环境的适宜性和舒适度,特别是在夏季,建筑室内的空气流动需尽可能维持在均匀的状态,来改善室内空气环境。因此,需对平面方面加以关注,另外,出风口、风向、出风口方位不得在相同轴线上,保证建筑室内气流场的稳定性,可使得室内中的气流能够均匀分布[2]。

2.3.2平面体形设计

在对独栋住宅建筑项目的平面体形进行设计时,曲线形展开与直线形展开风环境见图2。如果风向投射面宽或空气流动方向一致,与直线形住宅建筑对比发现,曲线形住宅建筑的长度一般较大,可有效减少建筑项目下风向中涡流区的压强。因此,可应用曲线形方式对住宅建筑进行布局,可使得室内风环境达到最佳效果。

2.3.3平面区域的合理划分

在大多数区域,夏季温度高,住宅建筑消耗的能源较多,为了能够对室内热环境进行改善,需确保自然通风的畅通性,尽可能降低空调设备的能源消耗。在室内设计时,采用隔墙平面规划方式,会影响到室内通风的效果,例如,当厨房温度过高时,需规划到北面,若厕所湿度较高时,需规划到西面,西面日照充足,此外,卧室则需规划到南面,使通风效果达到最佳。建筑平面隔墙布置与室内风场关系见图3。

2.4剖面设计

2.4.1开窗洞口剖面位置与室内风环境

在对住宅建筑的剖面进行设计时,开窗洞口方位会直接影响到室内的气流分布和方向,建筑剖面洞口位置与室内风场关系见图4,应根据具体状况,对洞口剖面方位进行优化。在一般状况中,如果气流高度大约在1.5m时,则通风效果最佳。对此,在设计风口方位时,需考虑到室内环境的舒适性[3]。

2.4.2建筑剖面形式与通风方式为改善住宅通风环境,在住宅设计中,可采用以下两种通风形式,分别是热压通风和风压通风,也可将这两种形式相融合。为了能够对室内通风效果进行改善,在选用建筑剖面方式时,需参考各种通风形式。平面进深、建筑体体形朝向等均会对风压通风产生较大影响,为了提升热压通风性能,需加强对建筑室外与室内自然通风环境的控制。在对住宅建筑项目进行设计时,通常采用热压通风的方式,常见有通风中庭式和通风塔式。在实际设计中,合理使用热压通风的方式,可有效提升建筑室内通风条件。各种不同热压通风建筑剖面形式见图5。

2.5立面设计

2.5.1立体绿化与立面色彩在对住宅建筑的立面进行设计时,可推广应用立体绿化设计方式。另外,还需设置自动喷淋设备,建立绿色屏障。

2.5.2立面遮阳设计

夏季气温较高,对建筑物的遮阳效果提出了更高的要求,因此,在立面设计时需应用遮阳组件,并且还需考虑到是否会影响到室内的通风条件,防止出现阳光直射和室内温度较高的情况,最大程度发挥出遮阴的效果。因此,在对住宅建筑立面进行设计时,可根据建筑建设区域环境特征,选用遮阳设备[4]。2.5.3立面导风设计如果建筑工程的通风条件比较好,则能耗损失一般较低,可将高热空气循环到室外,使得室内环境更加舒适。因此,在住宅建筑项目设计时,需重视平面设计、场地规划等,改善自然通风的效果,与此同时,在住宅建筑立面设计时,需应用导风设计方式,具体可布置导风板、立面开口等。

2.6建筑围护结构低碳设计

外墙是住宅建筑围护结构中十分重要的组成部分之一,住宅建筑围护结构与传统的砖石结构有较大差异,可应用剪力墙结构,发挥良好的承重作用。为了能够充分发挥出外墙结构保温隔热性能,需对外墙的重量进行严格控制,在对外墙结构进行建设时,需应用适宜的施工技术和重量较轻的保温材料。因此,需选用适当的材料,避免应用岩棉板、聚苯乙烯泡沫板等材质轻盈的施工材料。

2.7可持续清洁能源的利用

在设计住宅建筑时,大多数设计工作者未与低碳设计理念相结合,同时也未对建筑工程项目周围水文环境、地质条件、气候环境等方面进行综合考虑。在住宅建筑结构设计时,需依据低碳设计理念的要求,合理应用自然环境中的再生资源。

3基于低碳理念的住宅建筑设计实例

3.1工程概况

某住宅工程项目的建筑总体面积约为39.45万m2,占地面积约为17.17万m2,建筑高度为60m~80m,层数则在20~25范围内。该工程区域维度较低,项目所处区域属于高原山地季风气候,全年温度都在15℃以上,气候宜人,四季如春。在该住宅工程设计时,需融入低碳设计理念,保证住宅建筑室外和室内环境的舒适性。依据工程设计要求,需将阳台、建筑顶部、墙体结构等布置成空中花园,充分体现出低碳环保的设计理念,在空中花园设计时,应用新型立体绿化工艺,可起到隔热、降温的作用,与此同时,还可美化环境、改善空气质量,增加建筑绿化面积。此外,需对气流、采光等方面进行控制,保证住宅建筑设计的合理性和科学性。

3.2屋面节能设计

在对住宅建筑进行低碳设计时,应充分利用光、太阳辐射、风等自然条件中的能源,使建筑物能够与自然环境相结合。在设计屋面结构时,使用板式布局,增加楼间距,提升光照条件,在屋顶位置做好保温措施。在地面冻土层下方设置隔热层,可组成闭合保温隔热系统,有效控制能源流失。根据屋面结构,还需将集热器安装在屋面花架中,在太阳能板安装时,需依据建筑位置将其安装在南偏东45°与15°处,充分利用太阳能,实现稳定供应热水资源。将全部水箱安装在屋顶处,应用换热盘管进行再次热化。晴天光照比较强,太阳能辐射被集热器所吸收,如果水温大于水箱中水温5K~10K,则温差控制设备会自动发出控制指示,此时开启图5各种不同热压通风建筑剖面形式循环水泵,可将热水运送到水箱盘管内。应用此类设计形式,能够在屋顶位置种植一些植被,通过培植基质材料和植物等方式起到热阻的作用,防止因太阳辐射导致室内出现高温的情况。另外,对于雨水收集系统,可设置在屋顶处,将收集的雨水用于浇灌植被,可节约大量的水资源。

3.3外墙保温设计

在应用低碳设计理念时,需合理设计建筑围护结构,减少室内能源消耗。根据调查研究,外墙结构所消耗的能源大约占建筑能耗总量的30%,实际数值取决于墙体结构的面积。如果应用保温性能高的砌筑材料,可有效防止出现冷桥情况。外墙的主体结构为钢筋混凝土,如果应用保温砂浆对饰面层进行施工,则可提升住宅建筑的保温效果。在设计外墙结构时,保温层铺贴需使用轻质多孔材料,应布置耐碱玻纤网格布与抹面砂浆,随后使用弹性腻子与抹面胶浆进行施工。由于住宅工程项目建设的高度比较高,因此,建筑风荷载也比较大,而外墙则需承受较大风荷载,使墙体出现负风压的现象。通过应用此类型设计形式,不但可充分发挥出外墙保温性能,而且还可延长住宅建筑的使用寿命。

3.4自然通风设计

夏季建筑室外温度较高,因此,需合理设计自然通风效果,改善室内环境的舒适度,减少空调的使用次数,实现低碳环保设计的目的。根据该区域风环境情况,建筑立面应设计成朝西南方向,主导风向为夏季风,而窄端切角需朝西北方向。另外,每一栋住宅建筑需应用双向开窗设计形式,可满足室内的风压通风要求,加速室内空气循环。

3.5门窗低能设计

在冬季环境下,门窗发挥着热交换的作用,所消耗的能源比较高。对此,需应用门窗低能设计形式,减少门窗能源消耗。在设计时,使用阻热设计方案,可有效处理门窗结合位置的间隙。由于朝南房间受到太阳直射的影响,会使得房间出现眩光现象,且会导致室内温度升高,因此,可采用单侧反光单向玻璃,降低热辐射。

4结语

综上所述,我国对环保事业的不断重视,推动了低碳型建筑的革新和发展。然而,现阶段在住宅建筑工程设计时,低碳设计理念的应用比较少,阻碍了建筑行业可持续发展。为促进我国建筑行业可持续发展,应对当前住宅建筑工程设计中出现的各种问题和不足进行全面分析,并采取有效的解决措施,对人们的住房要求进行调查分析,坚持低碳设计理念,为人们营造出舒适的生活环境。

参考文献:

[1]谢阿琳.低碳设计理念在高层住宅建筑设计中的应用[J].低碳世界,2020,10(11):99-100.

[2]谢竞.高层建筑设计中的低碳设计理念经验分析[J].智能城市,2020,6(17):24-25.收稿日期:2022-12-18(上接第90页)了环保再生砖,还建有雨水回收利用系统等,包括院内竹林景观,能感受到这个项目带来的“粗中有细”的质感。真正有文化的空间,是一种文化传承与延续,而非简单堆砌。关于社区的“美好生活”,需要情感浇筑,西村大院作为社区公共空间不只是拉近人与生活的距离,同时也拉近人与人之间的距离。目前,传统的院落文化在不断被分解,邻里之间的关系在变得陌生,大部分的年轻人都是离开家乡出来闯荡重新定居,或许需要一些温情的空间重新建立人与人之间的关联,以获得真正的幸福感。

作者:肖凌 单位:甘肃省建筑设计研究院有限公司