摘要：在我國的社會現代化發展中， 逐漸提出了可持續發展理念， 大力提倡低碳環保以及節能減排的理念， 這也是未來我國社會發展發展的重點方向。在現代化建筑行業施工中， 會產生較高的能源損耗， 造成嚴重的環境污染問題。為了使居民的生活環境更加綠色環保、安全和諧， 降低建筑能源損耗， 必須在城市高層建筑設計中貫徹落實低碳設計理念， 才能避免對環境產生破壞， 而且能夠使建筑能源的利用率顯著提升， 促進我國的城市建筑長遠、可持續發展。因此， 本文針對高層建筑低碳設計理念進行了具體闡述， 并提出了優化和應用低碳設計理念的相關建議。

關鍵詞：高層建筑； 低碳設計； 理念； 應用；

1 前言

近幾年以來， 我國的城市建筑數量不斷增多， 城市有限的土地資源越來越緊缺， 導致許多建筑物逐漸向高層發展， 并且涌現了許多城市高層建筑， 為豐富城市形象起到重要作用。但是在城市高層建筑設計、施工過程中， 會產生非常嚴重的能源損耗以及環境破壞問題， 不利于當前社會人與自然和諧相處。通過推出低碳設計理念， 能夠實現城市生態平衡， 促進人與自然和諧發展， 節約不可再生能源， 更好地保護自然生態環境， 使能源利用效率顯著提升， 而且能夠滿足人們的綠色、環保、節能要求， 使人們的現代化城市生活更加健康， 提高人們的生活品質， 這也是現代化社會發展的必然選擇。當前階段， 隨著城市高層建筑建設速度不斷加快， 必須加強對高層建筑中低碳設計理念的應用研究， 才能更快、更好地實現綠色建筑目標。

2 低碳設計理念的相關概述

2.1 低碳設計理念的定義

近幾年以來， 隨著人們過度撅取自然資源， 破壞自然生態環境， 導致全球氣候逐漸變暖， 并引發了能源危機， 二氧化碳的排放量在不斷增加， 使人們的生存居住環境越來越惡劣， 由此而產生了低碳設計理念。在建筑行業中出現的低碳設計理念， 指的是在建筑設計和施工中應用各種節能環保技術和產品， 使現代化建筑達到節能、環保的效果， 使能源的使用效率顯著提升， 避免嚴重消耗不可再生能源， 從而促進自然生態環境和現代建筑和諧共處。在低碳設計理念中， 最重要的就是節能和減排， 節約能源和減少二氧化碳排放。

2.2 低碳設計理念的具體內容

在建筑領域的低碳設計理念， 主要包含了這樣幾點具體內容：

2.2.1 節約能源

在現代化科學技術的發展推動下， 人們一直在倡導節能的理念， 并且研發和產生很多新型技能技術與設備， 這也為我國建筑領域節能設計起到重要作用。在建筑節能設計中， 通過利用大自然能源和科學技術密切結合， 能夠使現代化建筑物的采集和應用自然光、自然風， 達到節能減排的目的。比如：當建筑物結構能夠良好地進行通風時， 這樣就可以在夏季時避免使用空調系統， 直接利用通風設施引導自然風灌入室內空間， 達到降溫的目的。同時， 在建筑物的外立面上安裝架設自動遮陽系統以及雙層幕墻， 能夠起到采光的作用， 使室內的明亮度增加， 提高了能源的利用效率， 節約能源。

2.2.2 合理優化能源的組合應用

當前社會， 人們對于新型能源的應用越來越普遍， 新型能源和不可再生能源的組合應用是未來的必然趨勢， 所以需要合理優化能源的組合應用措施。這樣也能夠減少礦產資源的消耗， 不斷改進燃料系統設備， 最大化使用資源， 避免排放大量的二氧化碳。同時， 在室內掛爐燃料系統中可以應用沼氣以及生物固體燃料， 或者充分回收應用地熱能、光能、風能以及余熱廢熱等等一系列不可再生能源， 使能源的使用方式得到全面優化。

2.2.3 建筑施工中應用天然材料

在高層建筑工程設計和施工中， 貫徹落實低碳設計理念， 需要及時排除使用有害的建筑材料以及裝飾材料， 加強應用天然無害建筑材料， 而且對于一些必須應用的木材、油漆、石塊以及石灰， 需要進行嚴格的質量檢測， 確保這些材料質量達標， 防止對人體健康產生嚴重的危害， 這樣才能使高層建筑設計施工更加清潔、無害。

3 城市高層建筑中應用低碳設計理念的意義和必要性

近幾年以來， 我國對于煤炭和石油等不可再生資源的開采利用速度不斷加快， 這也導致各種不可再生資源逐漸陷入枯竭， 其中建筑領域的能源損耗量在社會總能耗中所占的比例達到30%左右， 這也對我國社會的可持續發展造成不利影響。最新出現的低碳設計理念中， 明確要求在建筑設計中加強應用光能、風能、水能和太陽能等可再生能源， 這樣能夠提高能源利用率， 節約資源。而且在建筑行業發展中排放了大量的二氧化碳， 加快了全球氣候變暖的趨勢， 這也嚴重破壞了自然生態環境， 不利于現代化城市建筑環境的長遠發展。因此， 在這一背景下必須貫徹落實低碳設計理念， 不斷開發應用新技術和新能源， 才能有效降低能源損耗， 減少二氧化碳排放量， 提高城市環境的整體質量， 促進社會與生態環境和諧發展。

為了應對城市土地資源不斷減少的問題， 擴大人們的生存居住空間， 我國逐漸加快高層建筑設計施工。高層建筑具有更加龐大的體積和容積率， 但是也對城市環境質量造成非常不利的影響。一般來看， 高層建筑集中在各大城市的中心區域， 這些中心地帶的建筑物比較復雜， 人員嘈雜， 影響了人們的生活以及出行質量。而且在很多城市高層建筑設計施工中， 為了使高層建筑物的大氣、高檔氣勢展現出來， 沒有注重高層建筑設計的節能意識， 嚴重損耗能源， 降低了工程建設效益。而且很多高層建筑物之間的間隙比較小， 再設計上為了節約用地， 所以導致相鄰建筑物出現遮擋的問題， 不利于建筑物接受陽光照射， 難以充分運用太陽能、自然光能和風能， 使城市建筑和自然生態環境出現失衡問題。因此， 在高層建筑設計中加強應用低碳設計理念具有深遠的意義， 其對于現代化城市發展起到重要作用。

4 當前城市高層建筑中應用低碳設計理念的現狀

從全球建筑行業的發展情況來看， 最早在發達國家開始應用建筑低碳設計理念， 并且取得了非常卓越的成效， 我國建筑領域應用低碳設計理念起步時間比較晚， 在技術水平上和發達國家相比存在一定的差距。通過對我國城市高層建筑的采暖能耗情況進行實際調查發現， 其采暖能耗的大約超過發達國家的1.3倍左右， 而外墻傳熱系數超過了4倍左右， 在采暖能耗上造成了嚴重的浪費。出現這種情況的主要原因在于：建設施工單位缺少良好的節能意識， 他們過于追求房屋建筑施工利潤， 沒有貫徹節約材料的意識， 例如：在一些高層建筑設計中， 墻壁設計為大面積窗戶作為裝飾， 而這些窗戶無法開啟， 處于封閉狀態， 所以導致建筑物內部的通風條件變差， 降低了室內空氣質量。在平時需要開放空調， 才能使室內空氣流通， 這也就導致空調運行過程中造成嚴重的能源損耗和浪費， 而且排放大量的二氧化碳， 污染了大氣環境。除此之外， 在當前城市高層建筑的低碳設計工作中， 許多設計人員沒有正確認識到低碳設計理念， 缺乏充足的低碳設計知識， 無法合理應用低碳設計技術， 所以導致低碳設計工作浮于形式， 沒有充分落實下去。由于建筑低碳設計學科比較復雜， 作為建筑設計施工人員， 必須具備專業的技術水平和技能知識， 而我國政府還未出臺完善的節能減排制度， 所以導致高層建筑低碳設計施工受到嚴重的阻礙。

近幾年以來， 我國正在加強研發新能源技術和產品， 并且研發成功太陽能光伏電池， 但是太陽能光伏電池還未全面普及， 成本價格較高， 無法應用在普通的高層建筑設計施工中， 我國也沒有出臺太陽能熱水器和建筑低碳設計標準。

5 在高層建筑設計中應用低碳設計理念的優化對策

5.1 充分考慮建筑布局， 優化建筑結構

目前， 在城市建筑群體布局中， 主要采用行列式以及自由式等兩種布局方式， 但是在演化布局的過程中， 需要在此基礎上進行合理的演化和組合。其中行列式的布局方式， 使房屋建筑變得非常規整、有序， 采用自由式的布局方式， 能夠使住宅小區的內部空間更多靈活、多元化。最重要是兩種布局方式會產生不同的通風狀況。首先， 建筑采用行列式布局方式， 將會在建筑物的背風面產生較大的渦流區域， 不利于人們開展室外活動， 而且在兩棟建筑物進行行列式布局時， 將會導致中間的間距擴大， 不利于節約土地資源。一般為了使建筑物采集到充足的陽光， 將會采用自由式布局的方式， 能夠使各個住宅從太陽方位角來采集充足的日照光， 而且把建筑物進行錯位， 能夠減少空間浪費， 通風良好， 使人們的活動區域更阿基充足。經過科學考察和實際研究分線， 一般需要把風向和建筑物的夾角控制在30-60°左右， 這樣能夠保持均勻通風。

于此同時， 在高層建筑設計中， 需要不斷優化建筑物結構， 通過設計科學、合理的建筑結構， 能夠達到節能減排的良好效果。一般在高層建筑主體結構建設施工的過程中， 需要消耗和運用大量的鋼筋混凝土材料， 而且在建筑物拆除之后， 無法有效回收這些鋼筋混凝土材料資源， 導致資源浪費問題， 隨意拋棄也會影響自然環境。因此， 在設計城市高層建筑的主體結構中， 不僅需要考慮到自然采光以及通風， 而且需要考慮自然資源的應用， 設計科學、合理的主體結構， 減少施工原材料和各種采暖設備的使用， 這樣才能夠達到節能的目的。

5.2 不斷改善高層建筑朝向

在選擇高層建筑的建設地址時， 需要充分考慮到建筑物的周邊格局， 以及建筑物和城市環境的平衡度， 避免高層建筑的容積率過高， 這樣將會影響建筑物的日照條件。由于太陽光具有較高的能量和輻射， 地球處于太陽能的接收范圍以內， 太陽光對于改善地球環境起到重要作用， 而且能夠促進生物成長。在城市高層建筑中充分接收和應用太陽能， 能夠達到節能減排的效果。因此， 在城市高層建筑規劃設計的過程中， 需要選擇合適的地址， 并不斷改善高層建筑的朝向， 確保建筑物能夠接受到充足的太陽光照射。當高層建筑保持不同的朝向時， 其接受的太陽光輻射也存在較大的差異， 會出現不同的熱損失。而且在冬季時期， 建筑物接受太陽光照射至關重要。

具體而言， 在確定高層建筑朝向的過程中， 需要根據每天太陽的方向、高度角來計算太陽輻射的范圍， 這樣才能把太陽照射的時間確定下來， 然后進行緊密計算， 針對高層建筑物的整體朝向， 來設計建筑物表面的窗戶面積和數量， 在必要的條件下可以安裝雙層幕墻， 這樣能夠讓建筑物接受充足的太陽能照射， 有效改善室內居住和工作環境， 達到節能減排的目的。

5.3 高層建筑設計中合理應用低碳技術

隨著科學技術的高速發展， 在城市高層建筑設計施工中需要加強應用低碳技術， 充分利用各種新型清潔能源， 減少礦物能源的利用， 降低二氧化碳排放量。首先， 在高層建筑設計中可以利用太陽能來進行光伏發電設計， 以及安裝太陽能熱水器， 確保充足的熱水供應， 這樣能夠節約電能損耗。太陽能光伏發電技術是近年來產生的新型發電技術， 其主要通過架設光伏電池板， 能夠吸收太陽能發電， 而且在建筑物的樓板、窗戶以及墻面上安裝光伏電池板， 能夠使建筑物的美觀性得到提升。其次， 在設計建筑物結構時， 充分應用風能， 能夠使建筑物通風更加順暢， 空氣自由流通， 使室內的空氣環境更加清新。但是需要合理安裝無動力通風設備， 才能自由調節風速和風流， 以此來代替空調設備。最后， 對于高層建筑物的采光設計， 其中重點需要注意的是底層以及地下室的采光設計， 通過安裝玻璃纖維材料， 能夠有效導引自然光線， 使地下室和建筑底層及時接受光線， 白天不再需要使用照明設備， 就能夠保持亮度。在高層建筑設計中必須充分應用各種自然可再生能源， 才能使建筑物達到節能環保的目的， 提高建筑工程的經濟性。

6 結束語

綜上所述， 當前社會各個領域正在大力提倡節能、環保、綠色健康理念， 在我國高層建筑中貫徹應用低碳設計理念， 是建筑行業發展的必然趨勢。其能夠有效降低能源損耗與二氧化碳排放量， 避免污染自然環境， 促進城市建筑和自然生態環境和諧發展。由于我國各個地區的地理環境復雜多變， 必須針對高層建筑的實際情況， 合理應用低碳設計理念， 才能促進城市現代化可持續發展。

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