基于生态策略的高层住宅建筑设计研究

摘要：随着社会的发展，城市化的进程越来越快，大量涌入的城市人口与城市面积不成比例，高层建筑是解决这一问题的有效途径。但是，由于传统的高层建筑设计具有高能耗的缺点，已经受到越来越多人的诟病，如何才能够降低高层建筑的能耗、保证建筑设计与自然的完美融合，基于生态策略的高层建筑设计给出了答案。

关键词：生态策略；高层建筑；设计研究

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

引言：建筑能耗在能耗中占有非常大的比重。目前，高层建筑设计越来越多，其高能耗、高污染的弊端日益凸显，基于生态策略的高层建筑设计由于能够贴近自然、能耗低而受到人们的追捧，具有广泛的商业前景。因此，对于基于生态策略的高层建筑设计探讨不仅具有学术意义，更有其实践意义及商业价值。

一、目前高层建筑设计的不足之处

高层建筑相对于普通建筑可以供更多人工作，更多的人则需要更多的能耗来维持电梯、供水供暖等等。本身建筑能耗与工业能耗、农业能耗及交通运输能耗共称为民生能耗，。而高层建筑能耗在建筑能耗中有占有较大比重。其中供暖空调系统、照明系统、动力系统和办公设备系统是建筑能耗的4个主要系统。以下对于目前高层建筑设计的不足之处的不足之处做具体分析。

（一）巨大的体型形成阴影区。

由于高层建筑自身体量巨大，在日照下的落影很大。这些阴影在很大程度上改变了周围地区的性质，遮蔽阳光对附近的房屋，街道带来很大的影响。以浦东地区为例，大量高层建筑集聚的cbd区域，建筑之间相互遮挡，甚至使周边一些多层建筑常年处于阴影之中，造成空间品质上的影响。

（二）自然采光利用率低。

目前，高层建筑主要形式有方形、矩形等，这是由于硬件条件和用户需求综合考虑以后做出的选择。这种形式的高层建筑就导致了自然采光利用率随着距离的深入越来越低，不能够满足人们的需求，随之而来的人工照明的情形便较为广泛，这必然导致能耗加大。

（三）室内通风能耗大。

正是由于上面提到的目前高层建筑所具有的形式，这就带来了空气的流通性也随着距离的深入越来越差，为了满足人们的要求，目前普遍使用的方法是通过控制设备来解决通风问题。此外，空调系统也被广泛的使用，这种人工控制通风的手段也必然带来能耗的加大。

（四）围护结构的保温隔热能力不强。

外墙、屋面及外窗等外维护因素是建筑能耗的一大关键因素。而目前高层建筑中由于它的横向面积要远远小于竖向面积，所以护结构中外墙的保温隔热能力至关重要，在当前的高层建筑设计中，外墙的做法一般分为两个情况：第一，使用加气混凝土砌块配合大理石进行贴面；第二，使用玻璃幕墙配合外挂铝塑板。这种方法很容易在建筑设计中缺少了保温层的设计。此外，窗户的选择一般使用单层玻璃设计，这种情况的缺点就是的对于高层建筑中的温度需要人为手段来控制。

（五）对于可再生能源的利用上不足。

现在高层建筑的热源主要来源是：市政蒸汽、市政蒸汽配合分体空调以及直燃型溴化锂吸收式机，冷源主要是：螺杆式水冷机组、直燃型溴化锂吸收式机组、蒸汽型溴化锂吸收式机组和分体空调。这些设备中对于可再生能源的利用基本为零，这就使得能源的消耗不可避免的加重。

总体来说，在传统的高层建筑设计上，对于能源损耗的考虑不足，这是高层建筑目前高能耗的主要原因，基于生态策略的高层建筑设计可以有效地降低能源损耗，减少建筑污染，对于改变目前的高层建筑能好的现状有着显著的作用。

二、基于生态策略的高层建筑设计的具体细则

针对上文提到得高层建筑设计中的不足，我们对基于生态策略的高层建筑设计的具体细则进行如下探讨：

（一）合理规划高层建筑布局，与城市空间结构相协调。

高层建筑以其庞大的体量对城市的局部地区及整体都会产生重大影响。它的布局得当与否会对城市的正常运转，与城市空间环境起到影响。通过容积率等规划指标控制高层建筑的密度，避免局部地区过分密集，除容积率外应再加上一项空地率作为补充。它反映了基地的空地比值，既保证土地使用的经济效益又留有空地

（二）关于高层建筑采光及通风的生态设计优化。

由于高层建筑的容积率较高，这就导致了采光的困难，在采光的优化上，基于生态策略的建筑设计主要改善点是选择合理的位置、朝向，以吸收更多太阳能、储备更多能源、减少自身能耗。对于通风设计的优化，选择合理的位置、朝向依然有不错的效果。

（三）关于高层建筑围护节能的优化。

针对传统维护结构的不足，建筑的围护结构优化主要可以从屋面、墙体、外窗这几各方面进行。

（1）选择节能性好的建筑材料，这是从硬件上做出的优化，工欲善其事必先利其器，拥有高性能的原材料是高层建筑围护结构设计优化的基础。在具体工作中主要是从导热系数、强度上进行选择，并对建筑表皮的构造设计，即采用强度高的承重材料和导热系数小的轻质保温材料进行复合。在实践中我们发现这一做法可以有效地降低能耗。

（2）在护结构中进行优化，这主要可以分为墙体的节能优化以及外窗、幕墙的节能优化。

在墙体的节能设计优化中，在经过了进行经济性、可行性分析以后，可在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。另外，目前还有可调节的外墙，即采用多向、多层、可开、可闭的外墙，以适应不同的气候，减少空调，采暖的时间，降低能耗。

在外窗、幕墙的设计节能优化中，主要对窗的朝向进行调整，高层建筑由于窗墙比例远大于传统建筑，随着而来的热损失也会较传统建筑大很多。特别是使用大面积开窗或成片的使用玻璃幕墙，这种方法虽然带来了采光能力的提升，但也成为了建筑的冷(热)桥所在。针对这些情况，一般可以通过对窗墙面积比的控制、气密性的改善、对窗框保温性的改善以及使用中空玻璃等手段来完成在外窗、幕墙的设计的节能优化。

（四）加大可再生能源的利用率。

对于可再生能源的利用率可以从以下几个方面出发。即极大对太阳能、地热能、风能、水能、生物质能的利用效率。例如，具体工作中我们可以加强对太阳能的利用，目前，太阳能在供暖和供电上的研究及应用都已经取得了较大的突破，如何将传统的被动式太阳房和主动式太阳房的设计理念融入到高层建筑设计之中；如何把太阳能发电的应用施展在高层建筑之中等等，这一系列的可再生能源的应用将会对于降低能源的损耗起着极其重要的作用，未来这也是基于生态策略高层建筑设计中最为核心的问题。

此外，除了以上设计，做好建筑的设计中的体形与平面布置工作、加强绿化工作也是基于生态策略高层建筑设计的一个关键点。

三、结论

可持续的城市化发展之路任重而道远，高层建筑作为城市化建设中的耗能大户值得我们用生态策略去进行设计研究。浦东地区高层建筑群体的案例告诉我们只有通过整体的系统科学的方法运用生态原理进行分析，才能切实的将高层建筑的生态化设计落到实处，促进城市的可持续发展。

参考文献：

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[2]沈清基.城市生态与城市环境.上海.同济大学出版社,1998

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