论文题目：高层建筑碳设计理念分析
摘要：在我国的社会现代化发展中， 逐渐提出了可持续发展理念， 大力提倡低碳环保以及节能减排的理念， 这也是未来我国社会发展发展的重点方向。在现代化建筑行业施工中， 会产生较高的能源损耗， 造成严重的环境污染问题。为了使居民的生活环境更加绿色环保、安全和谐， 降低建筑能源损耗， 必须在城市高层建筑设计中贯彻落实低碳设计理念， 才能避免对环境产生破坏， 而且能够使建筑能源的利用率显着提升， 促进我国的城市建筑长远、可持续发展。因此， 本文针对高层建筑低碳设计理念进行了具体阐述， 并提出了优化和应用低碳设计理念的相关建议。
关键词：高层建筑； 低碳设计； 理念； 应用；
1 前言
近几年以来， 我国的城市建筑数量不断增多， 城市有限的土地资源越来越紧缺， 导致许多建筑物逐渐向高层发展， 并且涌现了许多城市高层建筑， 为丰富城市形象起到重要作用。但是在城市高层建筑设计、施工过程中， 会产生非常严重的能源损耗以及环境破坏问题， 不利于当前社会人与自然和谐相处。通过推出低碳设计理念， 能够实现城市生态平衡， 促进人与自然和谐发展， 节约不可再生能源， 更好地保护自然生态环境， 使能源利用效率显着提升， 而且能够满足人们的绿色、环保、节能要求， 使人们的现代化城市生活更加健康， 提高人们的生活品质， 这也是现代化社会发展的必然选择。当前阶段， 随着城市高层建筑建设速度不断加快， 必须加强对高层建筑中低碳设计理念的应用研究， 才能更快、更好地实现绿色建筑目标。
2 低碳设计理念的相关概述
2.1 低碳设计理念的定义
近几年以来， 随着人们过度撅取自然资源， 破坏自然生态环境， 导致全球气候逐渐变暖， 并引发了能源危机， 二氧化碳的排放量在不断增加， 使人们的生存居住环境越来越恶劣， 由此而产生了低碳设计理念。在建筑行业中出现的低碳设计理念， 指的是在建筑设计和施工中应用各种节能环保技术和产品， 使现代化建筑达到节能、环保的效果， 使能源的使用效率显着提升， 避免严重消耗不可再生能源， 从而促进自然生态环境和现代建筑和谐共处。在低碳设计理念中， 最重要的就是节能和减排， 节约能源和减少二氧化碳排放。
2.2 低碳设计理念的具体内容
在建筑领域的低碳设计理念， 主要包含了这样几点具体内容：
2.2.1 节约能源
在现代化科学技术的发展推动下， 人们一直在倡导节能的理念， 并且研发和产生很多新型技能技术与设备， 这也为我国建筑领域节能设计起到重要作用。在建筑节能设计中， 通过利用大自然能源和科学技术密切结合， 能够使现代化建筑物的采集和应用自然光、自然风， 达到节能减排的目的。比如：当建筑物结构能够良好地进行通风时， 这样就可以在夏季时避免使用空调系统， 直接利用通风设施引导自然风灌入室内空间， 达到降温的目的。同时， 在建筑物的外立面上安装架设自动遮阳系统以及双层幕墙， 能够起到采光的作用， 使室内的明亮度增加， 提高了能源的利用效率， 节约能源。
2.2.2 合理优化能源的组合应用
当前社会， 人们对于新型能源的应用越来越普遍， 新型能源和不可再生能源的组合应用是未来的必然趋势， 所以需要合理优化能源的组合应用措施。这样也能够减少矿产资源的消耗， 不断改进燃料系统设备， 最大化使用资源， 避免排放大量的二氧化碳。同时， 在室内挂炉燃料系统中可以应用沼气以及生物固体燃料， 或者充分回收应用地热能、光能、风能以及余热废热等等一系列不可再生能源， 使能源的使用方式得到全面优化。
2.2.3 建筑施工中应用天然材料
在高层建筑工程设计和施工中， 贯彻落实低碳设计理念， 需要及时排除使用有害的建筑材料以及装饰材料， 加强应用天然无害建筑材料， 而且对于一些必须应用的木材、油漆、石块以及石灰， 需要进行严格的质量检测， 确保这些材料质量达标， 防止对人体健康产生严重的危害， 这样才能使高层建筑设计施工更加清洁、无害。
3 城市高层建筑中应用低碳设计理念的意义和必要性
近几年以来， 我国对于煤炭和石油等不可再生资源的开采利用速度不断加快， 这也导致各种不可再生资源逐渐陷入枯竭， 其中建筑领域的能源损耗量在社会总能耗中所占的比例达到30%左右， 这也对我国社会的可持续发展造成不利影响。最新出现的低碳设计理念中， 明确要求在建筑设计中加强应用光能、风能、水能和太阳能等可再生能源， 这样能够提高能源利用率， 节约资源。而且在建筑行业发展中排放了大量的二氧化碳， 加快了全球气候变暖的趋势， 这也严重破坏了自然生态环境， 不利于现代化城市建筑环境的长远发展。因此， 在这一背景下必须贯彻落实低碳设计理念， 不断开发应用新技术和新能源， 才能有效降低能源损耗， 减少二氧化碳排放量， 提高城市环境的整体质量， 促进社会与生态环境和谐发展。
为了应对城市土地资源不断减少的问题， 扩大人们的生存居住空间， 我国逐渐加快高层建筑设计施工。高层建筑具有更加庞大的体积和容积率， 但是也对城市环境质量造成非常不利的影响。一般来看， 高层建筑集中在各大城市的中心区域， 这些中心地带的建筑物比较复杂， 人员嘈杂， 影响了人们的生活以及出行质量。而且在很多城市高层建筑设计施工中， 为了使高层建筑物的大气、高档气势展现出来， 没有注重高层建筑设计的节能意识， 严重损耗能源， 降低了工程建设效益。而且很多高层建筑物之间的间隙比较小， 再设计上为了节约用地， 所以导致相邻建筑物出现遮挡的问题， 不利于建筑物接受阳光照射， 难以充分运用太阳能、自然光能和风能， 使城市建筑和自然生态环境出现失衡问题。因此， 在高层建筑设计中加强应用低碳设计理念具有深远的意义， 其对于现代化城市发展起到重要作用。
4 当前城市高层建筑中应用低碳设计理念的现状
从全球建筑行业的发展情况来看， 最早在发达国家开始应用建筑低碳设计理念， 并且取得了非常卓越的成效， 我国建筑领域应用低碳设计理念起步时间比较晚， 在技术水平上和发达国家相比存在一定的差距。通过对我国城市高层建筑的采暖能耗情况进行实际调查发现， 其采暖能耗的大约超过发达国家的1.3倍左右， 而外墙传热系数超过了4倍左右， 在采暖能耗上造成了严重的浪费。出现这种情况的主要原因在于：建设施工单位缺少良好的节能意识， 他们过于追求房屋建筑施工利润， 没有贯彻节约材料的意识， 例如：在一些高层建筑设计中， 墙壁设计为大面积窗户作为装饰， 而这些窗户无法开启， 处于封闭状态， 所以导致建筑物内部的通风条件变差， 降低了室内空气质量。在平时需要开放空调， 才能使室内空气流通， 这也就导致空调运行过程中造成严重的能源损耗和浪费， 而且排放大量的二氧化碳， 污染了大气环境。除此之外， 在当前城市高层建筑的低碳设计工作中， 许多设计人员没有正确认识到低碳设计理念， 缺乏充足的低碳设计知识， 无法合理应用低碳设计技术， 所以导致低碳设计工作浮于形式， 没有充分落实下去。由于建筑低碳设计学科比较复杂， 作为建筑设计施工人员， 必须具备专业的技术水平和技能知识， 而我国政府还未出台完善的节能减排制度， 所以导致高层建筑低碳设计施工受到严重的阻碍。
近几年以来， 我国正在加强研发新能源技术和产品， 并且研发成功太阳能光伏电池， 但是太阳能光伏电池还未全面普及， 成本价格较高， 无法应用在普通的高层建筑设计施工中， 我国也没有出台太阳能热水器和建筑低碳设计标准。
5 在高层建筑设计中应用低碳设计理念的优化对策
5.1 充分考虑建筑布局， 优化建筑结构
目前， 在城市建筑群体布局中， 主要采用行列式以及自由式等两种布局方式， 但是在演化布局的过程中， 需要在此基础上进行合理的演化和组合。其中行列式的布局方式， 使房屋建筑变得非常规整、有序， 采用自由式的布局方式， 能够使住宅小区的内部空间更多灵活、多元化。最重要是两种布局方式会产生不同的通风状况。首先， 建筑采用行列式布局方式， 将会在建筑物的背风面产生较大的涡流区域， 不利于人们开展室外活动， 而且在两栋建筑物进行行列式布局时， 将会导致中间的间距扩大， 不利于节约土地资源。一般为了使建筑物采集到充足的阳光， 将会采用自由式布局的方式， 能够使各个住宅从太阳方位角来采集充足的日照光， 而且把建筑物进行错位， 能够减少空间浪费， 通风良好， 使人们的活动区域更阿基充足。经过科学考察和实际研究分线， 一般需要把风向和建筑物的夹角控制在30-60°左右， 这样能够保持均匀通风。
于此同时， 在高层建筑设计中， 需要不断优化建筑物结构， 通过设计科学、合理的建筑结构， 能够达到节能减排的良好效果。一般在高层建筑主体结构建设施工的过程中， 需要消耗和运用大量的钢筋混凝土材料， 而且在建筑物拆除之后， 无法有效回收这些钢筋混凝土材料资源， 导致资源浪费问题， 随意抛弃也会影响自然环境。因此， 在设计城市高层建筑的主体结构中， 不仅需要考虑到自然采光以及通风， 而且需要考虑自然资源的应用， 设计科学、合理的主体结构， 减少施工原材料和各种采暖设备的使用， 这样才能够达到节能的目的。
5.2 不断改善高层建筑朝向
在选择高层建筑的建设地址时， 需要充分考虑到建筑物的周边格局， 以及建筑物和城市环境的平衡度， 避免高层建筑的容积率过高， 这样将会影响建筑物的日照条件。由于太阳光具有较高的能量和辐射， 地球处于太阳能的接收范围以内， 太阳光对于改善地球环境起到重要作用， 而且能够促进生物成长。在城市高层建筑中充分接收和应用太阳能， 能够达到节能减排的效果。因此， 在城市高层建筑规划设计的过程中， 需要选择合适的地址， 并不断改善高层建筑的朝向， 确保建筑物能够接受到充足的太阳光照射。当高层建筑保持不同的朝向时， 其接受的太阳光辐射也存在较大的差异， 会出现不同的热损失。而且在冬季时期， 建筑物接受太阳光照射至关重要。
具体而言， 在确定高层建筑朝向的过程中， 需要根据每天太阳的方向、高度角来计算太阳辐射的范围， 这样才能把太阳照射的时间确定下来， 然后进行紧密计算， 针对高层建筑物的整体朝向， 来设计建筑物表面的窗户面积和数量， 在必要的条件下可以安装双层幕墙， 这样能够让建筑物接受充足的太阳能照射， 有效改善室内居住和工作环境， 达到节能减排的目的。
5.3 高层建筑设计中合理应用低碳技术
随着科学技术的高速发展， 在城市高层建筑设计施工中需要加强应用低碳技术， 充分利用各种新型清洁能源， 减少矿物能源的利用， 降低二氧化碳排放量。首先， 在高层建筑设计中可以利用太阳能来进行光伏发电设计， 以及安装太阳能热水器， 确保充足的热水供应， 这样能够节约电能损耗。太阳能光伏发电技术是近年来产生的新型发电技术， 其主要通过架设光伏电池板， 能够吸收太阳能发电， 而且在建筑物的楼板、窗户以及墙面上安装光伏电池板， 能够使建筑物的美观性得到提升。其次， 在设计建筑物结构时， 充分应用风能， 能够使建筑物通风更加顺畅， 空气自由流通， 使室内的空气环境更加清新。但是需要合理安装无动力通风设备， 才能自由调节风速和风流， 以此来代替空调设备。最后， 对于高层建筑物的采光设计， 其中重点需要注意的是底层以及地下室的采光设计， 通过安装玻璃纤维材料， 能够有效导引自然光线， 使地下室和建筑底层及时接受光线， 白天不再需要使用照明设备， 就能够保持亮度。在高层建筑设计中必须充分应用各种自然可再生能源， 才能使建筑物达到节能环保的目的， 提高建筑工程的经济性。
6 结束语
综上所述， 当前社会各个领域正在大力提倡节能、环保、绿色健康理念， 在我国高层建筑中贯彻应用低碳设计理念， 是建筑行业发展的必然趋势。其能够有效降低能源损耗与二氧化碳排放量， 避免污染自然环境， 促进城市建筑和自然生态环境和谐发展。由于我国各个地区的地理环境复杂多变， 必须针对高层建筑的实际情况， 合理应用低碳设计理念， 才能促进城市现代化可持续发展。
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