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。
(相关资料图)
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
