優化建筑結構節能設計研究

孫海濱

摘 要：如何科學、有效地實現建筑結構節能設計的優化，逐漸成為人們關注的熱點話題之一。對優化建筑結構節能設計的相關理論進行了分析，并探討了建筑結構節能設計的相關方法和理念，以期促進我國建筑節能設計的發展。

關鍵詞：混凝土；建筑結構；絕熱材料；復合墻體

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.031

文章編號：2095-6835（2015）15-0031-02

1 我國建筑節能設計的相關理論

在我國建筑結構節能設計的相關方法中，復合墻體和自然通風設計理念應用比較廣泛。以下對這兩種設計理念進行細致分析。

隨著我國建筑節能標準的頒布，單一材料的墻體由于隔熱保溫的功能較差，使建筑在冬季寒冷或夏季炎熱時需要消耗過多的能耗來提高室內的溫度或降低室內的溫度。因此，在建筑節能改造和設計時常使用復合節能墻體。復合墻體不使用單一材料作為承重，而使用鋼筋混凝土或磚砌體與絕熱材料的復合材料作為承重墻體。目前，我國在建筑節能改造和設計時，常使用的復合墻體有夾心復合墻體、透明保溫的水系統墻體、內保溫復合墻體和外保溫復合墻體等等。

居住建筑里運用自然通風結構設計理念，屬于低成本的節能方式。通常情況下，冷空氣的密度大于熱空氣的密度，冷空氣會下沉、熱空氣會上升，進而產生氣流。往往在建筑的開口處會因壓力不同而產生壓力差，使室內的空氣產生對流，進而推動自然通風系統運作。在構造自然通風系統時，建筑物與主導風向的夾角宜呈30°～45°，并采用前后錯列、斜列、前低后高和前疏后密等布局措施，從而使整個建筑群受益；開口寬度宜為房間寬度的1/3，開口面積宜為地板面積的15%～20%，還要將進風口設置于地面上方約2 m處，這樣不僅通風效果好，還可確保氣流經過居住者的頭部區域，從而使居住者感到舒適。

2 我國建筑節能設計的相關方法

2.1 夾心復合墻體的節能設計

夾心復合墻體是集承重、維護、保溫和裝飾為一體的，耐久、防火性能好，節能的一種新型結構墻體。從1990年開始，我國眾多學者借助于國外的豐富經驗進行了大量實踐，總結出了構造原則，然后將其編入到了國家標準的圖集中。目前，在我國建筑節能改造設計中，最常用到夾心復合墻體是混凝土夾心復合墻體，它通常由混凝土結構的內墻、外墻、保溫材料的夾層和連接內外墻所用到的低導熱性連接件四部分構造而成。其構造過程如下：建造混凝土結構的內、外兩層墻體，中間做成中空的夾層，然后在半磚厚的內、外兩面墻中的夾層夾以珍珠巖、聚苯乙烯泡沫體、木屑、聚氨酯泡沫體和玻璃棉等保溫材料。

2.2 內保溫復合墻體的節能設計

設計內保溫復合墻體在節能時，往往采用強度較低的絕熱材料復合在承載重量墻體內側，并在保溫層內設置隔氣層，從而提高墻體的隔熱保溫特性。在設計內保溫復合墻體的保溫結構時，一般以提高墻體的隔熱保溫特性為主，并采用干作業施工的方式，施工進度快、效率高。

內保溫復合墻體主要有以下2個優點：①取材方便。由于對保溫材料在防水和防火等方面的要求不高，因此，可使用紙面石膏板、聚苯板和石膏抹面砂漿等作為材料。②施工方便，不需要搭架。

目前，在我國建筑節能改造設計中，常用的內保溫復合墻體是以阻燃型泡沫聚苯板為保溫材料的增強粉刷石膏聚苯板外墻內保溫墻體。這種墻體的構造方法是以黏結石膏為黏結劑，將石膏粉與一些外加劑混合配制成粉狀袋裝粉刷的石膏，然后加水等其固化。使用這種內保溫復合墻體的建筑可達到25%的節能效果，可很好地改善居住建筑的隔熱保溫效果，達到節能的目的。

2.3 外保溫復合墻體節能技術

外保溫復合墻體在節能設計時與內保溫復合墻體在做法極為相似，只有絕熱材料復合的位置略有不同——復合的絕熱材料置于墻體外側，由保溫層、抹面層和飾面構成。這種墻體能使冬季外墻的內表面溫度提高，改善室內的氣候環境。相比于內保溫復合墻體的節能技術，外保溫復合墻體節能技術的保溫層在建筑墻體外側，可防止在室外氣候長期、反復的作用下遭受損壞，不僅能保護主體結構，還可延長該居住建筑的使用年限。

在我國，較常使用的外保溫復合墻體的節能技術主要為涂抹聚苯顆粒保溫料漿的保溫墻體。這種外保溫的復合墻體施工過程非常復雜，技術要求較高，但保溫效果好，能達到35%的節能效果，且該墻體還具有很好的耐水性、耐火性和防凍裂性。

2.4 自然通風的節能結構設計方式

自然通風一般分為風壓通風和熱壓通風。目前，我國較常使用的自然通風是將風壓通風和熱壓通風各自的優勢結合起來的，這種設計方式不是單一不變的，是根據建筑所處的環境、建筑的形狀等因素而改變的，有的設計以熱壓通風為主，有的設計是以風壓通風為主。

自然通風利用自然界風的能量降低建筑室內的溫度，并起到除濕和提高室內空氣質量的作用，從而降低空調的使用率降低、耗電量。這種自然通風的節能方式除了能幫助建筑降低能耗外，還有以下優點：①由于風是一種自然資源，因此，利用此節能方式可降低建筑的成本。②由于空氣的流動會加速室內空氣的更換、沖淡室內的氣味，使人們呼吸到更多新鮮空氣，從而促進居住者的身體健康；由夜晚室外的溫度低于室內的溫度，會將室內的熱空氣替換掉和減輕白天造成的冷負荷，因此，使用自然通風系統的建筑會在夜間降低溫度。

3 結束語

優化建筑結構節能設計逐漸成為建筑業的發展趨勢。本文主要對最常見的2種節能設計提出了優化理念。在以后的節能設計中，要不斷創新，從而更好地促進我國建筑結構節能設計。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕