建筑構造節能設計與自然通風分析

盧海婷

(南寧市建筑設計院，廣西 南寧 530000)

建筑構造節能和自然通風是一項較為復雜的工作，需要綜合考慮因素較多，通過對建筑材料、節能構造、形體設計、門窗尺寸及開啟比例等方面進行合理設計，使建筑達到節能要求，同時能夠優化建筑的使用性能。本文將從不同方面闡述建筑構造節能及自然通風設計內容，希望對從業人員有所幫助。

1 建筑行業建筑節能的必要性

眾所周知，建筑行業是目前我國發展中能耗量最大的產業，雖然帶來的經濟效益可觀，但存在的能耗問題仍不容忽視。為此，在目前建筑行業發展中，就應加大節能重視力度，并采取有效的節能環保技術，控制能源損耗，落實綠色建筑的發展目標。

1.1 推動行業可持續發展

建筑節能技術的應用可對建筑材料、工藝技術進行重新規劃和選擇，利用節能環保型材料和技術，完成建筑設計要求。并在此過程中，做到材料的循環利用，降低損耗，解決傳統建筑施工中存在的問題，節約資源，為可持續發展目標的落實奠定基礎。

1.2 促進行業穩定前行

節能環保技術的應用，可減少建筑施工中垃圾廢物的產生，省略中間部分整理和管控環節，加快施工速度。同時，節能環保技術的應用也可增大材料資源的循環利用率，控制浪費現象，改善現場施工環境。同時，材料的把控也可降低有害物質的排放量，優化施工質量，以推進建筑企業的穩定前行。

1.3 發展必然趨勢

社會發展，人們思想意識的提升，加大了對環保節能的重視力度，而建筑作為人們生活的必需品，強化其環保節能效果也成為人們關注的重點。節能環保技術的應用可達成建筑節能目標，解決傳統建筑建設中存在的各種問題，在保證建筑功能和實用性的基礎上，突顯建筑綠色屬性，滿足人們的生活需求。

2 建筑構造節能設計

2.1 墻體節能

墻體作為建筑重要的外圍護結構，保溫性能將直接決定熱能損耗情況，進而影響建筑的節能效果。對于墻體節能要求，我國目前有這樣的規定，建筑物形體系數在0.3以下時，要求傳熱系數在1.16W/(m·K)，而目前建筑墻體結構采用實心粘土磚墻體或內抹灰磚墻，保溫性能難以達到標準要求。為此，在墻體節能設計中，就要對墻體材料和施工技術展開優化調整，可采用空心磚墻和復合墻體技術增強保溫效果，實現熱能的控制目標。

2.2 門窗節能

外門窗是建筑中熱能散失較大的部位，熱能損耗占比較高。據現有數據統計，外門窗設計的不合理，可產生1/3的傳熱損失，增加1/3的冷風滲透率。為此，在節能設計中，應在保證建筑采光、通風、觀景等功能的基礎上，縮小外門窗面積，做好外門窗與墻體間的連接處理，增強氣密性，減少熱能損耗。目前常見的門窗節能設計方式有：科學計算墻窗比、合理選擇門窗材料、設置溫度阻尼區等，減少冷空氣滲透和熱能散失。

2.3 屋面節能

屋面節能設計中需要注意的內容可概括為以下兩點：其一，保溫層材料要以低密度、低導熱性的保溫材料為主，減輕保溫層自身重量，降低對屋面結構的影響；其二，保溫層材料的透水性較低，有效隔絕屋面上的積水，且合理設置排水設施，減少積水過多對屋面保溫層造成的影響，以達到保溫隔熱要求。

目前屋面節能中，保溫材料的應用以膨脹珍珠巖保溫芯板為主，相比傳統的瀝青珍珠巖和水泥珍珠巖材料，該類材料的價格更低、施工操作更簡單，保溫和環保效果更高。另外，新型保溫材料在面對曲形屋面時，也能確保性能的發揮，以提高屋面的整體質量。該材料的各項性能指標為：表現密度在每米110～150kg、導熱系數在0.04～0.06W/(m·K)、蓄熱系數在0.9～0.11m·K、抗壓強度在0.2MPa、吸水率在0.01%以下、蒸汽滲透系數為2.18×10g/(m·n·Pa)。

2.4 節水設計

節水設計需根據建筑所在區域降水量情況和節水率指標要求，制定科學有效的措施方案，以增大水資源利用率。通過對我國地區水資源分布特征分析，可按照降水量高低將其劃分為豐水區、多水區、過渡區、少水區和缺水區這五種類型，區域降水量最高可到1600mm，最低在200mm以下。而在節水率指標確定中，要求區域水量越少，節水率指標參數越高，做好區域節水處理，降低水資源短缺帶來的危害。

通常情況下，在不考慮污水回用下，將節水率指標控制在5mm～15mm之間，而在考慮污水回用的情況下，將節水率指標控制在15mm～50mm之間。節水率并非越高越好，因為高節水率意味著更高的污水回用率，而污水回用需要采用先進的處理技術，進而增加成本，影響水價，應選擇技術經濟的平衡點。

基于上述指標數據，在開展節水設計中，應堅持高質高用、低質低用的原則，開展方案規劃及設備選擇，做好污水循環處理，并將處理后的水源應用到灌溉、洗車、清掃、沖廁等工作內，以降低水資源浪費。另外，科學設置雨水和中水回收處理系統，控制水資源浪費問題。

3 建筑節能自然通風的設計方式

3.1 開展空間優化

在建筑自然通風設計中，可通過豎井空間的設置提升內部自然風流通效率，實現內部氣流的快速運轉。目前較常使用的豎井結構，以純開放式空間形式為主，借助中庭熱壓作用產生煙囪效應，促進內部空氣流通。

3.2 體型及結構布局優化

建筑體型及結構布局合理性，對自然風應用有較大影響。對于單體建筑來說，為優化自然通風效果，設計中會在保持建筑采光效果基礎上，將建筑法線與主導風向保持一致，以此改善建筑自然通風質量。而對于群體建筑來說，上述設計可能會在背風面形成較大的氣旋，影響排風效果。所以設計中要結合建筑密度、間距、風向特征等展開綜合分析，科學布局，以提高建筑通風質量，避免內部縫堆積帶來的不良影響。由于前幢建筑對后幢建筑通風的影響，因此在單體設計中還應該根據總體的情況對建筑的體型，包括高度、進深、面寬乃至形狀展開一定的控制。

3.3 開口設計

圍護結構開口設計對于建筑自然通風效果有著積極作用。開口設計中，開口尺寸、開口位置會直接影響風速和進風量大小，尺寸越大，進風量越大，流速也就越高，反之則越低。設計人員需要根據建筑實際情況，對維護結構開口情況進行分析計算，保證通風效果。根據測定，當開口寬度為開間寬度的1/3～2/3，開口大小為地板總面積的15%～25%時，通風效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起到決定作用。進風口與出風口宜相對錯開布置，這樣可以使氣流在室內改變方向，使室內氣流更均勻，通風效果更好。

3.4 高大與架空空間設計

高大建筑空間包含中廳、邊廳、樓梯間、通風井等規模較大的空間，正是由于這一特征，為設計者提供了更多的發揮空間，在保持自然通風效果的基礎上，營造良好的生態環境，完善建筑功能性，加強建筑美觀性。設計中一般會借助結構、位置的不同，以生態化設計方式滿足自然通風要求，從而優化建筑內部環境。

架空空間可分為兩種形式，底層架空和中部架空。前者最典型的代表為傣族的竹樓，后者典型代表為法蘭克福商業銀行。該建筑以三角形結構為主，每個邊在若干個高度上都分別設有架空的空中花園，圍繞中庭錯落布置，與中庭一起共同組織氣流，使整座樓的自然通風高達60%，被人們譽為“帶有空中花園的能量攪拌器”。

3.5 屋頂設計

屋頂自然通風的設計要求在保證保溫隔熱性能的基礎上，開展自然通風設計。常見的設計形式以架空隔熱層為主，在架空區域內安裝通風裝置，實現熱量排除和收集，保持內部環境的舒適性。

4 結 語

綜上所述，為深化建筑結構節能和通風設計效果，設計人員就需要對結構特征和性能展開深入分析，并有針對性的制定解決方案，以此滿足建筑內部的節能、通風要求，降低能源損耗，從而改善建筑內部空氣環境，提高人們的生活品質。