建筑构造节能设计与自然通风分析

卢海婷

(南宁市建筑设计院，广西 南宁 530000)

建筑构造节能和自然通风是一项较为复杂的工作，需要综合考虑因素较多，通过对建筑材料、节能构造、形体设计、门窗尺寸及开启比例等方面进行合理设计，使建筑达到节能要求，同时能够优化建筑的使用性能。本文将从不同方面阐述建筑构造节能及自然通风设计内容，希望对从业人员有所帮助。

1 建筑行业建筑节能的必要性

众所周知，建筑行业是目前我国发展中能耗量最大的产业，虽然带来的经济效益可观，但存在的能耗问题仍不容忽视。为此，在目前建筑行业发展中，就应加大节能重视力度，并采取有效的节能环保技术，控制能源损耗，落实绿色建筑的发展目标。

1.1 推动行业可持续发展

建筑节能技术的应用可对建筑材料、工艺技术进行重新规划和选择，利用节能环保型材料和技术，完成建筑设计要求。并在此过程中，做到材料的循环利用，降低损耗，解决传统建筑施工中存在的问题，节约资源，为可持续发展目标的落实奠定基础。

1.2 促进行业稳定前行

节能环保技术的应用，可减少建筑施工中垃圾废物的产生，省略中间部分整理和管控环节，加快施工速度。同时，节能环保技术的应用也可增大材料资源的循环利用率，控制浪费现象，改善现场施工环境。同时，材料的把控也可降低有害物质的排放量，优化施工质量，以推进建筑企业的稳定前行。

1.3 发展必然趋势

社会发展，人们思想意识的提升，加大了对环保节能的重视力度，而建筑作为人们生活的必需品，强化其环保节能效果也成为人们关注的重点。节能环保技术的应用可达成建筑节能目标，解决传统建筑建设中存在的各种问题，在保证建筑功能和实用性的基础上，突显建筑绿色属性，满足人们的生活需求。

2 建筑构造节能设计

2.1 墙体节能

墙体作为建筑重要的外围护结构，保温性能将直接决定热能损耗情况，进而影响建筑的节能效果。对于墙体节能要求，我国目前有这样的规定，建筑物形体系数在0.3以下时，要求传热系数在1.16W/(m·K)，而目前建筑墙体结构采用实心粘土砖墙体或内抹灰砖墙，保温性能难以达到标准要求。为此，在墙体节能设计中，就要对墙体材料和施工技术展开优化调整，可采用空心砖墙和复合墙体技术增强保温效果，实现热能的控制目标。

2.2 门窗节能

外门窗是建筑中热能散失较大的部位，热能损耗占比较高。据现有数据统计，外门窗设计的不合理，可产生1/3的传热损失，增加1/3的冷风渗透率。为此，在节能设计中，应在保证建筑采光、通风、观景等功能的基础上，缩小外门窗面积，做好外门窗与墙体间的连接处理，增强气密性，减少热能损耗。目前常见的门窗节能设计方式有：科学计算墙窗比、合理选择门窗材料、设置温度阻尼区等，减少冷空气渗透和热能散失。

2.3 屋面节能

屋面节能设计中需要注意的内容可概括为以下两点：其一，保温层材料要以低密度、低导热性的保温材料为主，减轻保温层自身重量，降低对屋面结构的影响；其二，保温层材料的透水性较低，有效隔绝屋面上的积水，且合理设置排水设施，减少积水过多对屋面保温层造成的影响，以达到保温隔热要求。

目前屋面节能中，保温材料的应用以膨胀珍珠岩保温芯板为主，相比传统的沥青珍珠岩和水泥珍珠岩材料，该类材料的价格更低、施工操作更简单，保温和环保效果更高。另外，新型保温材料在面对曲形屋面时，也能确保性能的发挥，以提高屋面的整体质量。该材料的各项性能指标为：表现密度在每米110～150kg、导热系数在0.04～0.06W/(m·K)、蓄热系数在0.9～0.11m·K、抗压强度在0.2MPa、吸水率在0.01%以下、蒸汽渗透系数为2.18×10g/(m·n·Pa)。

2.4 节水设计

节水设计需根据建筑所在区域降水量情况和节水率指标要求，制定科学有效的措施方案，以增大水资源利用率。通过对我国地区水资源分布特征分析，可按照降水量高低将其划分为丰水区、多水区、过渡区、少水区和缺水区这五种类型，区域降水量最高可到1600mm，最低在200mm以下。而在节水率指标确定中，要求区域水量越少，节水率指标参数越高，做好区域节水处理，降低水资源短缺带来的危害。

通常情况下，在不考虑污水回用下，将节水率指标控制在5mm～15mm之间，而在考虑污水回用的情况下，将节水率指标控制在15mm～50mm之间。节水率并非越高越好，因为高节水率意味着更高的污水回用率，而污水回用需要采用先进的处理技术，进而增加成本，影响水价，应选择技术经济的平衡点。

基于上述指标数据，在开展节水设计中，应坚持高质高用、低质低用的原则，开展方案规划及设备选择，做好污水循环处理，并将处理后的水源应用到灌溉、洗车、清扫、冲厕等工作内，以降低水资源浪费。另外，科学设置雨水和中水回收处理系统，控制水资源浪费问题。

3 建筑节能自然通风的设计方式

3.1 开展空间优化

在建筑自然通风设计中，可通过竖井空间的设置提升内部自然风流通效率，实现内部气流的快速运转。目前较常使用的竖井结构，以纯开放式空间形式为主，借助中庭热压作用产生烟囱效应，促进内部空气流通。

3.2 体型及结构布局优化

建筑体型及结构布局合理性，对自然风应用有较大影响。对于单体建筑来说，为优化自然通风效果，设计中会在保持建筑采光效果基础上，将建筑法线与主导风向保持一致，以此改善建筑自然通风质量。而对于群体建筑来说，上述设计可能会在背风面形成较大的气旋，影响排风效果。所以设计中要结合建筑密度、间距、风向特征等展开综合分析，科学布局，以提高建筑通风质量，避免内部缝堆积带来的不良影响。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响，因此在单体设计中还应该根据总体的情况对建筑的体型，包括高度、进深、面宽乃至形状展开一定的控制。

3.3 开口设计

围护结构开口设计对于建筑自然通风效果有着积极作用。开口设计中，开口尺寸、开口位置会直接影响风速和进风量大小，尺寸越大，进风量越大，流速也就越高，反之则越低。设计人员需要根据建筑实际情况，对维护结构开口情况进行分析计算，保证通风效果。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3，开口大小为地板总面积的15%～25%时，通风效果最佳。开口的相对位置对气流路线起到决定作用。进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀，通风效果更好。

3.4 高大与架空空间设计

高大建筑空间包含中厅、边厅、楼梯间、通风井等规模较大的空间，正是由于这一特征，为设计者提供了更多的发挥空间，在保持自然通风效果的基础上，营造良好的生态环境，完善建筑功能性，加强建筑美观性。设计中一般会借助结构、位置的不同，以生态化设计方式满足自然通风要求，从而优化建筑内部环境。

架空空间可分为两种形式，底层架空和中部架空。前者最典型的代表为傣族的竹楼，后者典型代表为法兰克福商业银行。该建筑以三角形结构为主，每个边在若干个高度上都分别设有架空的空中花园，围绕中庭错落布置，与中庭一起共同组织气流，使整座楼的自然通风高达60%，被人们誉为“带有空中花园的能量搅拌器”。

3.5 屋顶设计

屋顶自然通风的设计要求在保证保温隔热性能的基础上，开展自然通风设计。常见的设计形式以架空隔热层为主，在架空区域内安装通风装置，实现热量排除和收集，保持内部环境的舒适性。

4 结 语

综上所述，为深化建筑结构节能和通风设计效果，设计人员就需要对结构特征和性能展开深入分析，并有针对性的制定解决方案，以此满足建筑内部的节能、通风要求，降低能源损耗，从而改善建筑内部空气环境，提高人们的生活品质。