优化建筑结构节能设计研究

优化建筑结构节能设计研究

作者：孙海滨

来源：《科技与创新》2015年第15期

摘要：如何科学、有效地实现建筑结构节能设计的优化，逐渐成为人们关注的热点话题之一。对优化建筑结构节能设计的相关理论进行了分析，并探讨了建筑结构节能设计的相关方法和理念，以期促进我国建筑节能设计的发展。

关键词：混凝土；建筑结构；绝热材料；复合墙体

中图分类号：TU391 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.15.031

文章编号：2095-6835（2015）15-0031-02

1 我国建筑节能设计的相关理论

在我国建筑结构节能设计的相关方法中，复合墙体和自然通风设计理念应用比较广泛。以下对这两种设计理念进行细致分析。

随着我国建筑节能标准的颁布，单一材料的墙体由于隔热保温的功能较差，使建筑在冬季寒冷或夏季炎热时需要消耗过多的能耗来提高室内的温度或降低室内的温度。因此，在建筑节能改造和设计时常使用复合节能墙体。复合墙体不使用单一材料作为承重，而使用钢筋混凝土或砖砌体与绝热材料的复合材料作为承重墙体。目前，我国在建筑节能改造和设计时，常使用的复合墙体有夹心复合墙体、透明保温的水系统墙体、内保温复合墙体和外保温复合墙体等等。

居住建筑里运用自然通风结构设计理念，属于低成本的节能方式。通常情况下，冷空气的密度大于热空气的密度，冷空气会下沉、热空气会上升，进而产生气流。往往在建筑的开口处会因压力不同而产生压力差，使室内的空气产生对流，进而推动自然通风系统运作。在构造自然通风系统时，建筑物与主导风向的夹角宜呈30°～45°，并采用前后错列、斜列、前低后高和前疏后密等布局措施，从而使整个建筑群受益；开口宽度宜为房间宽度的1/3，开口面积宜为地板面积的15%～20%，还要将进风口设置于地面上方约2 m处，这样不仅通风效果好，还可确保气流经过居住者的头部区域，从而使居住者感到舒适。

2 我国建筑节能设计的相关方法

2.1 夹心复合墙体的节能设计

夹心复合墙体是集承重、维护、保温和装饰为一体的，耐久、防火性能好，节能的一种新型结构墙体。从1990年开始，我国众多学者借助于国外的丰富经验进行了大量实践，总结出

了构造原则，然后将其编入到了国家标准的图集中。目前，在我国建筑节能改造设计中，最常用到夹心复合墙体是混凝土夹心复合墙体，它通常由混凝土结构的内墙、外墙、保温材料的夹层和连接内外墙所用到的低导热性连接件四部分构造而成。其构造过程如下：建造混凝土结构的内、外两层墙体，中间做成中空的夹层，然后在半砖厚的内、外两面墙中的夹层夹以珍珠岩、聚苯乙烯泡沫体、木屑、聚氨酯泡沫体和玻璃棉等保温材料。

2.2 内保温复合墙体的节能设计

设计内保温复合墙体在节能时，往往采用强度较低的绝热材料复合在承载重量墙体内侧，并在保温层内设置隔气层，从而提高墙体的隔热保温特性。在设计内保温复合墙体的保温结构时，一般以提高墙体的隔热保温特性为主，并采用干作业施工的方式，施工进度快、效率高。

内保温复合墙体主要有以下2个优点：①取材方便。由于对保温材料在防水和防火等方面的要求不高，因此，可使用纸面石膏板、聚苯板和石膏抹面砂浆等作为材料。②施工方便，不需要搭架。

目前，在我国建筑节能改造设计中，常用的内保温复合墙体是以阻燃型泡沫聚苯板为保温材料的增强粉刷石膏聚苯板外墙内保温墙体。这种墙体的构造方法是以黏结石膏为黏结剂，将石膏粉与一些外加剂混合配制成粉状袋装粉刷的石膏，然后加水等其固化。使用这种内保温复合墙体的建筑可达到25%的节能效果，可很好地改善居住建筑的隔热保温效果，达到节能的目的。

2.3 外保温复合墙体节能技术

外保温复合墙体在节能设计时与内保温复合墙体在做法极为相似，只有绝热材料复合的位置略有不同——复合的绝热材料置于墙体外侧，由保温层、抹面层和饰面构成。这种墙体能使冬季外墙的内表面温度提高，改善室内的气候环境。相比于内保温复合墙体的节能技术，外保温复合墙体节能技术的保温层在建筑墙体外侧，可防止在室外气候长期、反复的作用下遭受损坏，不仅能保护主体结构，还可延长该居住建筑的使用年限。

在我国，较常使用的外保温复合墙体的节能技术主要为涂抹聚苯颗粒保温料浆的保温墙体。这种外保温的复合墙体施工过程非常复杂，技术要求较高，但保温效果好，能达到35%的节能效果，且该墙体还具有很好的耐水性、耐火性和防冻裂性。

2.4 自然通风的节能结构设计方式

自然通风一般分为风压通风和热压通风。目前，我国较常使用的自然通风是将风压通风和热压通风各自的优势结合起来的，这种设计方式不是单一不变的，是根据建筑所处的环境、建筑的形状等因素而改变的，有的设计以热压通风为主，有的设计是以风压通风为主。

自然通风利用自然界风的能量降低建筑室内的温度，并起到除湿和提高室内空气质量的作用，从而降低空调的使用率降低、耗电量。这种自然通风的节能方式除了能帮助建筑降低能耗外，还有以下优点：①由于风是一种自然资源，因此，利用此节能方式可降低建筑的成本。②由于空气的流动会加速室内空气的更换、冲淡室内的气味，使人们呼吸到更多新鲜空气，从而促进居住者的身体健康；由夜晚室外的温度低于室内的温度，会将室内的热空气替换掉和减轻白天造成的冷负荷，因此，使用自然通风系统的建筑会在夜间降低温度。

3 结束语

优化建筑结构节能设计逐渐成为建筑业的发展趋势。本文主要对最常见的2种节能设计提出了优化理念。在以后的节能设计中，要不断创新，从而更好地促进我国建筑结构节能设计。

参考文献

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[3]陈砚祥.采暖区既有居住建筑节能改造管理模式研究[D].西安：西安建筑科技大学，2011.

[4]张士松.地源热泵系统在建筑中的应用研究[D].济南：山东建筑大学，2011.

〔编辑：张思楠〕