建筑节能通风设计分析

2020-11-29王子佳

中国建筑金属结构 2020年12期

王子佳

建筑是一种长期性的消耗品，不可重复更新，因此建筑工程的设计方案显得尤为重要。过去建筑工程被视为耗能大户，近年来多元化的节能设计逐渐步入人们的视野。当前，全世界都在提倡“低碳环保、绿色节能”，呼吁人们努力实现可持续发展的社会经济。在建筑耗能方面，应从国家发展的战略角度出发，在严格执行国家法律法规的基础上，积极响应国家政策，努力推动将可再生能源应用于建筑工程，在政府的支持下，加大资金和人力扶持，实现节能资源开发[1]。本文首先分析建筑设计的重要工具——建筑信息模型的用途和重要作用，并深入分析建筑设计中的节能通风技术及常用设计原理，了解建筑设计中与节能通风的关系，最后探索节能通风设计在建筑整体设计中的思路。

1.建筑信息模型的应用

建筑信息模型（BIM），是现代化建筑设计必备的辅助设计软件。通过BIM软件可以有效集合建筑信息，从它最初始的模样——建筑设计，到施工、验收，直至整个建筑工程“寿命衰竭”，将所有相关的建筑信息进行整合，形成三维模型数据库，所有部门以及工作人员都可以基于这个三维模型数据库实现工作协调配合，在很大程度上提高自己的工作效率，使庞杂的建筑工程变得有条不紊，不仅降低企业成本，还能节约社会资源，而且符合国家的可持续发展战略[2]。

设计是建筑工程的根本，要想实现节能、低碳，就必须从设计着手。合理的设计理念和超前的设计思路必然离不开有效的设计工具，BIM模型就是很好的选择，可以呈现设计师的设计想法，同时还可以通过仿真模拟技术对地皮构造、建筑的内部环境以及外部天气环境等不可控因素进行提前“体验”。本着节能环保的想法，在仿真模拟技术的帮助下，可以对建筑的节能通风设计进行“提前验证”，可以任意切换建筑的模拟环境，比如晴天、雨天、雪天以及大风天气等，通过环境设定，获取建筑的光照、制冷、供暖、遮挡等相关数据，分析不同环境下建筑的耗能情况，剖析影响建筑耗能的因素，通过模拟了解建筑设计的耗能问题，进一步优化设计方案和施工计划[3]。

2.建筑节能通风技术

2.1 节能通风设计的自然通风

节能通风技术是指建筑设计中常用的一种环境控制技术，可以借助外部手段或者通风设备，满足室内的通风需求，以尽可能减少能耗的方式，降低空气污染物的浓度。节能通风的首要方法就是尽可能实现自然通风。与人工通风相比，自然通风更有利于人的身体健康，也更能体现节能环保的理念，符合国家的可持续发展战略。

在实际的建筑设计中。利用热压和风压来实现节能通风是最常用的方式，利用风压进行通风设计是借助建筑的位置优势，结合整体设计格局，通过室内外的温差形成通风动力来实现自然通风；假如室内外温度都偏高，那么空气差之间形成的热压就可以促使空气流动，形成空气循环。在进行建筑设计时具体的使用方法，主要取决于建筑的位置和气候特征[4]。我国的南北方地区，气候差异明显，需因地制宜，北方的四季气候变化明显，夏季炎热冬季寒冷，单纯采用一种压力通风方式很难满足每个季节的温度变化，因此北方的建筑通常使用热压和风压有效结合的方式来实现自然通风。

2.2 建筑设计中的机械通风

在一些特殊的工业建筑或大型建筑中，由于实际通风路径相对而言比较长，空气阻力就比较大，这就很难利用风压和热压的原理实现自然通风，再例如一些地区空气污染严重，单纯地设置自然通风还会将室外污染严重的空气带到室内，不易流出，给人的身体健康造成不良影响[5]。往往受到各种因素的影响，需要给建筑的通风设备增加辅助系统，加强自然通风，其原理就是借助外部机械设备，增加空气流速，促进室内外空气循环流动，甚至很多通风设备还具有净化空气的功能，这将增加建筑的健康指数。

3.节能通风和建筑设计

3.1 节能通风在建筑布局中的融合

建筑布局是实现节能通风的直接影响因素，比如建筑的高低结构、前后距离、朝向等因素都会影响节能通风的实际效果，因此，良好的空间布局将非常有利于形成良好的自然通风。一般来说，建筑群的空间布局有多种形式，比如并列布局、错列布局、斜列布局以及自由布局等，设计师需在建筑布局中突出各种布局方式的鲜明特点，使之对节能通风的影响程度趋于合理化。

3.2 节能通风在建筑平面中的存留

在建筑的平面设计过程中，像每个房间的门窗大小、位置，都会直接决定气流的流通路线，当然也要结合房间的实际用途，综合考虑房间是否有必要设置节能通风以及通风程度等问题[6]。

3.3 节能通风在建筑剖面中的实现

利用建筑剖面实现节能通风也是一种非常好的方法，例如建筑中尺度较大的空间，比如楼梯间、中厅、边厅等，借助这些大空间可以有效调节室内空气流通。像我国的少数民族——傣族，他们的标志性建筑竹楼就是借助建筑剖面来实现节能通风，他们是将建筑的底层架空，促进自然空气的流速，增加空气循环，从而获得比较舒适的居住环境，这也是我国建筑中的一大特色，是一种民族文化的象征。

3.4 节能通风的其他完善方法

有的时候建筑无法实现自然节能通风，综合考量后可以借助一些辅助设备，实现节能通风，比如常用的有导流引板、双层玻璃幕墙、屋顶隔热层，以及适用于干热和暖湿地区的捕风窗。

4.建筑节能通风的整体设计思路

气候变化特征、环境位置以及建筑自身特点是实现建筑设计中的自然通风不可能忽视的三个重要因素。通过建筑信息模型可以实现环境模拟，通过模拟当地的气候变化，“验证”通风设计的实际效果，给设计工作增加便利性。自然通风的设计思路主要是先从宏观再到微观，根据实际情况和用户需求，利用热压和风压的原理进行节能通风设计。

（1）围绕当地的大环境进行整体考量，比如当地的气候变化特征，收集各个季节的时长、温差、雨量等参数，通过对整体大环境的气候参数进行分析，深入剖析数据资料，确定节能通风的设计思路，按照设计原理进行初步设想[7]。

（2）对整体大环境有了基本的把控以后，再考虑细致的微环境，所谓的微环境就是指建筑的“周边”，比如城市建设、交通情况、地形特点、周围建筑以及绿化等等，了解微环境对建筑节能通风的影响，在具体的建筑结构设计中着重考虑。需要结合建筑的周边进行综合考量，微调初步设计想法，很多时候由于某些因素的限制，很可能无法实现那么“完美、周全”的设计思路，那么，“退而求其次”未尝不是一个最佳选择。

（3）建筑的用途、朝向、通风通道以及户型结构等这些结构本身的因素也是影响节能通风设计的重要参考系数，而建筑本身的特点，其实大多是个人想法的体现，从这方面更够看出户主的意愿。此外，门窗作为“家里”自然通风的主要通道，设计者需要结合实际情况以及建筑的实际用途，严格控制门窗参数，在位置、宽度、高度以及厚度等方面需要严格考量设计。

综合考虑建筑的地区气候特点、周边发展以及自身情况，将使建筑的节能通风设计达到事半功倍的效果[8]。如果无法实现很好的自然通风，就需要借助机械设备增加空气动力，促进自然通风，这就需要选择合适的通风设备，不同的型号对应不同的位置、不同的功能，而现代化的建筑设计还要结合综合控制系统，与现代科学技术“接轨”，增强使用者的智能控制，实现现代建筑的智能化发展，创造新时代背景下人们的“智慧生活”。