自然通風(fēng)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

1、自然通風(fēng)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用    論文導(dǎo)讀：其中的2334可通過正確的、理想的建筑節(jié)能措施節(jié)省下來。實現(xiàn)方法，自然通風(fēng)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：建筑自然通風(fēng)，節(jié)能，實現(xiàn)方法    伴隨我國建筑技術(shù)的逐漸進(jìn)步和不可再生能源的日益匾乏，建筑的高能耗問題越來越凸顯出來。尤其是隨著居住條件的不斷改善以及人們對居住環(huán)境熱舒適度要求的提高，空調(diào)能耗在建筑能耗中所占的比例也相應(yīng)增加。家庭空調(diào)耗電量約1127KW年，且我國的能源利用率較低。 1995年我國的能源利用率只相當(dāng)于經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織成員70年代后期的水平。在發(fā)達(dá)的工

2、業(yè)化國家40的能源是在建筑中消耗的。據(jù)專家粗略估算，其中的 23 34可通過正確的、理想的建筑節(jié)能措施節(jié)省下來，由此建筑節(jié)能設(shè)計受到越來越多的重視。近年來，在對節(jié)能技術(shù)廣泛和深入研究的基礎(chǔ)上，一些國家的建筑師們在一系列建筑創(chuàng)作中做出了探索和實踐，自然通風(fēng)（ Natural Ventilation）中機(jī)械輔助式自然通風(fēng)是一項成熟而低廉的技術(shù)措施，在建筑設(shè)計中應(yīng)充分、合理地加以使用。 一、自然通風(fēng)的實現(xiàn)方法 自然通風(fēng)是一種比較經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式。它不消耗動力也可獲得較大的通風(fēng)換氣量，簡單易行，節(jié)約能源，有利于環(huán)境保護(hù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑中。所謂自然通風(fēng)，其共同的特點是：依靠室外風(fēng)力造成的風(fēng)壓和

3、室內(nèi)空氣溫度差造成的熱壓使空氣流動，以達(dá)到供給室內(nèi)新鮮空氣和稀釋室內(nèi)氣味和污染物，除去余熱、余濕的目的。 自然通風(fēng)按工作原理可分為：熱壓作用下的自然通風(fēng)、風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)、熱壓風(fēng)壓共同作用下的自然通風(fēng)，按通風(fēng)方式可分純自然通風(fēng)和機(jī)械輔助自然通風(fēng)。采用自然通風(fēng)取代空調(diào)制冷技術(shù)至少具有兩方而的意義：一是實現(xiàn)了被動式制冷。自然通風(fēng)可在不消耗不可再生能源情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕污濁的空氣，改善室內(nèi)熱環(huán)境。二是可提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人體的生理和心理健康。 1、熱壓作用下的自然通風(fēng) 自然通風(fēng)的另一原理是利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差：即通常講的煙囪效應(yīng)，不考慮室外風(fēng)壓作用來實現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)

4、。熱壓通風(fēng)是由于存在室內(nèi)外溫差和進(jìn)排氣口高差，利用空氣密度隨溫度升高而降低的性質(zhì)而進(jìn)行的一種通風(fēng)方式。在建筑物上部設(shè)排風(fēng)口可將污濁的熱空氣從室內(nèi)排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑物底部被吸入。熱壓作用與進(jìn)、出風(fēng)口的高差和室內(nèi)外的溫差有關(guān)，室內(nèi)外溫差和進(jìn)、出風(fēng)口的高差越大，則熱壓作用越明顯。 影響熱壓通風(fēng)的主要因素是：窗孔位置、兩窗孔的高差h和室內(nèi)空氣密度差。在建筑設(shè)計中，一般可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向井洞，如樓梯間、中庭、拔風(fēng)井、管道井等滿足進(jìn)排風(fēng)口的高差要求，在頂部設(shè)置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。相比較風(fēng)壓式自然通風(fēng)，熱壓式自然通風(fēng)更能適應(yīng)常變的外部風(fēng)環(huán)境。

5、 2、風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng) 自然通風(fēng)最基本的動力是風(fēng)壓和熱壓。在風(fēng)資源豐富的地區(qū)，如我國西北地區(qū)以及一些特殊地段，風(fēng)壓可作為實現(xiàn)自然通風(fēng)的主要手段。論文發(fā)表，實現(xiàn)方法。在我國大量的空調(diào)建筑中，利用風(fēng)壓促進(jìn)建筑的室內(nèi)空氣流通，改善室內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量，是一種常用的處理手段。論文發(fā)表，實現(xiàn)方法。當(dāng)空氣流吹向建筑時，由于受到建筑的阻擋，建筑物四周室外氣流的壓力分布將發(fā)生變化，迎風(fēng)面氣流受阻，動力降低，會在建筑的迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓力。同時，氣流繞過建筑的各個側(cè)面及背面，會在相應(yīng)位置產(chǎn)生負(fù)壓力。風(fēng)壓通風(fēng)就是利用建筑的迎風(fēng)面和背風(fēng)面之間的壓力差實現(xiàn)空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風(fēng)的夾角以及建筑周圍

6、所決定的空氣動力系數(shù)的有關(guān)。當(dāng)風(fēng)垂直吹向建筑的正立面時，迎風(fēng)面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負(fù)壓最大。由風(fēng)壓促成的氣流可以穿過整個房間，通風(fēng)量大大超過熱壓促成的氣流，這是夏季組織通風(fēng)的主要方式。 另外根據(jù)伯努利流體原理，流動空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區(qū)。依據(jù)這種原理，可以在建筑中局部留出橫向的通風(fēng)通道，當(dāng)風(fēng)從通道吹過時，會在通道中形成負(fù)壓區(qū)，從而帶動周圍空氣的流動，這就是管式建筑的通風(fēng)原理。通風(fēng)的管式通道要在一定方向上封閉，而在其他方向開敞，從而形成明確的通風(fēng)方向。這種通風(fēng)方式可以在大進(jìn)深的建筑空間中達(dá)到較好的通風(fēng)效果。 3、風(fēng)壓與熱壓共同作用實現(xiàn)自然通風(fēng) 在建筑的自然通風(fēng)設(shè)

7、計中，建筑物受到風(fēng)、熱壓同時作用時，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上各窗孔的內(nèi)外壓差就等于各孔的余壓和室外風(fēng)壓之差線性疊加。風(fēng)壓通風(fēng)與熱壓通風(fēng)往往是互為補(bǔ)充、密不可分的。一般來說，在建筑進(jìn)深較小的部位多利用風(fēng)壓來直接通風(fēng)，而進(jìn)深較大的部位則多利用熱壓來達(dá)到通風(fēng)效果。 4、機(jī)械輔助式自然通風(fēng) 在大型公共建筑中，通風(fēng)路徑較長，空氣流動阻力較大，單純依靠自然風(fēng)壓與熱風(fēng)壓往往難于實現(xiàn)自然通風(fēng)。論文發(fā)表，實現(xiàn)方法。在一些空氣污染和噪聲污染比較嚴(yán)重的城市，直接的自然通風(fēng)還會將室外的污濁空氣和噪聲帶入室內(nèi)，不利于人體健康。論文發(fā)表，實現(xiàn)方法。在這種情況下，常常采用一種機(jī)械輔助式的自然通風(fēng)系統(tǒng)。論文發(fā)表，實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)有一套完

8、整的空氣循環(huán)通道，輔以符合生態(tài)思想的空氣處理手段（如土壤預(yù)熱、預(yù)冷、深井水換熱等等），并借助一定的機(jī)械方式加速室內(nèi)通風(fēng)。 二、采用自然通風(fēng)的的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益 自然通風(fēng)是當(dāng)今建筑普遍采取的一項改革建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的技術(shù)，采用自然通風(fēng)方式的根本目的就是取代（或部分取代）空調(diào)制冷系統(tǒng)。而這一取代過程有兩點至關(guān)重要的意義：一是實現(xiàn)有效被動式制冷，當(dāng)室外空氣溫濕度較低時自然通風(fēng)可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕氣體，達(dá)到人體熱舒適，即使室外空氣溫濕度超過舒適區(qū)，需要消耗能源進(jìn)行降溫降濕處理，也可以利用自然通風(fēng)輸送處理后的新風(fēng)，而省去風(fēng)機(jī)能耗，且無噪聲。這有利于減少能耗、降

9、低污染，符合可持續(xù)發(fā)展的思想。二是可以提供新鮮、清潔的自然空氣（新風(fēng)），有利于人的生理和心理健康。室內(nèi)空氣品質(zhì)的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新風(fēng)?？照{(diào)所造成的恒溫環(huán)境也使得人體抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)病”。而自然通風(fēng)可以排除室內(nèi)污濁的空氣，同時還有利于滿足人和大自然交往的心理需求。 三、建筑設(shè)計中自然通風(fēng)的實現(xiàn)及實例分析 傳統(tǒng)建筑對自然通風(fēng)有很多值得借鑒的方法，而在我們現(xiàn)代的建筑設(shè)計中積極地考慮自然通風(fēng)，并注意與地域建筑的有效結(jié)合，對于自然通風(fēng)的合理利用、節(jié)約能源具有現(xiàn)實意義。 1、建筑體型與建筑群的布局的設(shè)計 建筑群的布局對自然通風(fēng)的影響效果很大?？紤]單體建筑得熱與防止太陽過度輻射的同

10、時，應(yīng)該盡量使建筑的法線與夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致；然而對于建筑群體，若風(fēng)沿著法線吹向建筑，會在背風(fēng)面形成很大的漩渦區(qū)，對后排建筑的通風(fēng)不利。在建筑設(shè)計中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據(jù)風(fēng)向投射角（風(fēng)向與房屋外墻面法線的夾角）對室內(nèi)風(fēng)速的影響來決定合理的建筑間距，同時也可以結(jié)合建筑群體布局的改變以達(dá)到縮小間距的目的。由于前幢建筑對后幢建筑通風(fēng)的影響，因此在單體設(shè)計中還應(yīng)該結(jié)合總體的情況對建筑的體型，包括高度、進(jìn)深、面寬乃至形狀等實行一定的控制。 2、維護(hù)結(jié)構(gòu)開口的設(shè)計 建筑物開口的優(yōu)化配置以及開口的尺寸、窗戶的型式和開啟方式，窗墻面積比等的合理設(shè)計，直接影響著建筑物內(nèi)部的空氣流動以及通風(fēng)效果。根據(jù)測定，

11、當(dāng)開口寬度為開間寬度的1323時，開口大小為地板總面積的15-25時，通風(fēng)效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起著決定作用。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜相對錯開布置，這樣可以使氣流在室內(nèi)改變方向，使室內(nèi)氣流更均勻，通風(fēng)效果更好。 3、注重“穿堂風(fēng)”的組織 “穿堂風(fēng)”是自然通風(fēng)中效果最好的方式。所謂“穿堂風(fēng)”是指風(fēng)從建筑迎風(fēng)面的進(jìn)風(fēng)口吹人室內(nèi)，穿過房間，從背風(fēng)面的出風(fēng)口流出。顯然進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間的風(fēng)壓差越大，房屋內(nèi)部空氣流動阻力越小，通風(fēng)越流暢。此時房屋在通風(fēng)方向的進(jìn)深不能太大，否則就會通風(fēng)不暢。 4、在建筑設(shè)計中形成豎井空間，來加速氣流流動，實現(xiàn)自然通風(fēng)。 在建筑設(shè)計中豎井空間主要形式有： 、純開放空間

12、目前，大量的建筑中設(shè)計有中庭，主要是平面過大的建筑出于采光的考慮。從另外一個方面考慮，我們可利用建筑中庭內(nèi)的熱壓形成自然通風(fēng)。由福斯特主持設(shè)計的法蘭克福商業(yè)銀行就是一個利用中庭進(jìn)行自然通風(fēng)的成功案例。在這一案例中，設(shè)計者利用計算機(jī)模擬和風(fēng)洞試驗，對60層高的中庭空間的通風(fēng)進(jìn)行分析研究。為了避免中庭內(nèi)部過大的紊流，每12層作為一個獨立的單元，各自利用熱壓實現(xiàn)自然通風(fēng)，取得良好的效果。 、“煙囪”空間，又叫風(fēng)塔 由垂直豎井和幾個風(fēng)口組成，在房間的排風(fēng)口末端安裝太陽能空氣加熱器以對從風(fēng)塔頂部進(jìn)入的空氣產(chǎn)生抽吸作用。該系統(tǒng)類似于風(fēng)管供風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)塔由垂直豎井和風(fēng)斗組成。在通風(fēng)不暢的地區(qū)，可以利用高出屋面

13、的風(fēng)斗，把上部的氣流引入建筑內(nèi)部，來加速建筑內(nèi)部的空氣流通。風(fēng)斗的開口應(yīng)該朝向主導(dǎo)風(fēng)向。在主導(dǎo)風(fēng)向不固定的地區(qū)，則可以設(shè)計多個朝向的風(fēng)斗，或者設(shè)計成可以隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動，配合其他措施，利用自然風(fēng)壓實現(xiàn)了建筑內(nèi)部的通風(fēng)。 、屋頂?shù)淖匀煌L(fēng) 通風(fēng)隔熱屋面通常有以下兩種方式： 1）在結(jié)構(gòu)層上部設(shè)置架空隔熱層。這種做法把通風(fēng)層設(shè)置在屋面結(jié)構(gòu)層上，利用中間的空氣間層帶走熱量，達(dá)到屋面降溫的目的，另外架空板還保護(hù)了屋面防水層。 2）利用坡屋頂自身結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)層中間設(shè)置通風(fēng)隔熱層，也可得到較好的隔熱效果。 某市異地扶貧搬遷規(guī)劃設(shè)計實施工程中，多數(shù)是從冬季較寒冷的山區(qū)遷移到夏季較炎熱的丘林壩子中。原住居民的住屋形式

14、是在寒冷地區(qū)發(fā)展與延續(xù)下來的，其夏季的通風(fēng)問題不是主要的空間約束。而新遷地夏季較炎熱，室外亦有較大的區(qū)域風(fēng)，但是室內(nèi)風(fēng)速則相對較小。因后墻及山墻均無窗戶，所以室內(nèi)通風(fēng)不是很好。新搬來的住戶對室內(nèi)的熱環(huán)境都表現(xiàn)出很大的不滿。因此，改進(jìn)建筑的通風(fēng)效果是克服民居缺陷的主要途徑。在新農(nóng)居的設(shè)計中，二層樓的前部采用窗加百頁的構(gòu)造，后部加設(shè)可開啟的窗戶，以保證二層堆放農(nóng)作物的自然晾干功能。針對夏季的炎熱氣候，加大了挑檐設(shè)計，精心做了堂屋、臥室與閣樓的通風(fēng)設(shè)計，通過簡單的構(gòu)造措施，對民居的熱環(huán)境做了積極的改進(jìn)與引導(dǎo)。在該工程中，有效的將傳統(tǒng)的自然通風(fēng)這一綠色適宜技術(shù)用于對傳統(tǒng)民居的更新，既滿足了經(jīng)濟(jì)的要求，

15、又符合了生態(tài)的效益。 5、雙層玻璃幕墻維護(hù)結(jié)構(gòu) 雙層（或三層）幕墻是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“會呼吸的皮膚”，它由內(nèi)外兩道幕墻組成。論文發(fā)表，實現(xiàn)方法。其通風(fēng)原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個空腔，空腔的兩端有可以控制的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。在冬季，關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口，雙層玻璃之間形成一個“陽光溫室”，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度；夏季，打開進(jìn)出風(fēng)口，利用“煙囪效應(yīng)”在空腔內(nèi)部實現(xiàn)自然通風(fēng)，使玻璃之間的熱空氣不斷的被排走，達(dá)到降溫的目的。為了更好地實現(xiàn)隔熱，通道內(nèi)一般設(shè)置有可調(diào)節(jié)的深色百葉。雙層玻璃幕墻在保持外形輕盈的同時，能夠很好地解決高層建筑中過高的風(fēng)壓和熱壓帶來的風(fēng)速過大造成的紊流不易控

16、制的問題，能解決夜間開窗通風(fēng)而無需擔(dān)心安全問題，可加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，并能降低室內(nèi)的噪音。在節(jié)能上，雙層通風(fēng)幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻在采暖時節(jié)約能源50，在制冷時節(jié)約能源40-60，是解決建筑節(jié)能的一個新的方向。 6、太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng) 太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)，充分利用了太陽能這一可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化為動力進(jìn)行通風(fēng)。太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)的建筑結(jié)構(gòu)主要有：屋面太陽能煙囪、Trombe墻和太陽能空氣集熱器。以上三種結(jié)構(gòu)可以單獨設(shè)置來強(qiáng)化通風(fēng)，但是，為了在夏季達(dá)到更好的冷卻效果，通常將這些做法與其他建筑結(jié)構(gòu)組合成一個有組織的自然通風(fēng)系統(tǒng)。 四、結(jié)束語 通風(fēng)是建筑的最基本功能之一，是一個古老而常新的話題。降低建筑能耗，使建筑的人工環(huán)境與自然環(huán)境達(dá)到動態(tài)的平衡，將是建筑在滿足了基本的使用功能和美學(xué)要求后應(yīng)追求的更高目標(biāo)。 我們現(xiàn)在的建筑設(shè)計中，尤其是一些建筑的更新如：住宅樓的設(shè)計，不僅要關(guān)注自然通風(fēng)技術(shù)