自然通風(fēng)技術(shù)在建筑節(jié)能方面的實(shí)現(xiàn)方法

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢(xún)電話(huà)：400-8352-114

1 自然通風(fēng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

　　自然通風(fēng)是當(dāng)今建筑普遍采取的一項(xiàng)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(guò)程有兩點(diǎn)至關(guān)重要的意義：一是實(shí)現(xiàn)有效被動(dòng)式制冷，當(dāng)室外空氣溫濕度較低時(shí)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(guò)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(wú)噪聲。這有利于減少能耗、降低污染，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，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(shí)還有利于滿(mǎn)足人和大自然交往的心理需求。

　　2 自然通風(fēng)技術(shù)的原理及應(yīng)用

　　自然通風(fēng)是一項(xiàng)古老的技術(shù)，與復(fù)雜、耗能的空調(diào)技術(shù)相比，自然通風(fēng)是能夠適應(yīng)氣候的一項(xiàng)廉價(jià)而成熟的技術(shù)措施。通常認(rèn)為自然通風(fēng)具有三大主要作用：（1）提供新鮮空氣；（2）生理降溫；（3）釋放建筑結(jié)構(gòu)中蓄存的熱量。

　　自然通風(fēng)是在壓差推動(dòng)下的空氣流動(dòng)。根據(jù)壓差形成的機(jī)理，可以分為風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)和熱壓作用下的自然通風(fēng)。

　　風(fēng)壓作用下自然通風(fēng)的形成過(guò)程。當(dāng)有風(fēng)從左邊吹向建筑時(shí)，建筑的迎風(fēng)面將受到空氣的推動(dòng)作用形成正壓區(qū)，推動(dòng)空氣從該側(cè)進(jìn)入建筑；而建筑的背風(fēng)面，由于受到空氣繞流影響形成負(fù)壓區(qū)，吸引建筑內(nèi)空氣從該側(cè)的出口流出，這樣就形成了持續(xù)不斷的空氣流，成為風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)。

　　熱壓作用下的自然通風(fēng)的形成過(guò)程。當(dāng)室內(nèi)存在熱源時(shí)，室內(nèi)空氣將被加熱，密度降低，并且向上浮動(dòng)，造成建筑內(nèi)上部空氣壓力比建筑外大，導(dǎo)致室內(nèi)空氣向外流動(dòng)，同時(shí)在建筑下部，不斷有空氣流入，以填補(bǔ)上部流出的空氣所讓出的空間，這樣形成的持續(xù)不斷的空氣流就是熱壓作用下的自然通風(fēng)。

　　根據(jù)進(jìn)出口位置，自然通風(fēng)可以分為單側(cè)的自然通風(fēng)和雙側(cè)的自然通風(fēng)。雙側(cè)自然通風(fēng)系統(tǒng)示意圖，表示的是單側(cè)的自然通風(fēng)形式。

　　3 建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)

　　3.1 建筑體型與建筑群的布局的設(shè)計(jì)

　　建筑群的布局對(duì)自然通風(fēng)的影響效果很大。考慮單體建筑得熱與防止太陽(yáng)過(guò)度輻射的同時(shí)，應(yīng)該盡量使建筑的法線(xiàn)與夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致；然而對(duì)于建筑群體，若風(fēng)沿著法線(xiàn)吹向建筑，會(huì)在背風(fēng)面形成很大的漩渦區(qū)，對(duì)后排建筑的通風(fēng)不利。在建筑設(shè)計(jì)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(xiàn)的夾角）對(duì)室內(nèi)風(fēng)速的影響來(lái)決定合理的建筑間距，同時(shí)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(duì)后幢建筑通風(fēng)的影響，因此在單體設(shè)計(jì)中還應(yīng)該結(jié)合總體的情況對(duì)建筑的體型，包括高度、進(jìn)深、面寬乃至形狀等實(shí)行一定的控制。

　　3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)口的設(shè)計(jì)

　　建筑物開(kāi)口的優(yōu)化配置以及開(kāi)口的尺寸、窗戶(hù)的型式和開(kāi)啟方式，窗墻面積比等的合理設(shè)計(jì)，直接影響著建筑物內(nèi)部的空氣流動(dòng)以及通風(fēng)效果。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)開(kāi)口寬度為開(kāi)間寬度的1/3～2/3時(shí)，開(kāi)口大小為地板總面積的15％~25％時(shí)，通風(fēng)效果最佳。開(kāi)口的相對(duì)位置對(duì)氣流路線(xiàn)起著決定作用。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜相對(duì)錯(cuò)開(kāi)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。

　　3.3 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(guò)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(dòng)阻力越小，通風(fēng)越流暢。此時(shí)房屋在通風(fēng)方向的進(jìn)深不能太大，否則就會(huì)通風(fēng)不暢。

　　3.4 在建筑設(shè)計(jì)中形成豎井空間，來(lái)加速氣流流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

　　在建筑設(shè)計(jì)中豎井空間主要形式有：（1）純開(kāi)放空間。目前，大量的建筑中設(shè)計(jì)有中庭，主要是平面過(guò)大的建筑出于采光的考慮。從另外一個(gè)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)。（2）“煙囪”空間，又叫風(fēng)塔——由垂直豎井和幾個(gè)風(fēng)口組成，在房間的排風(fēng)口末端安裝太陽(yáng)能空氣加熱器以對(duì)從風(fēng)塔頂部進(jìn)入的空氣產(chǎn)生抽吸作用。該系統(tǒng)類(lèi)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)，可以利用高出屋面的風(fēng)斗，把上部的氣流引入建筑內(nèi)部，來(lái)加速建筑內(nèi)部的空氣流通。風(fēng)斗的開(kāi)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(jì)多個(gè)朝向的風(fēng)斗，或者設(shè)計(jì)成可以隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　3.5 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。

　　3.6 雙層玻璃幕墻圍護(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(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“會(huì)呼吸的皮膚”，它由內(nèi)外兩道幕墻組成。其通風(fēng)原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個(gè)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(gè)“陽(yáng)光溫室”，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度；夏季，打開(kāi)進(jìn)出風(fēng)口，利用“煙囪效應(yīng)”在空腔內(nèi)部實(shí)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(shí)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(shí)，能夠很好地解決高層建筑中過(guò)高的風(fēng)壓和熱壓帶來(lái)的風(fēng)速過(guò)大造成的紊流不易控制的問(wèn)題，能解決夜間開(kāi)窗通風(fēng)而無(wú)需擔(dān)心安全問(wèn)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(shí)節(jié)約能源42％~52％，在制冷時(shí)節(jié)約能源38％~60％，是解決建筑節(jié)能的一個(gè)新的方向。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　通風(fēng)是建筑的最基本功能之一，是一個(gè)古老而常新的話(huà)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(dòng)態(tài)的平衡，將是建筑在滿(mǎn)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(jì)中，尤其是一些建筑的更新如新民居的設(shè)計(jì)，不僅要關(guān)注自然通風(fēng)技術(shù)，更要注意把這一傳統(tǒng)的技術(shù)與當(dāng)?shù)氐牡乩須夂蛱卣骱蜌夂蛞蛩氐认嘟Y(jié)合，提出多層次的、全面的、適宜的建筑技術(shù)，體現(xiàn)“氣候決定建筑”的設(shè)計(jì)理念。