節(jié)能建筑與通風(fēng)設(shè)計(jì)

【摘要】自然通用是利用自然界的可再生能源實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。本文闡述了自然通風(fēng)產(chǎn)生的基本原理，分析了與自然通風(fēng)的關(guān)的建筑形態(tài)與建筑構(gòu)件，以及與自然通風(fēng)有關(guān)的幾個問題，目的在于引起人們對于建筑自然通風(fēng)的足夠重視。

【關(guān)鍵詞】自然通風(fēng)；熱壓；風(fēng)壓；傳堂風(fēng)；煙囪效應(yīng)

自然通風(fēng)是利用建筑物內(nèi)外空氣的溫度差引起的熱壓或-力造成的風(fēng)壓來促使空氣流動而進(jìn)行的通風(fēng)換氣，是一種既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式。采用自然通風(fēng)取代空調(diào)制冷技術(shù)至少具有兩方面的意義：一是實(shí)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-然空氣，有利于人體的生理和心理健康。

1 自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)方式

自然通風(fēng)的原理在很早的時候就被利用，人們常說的“傳堂風(fēng)”即使利用風(fēng)壓在建筑內(nèi)部產(chǎn)生空氣流動。在一些濕熱地區(qū)，自然通風(fēng)的重要性甚至影響了建筑的外部形象。如西雙版納傣族民居。目前，建筑中常用的自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種：

1.1利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

風(fēng)壓是自然通風(fēng)最基本的動力之一。在具有良好的外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，風(fēng)壓可作為實(shí)現(xiàn)t然通風(fēng)的主要手段。在我國大量的非空調(diào)建筑中，利用建筑的室內(nèi)空氣流通，改善室內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量，是一種常用的建筑處理手段。風(fēng)洞試驗(yàn)表明：當(dāng)風(fēng)吹向建筑時，因受到建筑的阻擋，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。t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(shí)現(xiàn)空氣的流通。

壓力差的大小與建筑物的形式、建筑與風(fēng)的夾角以及建筑周圍的環(huán)境有關(guān)。如果希望利用風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)建筑自然通風(fēng)，首先建筑要有理想i外部風(fēng)環(huán)境（平均風(fēng)速一般不小于3~4m/s）。建筑要選擇適宜的朝向和布局形式，建筑布局方式在平面上有并列式、錯列式、斜列式（統(tǒng)稱為行列式）、周邊式和自由式，一般來說，建筑的朝向應(yīng)與當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向保持合適的角度，更有o于自然通風(fēng)。建筑進(jìn)深不應(yīng)過大（一般宜大于14m）。這樣易形成“傳堂風(fēng)”。其次要組織好建筑平面和開口的位置及面積，為了引風(fēng)入室，爭取穿堂風(fēng)，要從平面、剖面及建筑細(xì)部來才考慮，如內(nèi)外建筑構(gòu)件要盡量通透，盡可能把門窗對齊布置在一條直線上，這樣可以減少氣流阻力、保證風(fēng)速，使通風(fēng)流暢；開口面積應(yīng)大，減小開口邊緣阻力?，F(xiàn)比之下外推窗比推拉窗好，圓滑漸縮的開口比銳緣開口好。

1.2利用熱壓實(shí)現(xiàn)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—即通常所說的“煙囪效應(yīng)”—來實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。利用熱空氣上升的原理，在建筑上部排風(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，在建筑設(shè)計(jì)中，可利用建筑物內(nèi)部的貫穿多層的豎向空腔—如樓梯間、中庭、拔風(fēng)井等滿足進(jìn)排風(fēng)口的高差要求，并在頂部設(shè)置可以控制的開口，將f筑積憤的熱空氣排出，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。與風(fēng)壓式自然通風(fēng)不同，熱壓式自然通風(fēng)更能適應(yīng)常變的外部風(fēng)環(huán)境和不良的外部風(fēng)環(huán)境。

1.3風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

在建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中，利用風(fēng)壓和熱壓進(jìn)行自然通風(fēng)往往是互為補(bǔ)充，密不可分的。由于室外的風(fēng)速和風(fēng)向是經(jīng)常變化的，不是一個穩(wěn)定的因素。為了保證自C通風(fēng)的設(shè)計(jì)效果，根據(jù)我國采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)規(guī)范的規(guī)定，在實(shí)際計(jì)算時僅考慮熱壓的作用，風(fēng)壓一般不予考慮。但是必須定性地考慮風(fēng)壓對自然通風(fēng)地影響。一般說來，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)深較大的部位則多采用熱壓來達(dá)到通風(fēng)效果。

2 與自然有關(guān)地其他建筑構(gòu)造

2.1“呼吸”幕墻

利用雙層玻璃作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，玻璃之間留有一定寬度的通風(fēng)道并設(shè)有可調(diào)節(jié)角度的百頁是當(dāng)今生態(tài)建筑界普遍采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，他們被稱作“雙層皮”幕墻。夏季，打開上下進(jìn)排風(fēng)口，通風(fēng):內(nèi)的空氣被加熱，在煙囪效應(yīng)和一定的風(fēng)壓作用下，熱空氣上升，冷空氣從下層進(jìn)入通道，形成自然通風(fēng)；冬季，關(guān)閉進(jìn)排風(fēng)口，減少風(fēng)速，利用雙層玻璃之間的空間形成的附加陽光間，貯存熱量用以采暖。

2.2天窗通風(fēng)

英國的Zimbabwe大學(xué)報(bào)告廳的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，報(bào)告廳從座位下進(jìn)=，頂部設(shè)中央拔風(fēng)口，通過天窗進(jìn)行自然通風(fēng)。

2.3雙層屋面通風(fēng)

傳統(tǒng)的建筑平屋頂屋面使用磚架空的隔熱層隔熱，無法利用熱壓主動通風(fēng)。設(shè)于坡屋頂?shù)母魺釆A層，在屋面受太陽輻射時，夾層內(nèi)空氣溫度升高，熱空氣沿著傾斜層面上升，冷空氣從屋面下檐補(bǔ)充，在熱壓及風(fēng)壓的作用下形成自然通風(fēng)，帶走了太陽對屋面的輻射熱量。

2.4風(fēng)帽

風(fēng)帽是自然進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)的入口或出口s它利用風(fēng)力或溫度差造成的正壓或負(fù)壓，加強(qiáng)進(jìn)排風(fēng)能力 的一種裝置。風(fēng)帽可以裝在需要局部通風(fēng)的地方，也可以裝在屋頂上，促進(jìn)全面進(jìn)排風(fēng)。進(jìn)風(fēng)型風(fēng)帽是在外界風(fēng)壓的作用下，能身內(nèi)部空間引風(fēng)的風(fēng)帽本身產(chǎn)生負(fù)壓，從空間內(nèi)部身外排風(fēng)，特點(diǎn)是從任何水平方向吹來的風(fēng)作用在風(fēng)帽上，風(fēng)帽都產(chǎn)生吸力，向外排風(fēng)。

2.5附加通風(fēng)窗

這是一種靈活的解決自然采光與自然通風(fēng)矛盾的方法。有時建筑表面上開的采光窗的面積雖然滿足室內(nèi)自然采光的要求了，但在某個時間段如夏季即使將窗戶完全打開也無法滿足室內(nèi)自然通風(fēng)的要求，這時可以設(shè)計(jì)一些附加通風(fēng)窗。他們是不透光的保溫隔熱材料制e的，可以自由開閉，平時關(guān)閉不用，在室內(nèi)無法滿足自然通風(fēng)要求時才打開使用。

3與建筑的自然通風(fēng)相關(guān)的幾個問題

3.1自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合。并不是所有建筑都將自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)。對于一些大型的體育場館、展覽館、商業(yè)建筑等，由于通風(fēng)路徑較長，空氣流動阻力較大，單純依靠自然通風(fēng)不足以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。同時，某些建筑環(huán)境、建筑功能可能對建筑通風(fēng)有特殊的要求，如研究所或?qū)嶒?yàn)室，這時需要考慮機(jī)械通風(fēng)。因此，當(dāng)我們?yōu)榻ㄖ淖匀煌L(fēng)設(shè)計(jì)尋找合適的策略時，要清楚它可能產(chǎn)生的不足，自然通風(fēng)與刃低ǚ緗岷仙杓剖保應(yīng)當(dāng)使自然通風(fēng)取得盡可能大的成效，從而節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境。

3.2風(fēng)的垂直分布帶來的問題。風(fēng)的垂直分布特性使中庭、天井等空間比較容易實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。但在建筑內(nèi)部，如果設(shè)計(jì)有高度較高的中庭，煙囪效應(yīng)使得下層熱空氣上升，往往導(dǎo)致下部空間的采暖效率變低，采暖效果變差。對于高層建筑的中庭、天井等空間，還會出現(xiàn)風(fēng)速過大造成紊流的現(xiàn)象。

3.3建筑通風(fēng)與遮蔽物。綠化樹木、圍墻、隔斷或拱廊等設(shè)在建筑易產(chǎn)生氣流剝離的角度及周圍，會產(chǎn)生遮蔽作用。建筑周圍的樹木種類、布置方式在一定程度上都y影響自然通風(fēng)的效果。一邊或兩邊行列式布置的樹木有利于建筑的的通風(fēng)，但如果三面都圍以樹木，房間的通風(fēng)效果便會受到影響；當(dāng)房屋迎風(fēng)面的窗前種植樹木時，如果樹叢把檐口檔住，則會把風(fēng)引向頂棚，若樹叢距外墻有一定的距離，那么吹來的風(fēng)很有可能大部分越過窗戶從屋頂穿過y在窗臺前4.5~5m以內(nèi)種植的灌木，則可引導(dǎo)風(fēng)吹向室內(nèi)。

4 小結(jié)

21世紀(jì)是環(huán)保的世紀(jì)，是可持續(xù)發(fā)展的世紀(jì)。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和美學(xué)要求后應(yīng)追求的更高目標(biāo)。因此，注視建筑自f通風(fēng)，將是推行節(jié)能建筑的重要手段之一，應(yīng)該受到普遍關(guān)注。