淺析建筑通風(fēng)設(shè)計

【摘 要】本文作者從建筑設(shè)計的角度出發(fā)，探討了在建筑設(shè)計中如何合理地利用自然通風(fēng)。

【關(guān)鍵詞】建筑；通風(fēng)設(shè)計

隨著能源消耗和環(huán)境問題的日趨突出及人們節(jié)能意識的逐步加強(qiáng)，利用自然通風(fēng)改善建筑室內(nèi)環(huán)境越來越受到重視。特別是在屬于熱帶氣候的地區(qū)，炎熱、潮濕、多雨的氣候特點(diǎn)決定了建筑在自然條件中所要解決的主要矛盾是通風(fēng)防熱，而自然通風(fēng)作為一種廉價高效的設(shè)計手段，不但能實現(xiàn)建筑節(jié)能，還能創(chuàng)造健康的人居環(huán)境，是可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計理念的具體體現(xiàn)，具有很深的推廣意義。

1、通風(fēng)節(jié)能設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的建筑施工技術(shù)也實現(xiàn)了發(fā)展與變革，新技術(shù)的引進(jìn)促進(jìn)了建筑項目設(shè)計的優(yōu)化。此外，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計理念也開始朝著“節(jié)能、降耗、環(huán)保”的方向發(fā)展，這些都促進(jìn)了通風(fēng)節(jié)能設(shè)計水平的提升。

通風(fēng)節(jié)能設(shè)計理念運(yùn)用于建筑物可發(fā)揮的作用包括以下幾個方面：

1.1改善空氣質(zhì)量和降低室內(nèi)溫度。當(dāng)前，大多數(shù)建筑內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)主要依賴于空調(diào)設(shè)備，特別是分體空調(diào)。分體空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)用只能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的高低，而沒有及時更新室內(nèi)空氣，時間一長，室內(nèi)空氣難免受到污染。從安全和衛(wèi)生的角度考慮，人長期在這樣的空氣環(huán)境中活動，健康狀況會受到很大的影響。如果室外溫度不是很高，適當(dāng)采用外窗、外門的自然通風(fēng)措施，能排出室內(nèi)污染空氣，改善室內(nèi)空氣的新鮮度，同時可以降低室內(nèi)溫度，達(dá)到很好的節(jié)能效果。

1.2 保護(hù)環(huán)境。綠色環(huán)保是建筑行業(yè)正在積極倡導(dǎo)的一個主題，建筑通風(fēng)節(jié)能設(shè)計恰好滿足了這一要求。例如自然通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)，可以防止空調(diào)系統(tǒng)造成的空氣污染，將室內(nèi)的含有各種雜質(zhì)的氣體及時排出室外。在保持室內(nèi)良好的空氣環(huán)境的同時，也改善了室內(nèi)居住環(huán)境。

1.3減少能耗。從建筑節(jié)能設(shè)計的考核數(shù)據(jù)看，建筑物在使用經(jīng)過節(jié)能優(yōu)化的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)后，電能消耗要比傳統(tǒng)的設(shè)計方案節(jié)約30%左右。這就使得工程項目在減少能源消耗的同時，也減少了資金投入，優(yōu)化了建筑內(nèi)部的各項系統(tǒng)功能。

2、自然通風(fēng)的原理與模式

建筑的自然通風(fēng)從動力來源上可分為完全自然通風(fēng)和機(jī)械輔助自然通風(fēng)兩種模式。完全自然通風(fēng)是由來自室外風(fēng)速形成的“壓差”和建筑表面的洞口間位置及溫度造成的“溫差”形成的室內(nèi)外空氣流動。按照熱力學(xué)原理，建筑室內(nèi)溫度有沿高度逐漸向上遞增的特點(diǎn)，該特點(diǎn)是建筑隨層高增加而使上下之間溫差加劇的主要原因，設(shè)計師也經(jīng)常利用這一點(diǎn)挖掘建筑自然通風(fēng)的潛力。機(jī)械輔助自然通風(fēng)是利用溫差造成的熱壓和機(jī)械動力相結(jié)合而形成的室內(nèi)外空氣對流。與完全自然通風(fēng)相比，雖然建筑內(nèi)局部作為輔助動力的機(jī)械裝置要消耗一定的能源，但通過這種裝置重新組織氣流，甚至在局部“強(qiáng)迫”氣流改向，可以使自然通風(fēng)達(dá)到更好的效果。在這兩種通風(fēng)模式中，屋頂都是形成溫差、組織氣流的重要環(huán)節(jié)，在整個自然通風(fēng)系統(tǒng)中起著重要作用。

3、建筑自然通風(fēng)設(shè)計理念

3.1建筑結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計

3.1.1利用風(fēng)壓實現(xiàn)自然通風(fēng)

在外部風(fēng)環(huán)境良好的地區(qū)，風(fēng)壓可作為實現(xiàn)自然通風(fēng)的主要手段。風(fēng)壓通風(fēng)即“穿堂風(fēng)”，是指風(fēng)從建筑迎風(fēng)面的進(jìn)風(fēng)口吹入室內(nèi)，穿過房間，從背風(fēng)面的出風(fēng)口流出。進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間的風(fēng)壓差越大，房屋內(nèi)部空氣流動越流暢。合理的建筑規(guī)劃可以充分利用“穿堂風(fēng)”來調(diào)節(jié)建筑物的溫度。當(dāng)然，要設(shè)計效果較好自然通風(fēng)措施，要與建筑方案設(shè)計同步進(jìn)行，要求建筑開門、開窗的位置和大小及平面布置等。例如：我們設(shè)計的三亞假日酒店的大堂、海棠灣喜來登酒店和豪華精選酒店大堂，大堂前后大門均采用敞開式，并且均朝向大海方向，自然通風(fēng)比較好，平時均不需要開空調(diào)就可達(dá)到舒適的環(huán)境。又如地下室車庫通風(fēng)設(shè)計問題，平時通風(fēng)優(yōu)先盡可能設(shè)計成自然通風(fēng)。盡可能利用地下室車庫的有外窗一面加上車庫頂蓋開采光通風(fēng)窗，就可構(gòu)成自然通風(fēng)氣流，如果四面均無外窗，就可利用窗井加上車庫頂蓋開采光通風(fēng)窗，也可構(gòu)成自然通風(fēng)氣流。例如我們設(shè)計天邑莊園的地下車庫，共3千多平方米，利用兩個外窗井、兩個車道出入口加上車庫頂蓋開兩個采光通風(fēng)窗。平時不需要開啟通風(fēng)機(jī)組可達(dá)到通風(fēng)的要求。

3.1.2利用熱壓實現(xiàn)自然通風(fēng)

受到周圍建筑布局或高大植被影響的建筑物可以利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差，即“煙囪效應(yīng)”來實現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。根據(jù)熱空氣上升的原理，在建筑上部設(shè)排風(fēng)口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，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。在建筑設(shè)計中，可利用建筑物的樓梯間、中庭等豎向空腔滿足進(jìn)排風(fēng)口的高差要求，而室內(nèi)外溫差和進(jìn)、出風(fēng)口的高差越大，熱壓作用越明顯。

3.1.3風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合實現(xiàn)自然通風(fēng)

在建筑的自然通風(fēng)設(shè)計中，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。

3.1.4機(jī)械輔助式自然通風(fēng)

在一些大型建筑中，由于通風(fēng)路徑較長，流動阻力較大，單純依靠自然風(fēng)壓與熱壓往往不足以實現(xiàn)自然通風(fēng)。而對于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)還會將室外污濁的空氣和噪聲帶入室內(nèi)，不利于人體健康。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)。機(jī)械輔助式自然通風(fēng)是利用溫差造成的熱壓和機(jī)械動力相結(jié)合而形成的室內(nèi)外空氣對流，該系統(tǒng)有一套完整的空氣循環(huán)通道，輔以符合生態(tài)思想的空氣處理手段（如土壤預(yù)冷、預(yù)熱、深井水換熱等），并借助一定的機(jī)械方式加速室內(nèi)通風(fēng)。

3.2建筑構(gòu)件上的優(yōu)化設(shè)計

3.2.1建筑物門窗洞口的優(yōu)化設(shè)計

建筑物的門窗洞口的設(shè)置以及門窗洞口的尺寸、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，當(dāng)開口寬度為開間寬度的1/3～2/3，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。

3.2.2通風(fēng)隔熱屋面的應(yīng)用

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。

3.2.3雙層玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

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。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。

3.3多種其它能源的合理應(yīng)用

3.3.1太陽能強(qiáng)化自然通風(fēng)

在設(shè)計中，可充分利用太陽能這一可持續(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：屋面太陽能煙囪和太陽能空氣集熱器。以上2種結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)設(shè)置，但為了在夏季達(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)。

3.3.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

集中式的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以建筑群和小區(qū)為單位，放在小區(qū)的上風(fēng)處；分散式可在多風(fēng)偏僻地區(qū)安裝獨(dú)立風(fēng)車，自成體系為建筑能源。這種風(fēng)能利用系統(tǒng)大都是將電力送入電網(wǎng)，建筑物再從電網(wǎng)獲取電力。在偏遠(yuǎn)地區(qū)有條件的建筑中可設(shè)風(fēng)/光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，綜合利用風(fēng)能和太陽能，無需架設(shè)遠(yuǎn)距離的電網(wǎng)來獲取電力。

4、結(jié)束語

自然通風(fēng)設(shè)計是結(jié)合氣候的建筑設(shè)計，是實現(xiàn)建筑節(jié)能、創(chuàng)造健康人居環(huán)境的有效手段。在闡述我國現(xiàn)階段能源問題的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討通過合理的建筑方案設(shè)計等措施實現(xiàn)通過自然通風(fēng)達(dá)到建筑物降溫的目的，進(jìn)而實現(xiàn)建筑節(jié)能，為建筑中的自然通風(fēng)設(shè)計提供一定的設(shè)計依據(jù)。

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