基于低耗能通風(fēng)方式下的建筑形體空間設(shè)計優(yōu)化探討

岳宏陽

（重鋼西昌礦業(yè)有限公司 四川省涼山州西昌市 615000）

現(xiàn)在許多建筑物過度依賴于空調(diào)系統(tǒng)進行室內(nèi)通風(fēng)，這不僅使建筑使用者容易患上呼吸系統(tǒng)疾病。而空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑會對地球大氣造成損害。另外，空調(diào)系統(tǒng)運行時會消耗大量能量。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能中心統(tǒng)計，中國建筑能耗總量逐年增加。建筑能耗最大的地方是采暖和空調(diào)，約占建筑總能耗的55%。

1 建筑通風(fēng)耗能與建筑形體與空間密切相關(guān)

在考慮建筑物的通風(fēng)情況時，建筑師應(yīng)根據(jù)當?shù)仫L(fēng)玫瑰圖對土地和總平面設(shè)計進行分析，以便建筑物的布置和方向有利于自然通風(fēng)。確定建筑平面的總平面和功能劃分后，以獲得更好的風(fēng)量和風(fēng)場分布。建筑師還必須考慮建筑的物理和空間設(shè)計是否可以組織室內(nèi)通風(fēng)：在飛機的設(shè)計過程中，建筑師必須分析通風(fēng)過程中水平方向氣流的流動線，并優(yōu)化維護結(jié)構(gòu)和建筑物的內(nèi)墻。在剖面設(shè)計中，建筑師應(yīng)根據(jù)建筑物熱環(huán)境的相關(guān)知識，建筑門窗的高度，地板的形狀等分析建筑物內(nèi)氣流熱壓力與風(fēng)壓的相互作用。房間的深度和中庭空間。這些變化將改變建筑物內(nèi)氣流的流動和速度。如果建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠使空氣流暢地流過建筑物的內(nèi)部空間以帶走室內(nèi)熱量和臟空氣而沒有任何死角或氣流中斷，那么建筑設(shè)備在冷藏交換中的能源消耗新鮮空氣將大大減少。

2 在建筑空間中分析風(fēng)壓與熱壓通風(fēng)

2.1 風(fēng)壓通風(fēng)與建筑形體空間的關(guān)系

風(fēng)壓是指氣流受阻時產(chǎn)生的靜壓。當風(fēng)吹到建筑物表面時，氣流被建筑物表面阻擋，并且迎風(fēng)面上的靜壓增加以產(chǎn)生正壓區(qū)。氣流然后繞過建筑物的側(cè)面和背面，在此區(qū)域產(chǎn)生負壓差。除了溫差和風(fēng)力的影響外，風(fēng)壓差與建筑物的空間形態(tài)有關(guān)。因此，合理設(shè)計建筑空間是有效組織空氣壓力通風(fēng)的重要措施。

2.2 熱壓通風(fēng)與建筑形體空間的關(guān)系

室內(nèi)和室外空氣溫度差異導(dǎo)致熱壓。由于建筑物內(nèi)部和外部的溫度差異，房間內(nèi)外的空氣密度不同，建筑物外墻垂直方向存在壓力梯度。如果室內(nèi)溫度高于室外，則建筑物上部的壓力較高，下部的壓力較低。此時，空氣通過下部通風(fēng)口進入并從頂部排出。當室內(nèi)溫度低于室外時，情況正好相反。熱風(fēng)通風(fēng)的效果取決于氣流路徑（即進風(fēng)口與出風(fēng)口之間的垂直距離與溫差的乘積），因此上述兩個因素的設(shè)計將直接影響熱效率-建筑師可以使用煙囪通風(fēng)塔天井中庭等空腔形式，盡可能增加垂直風(fēng)道的距離，為自然通風(fēng)提供有利條件。部分使用玻璃幕墻，使用的太陽輻射加熱腔體空氣，使室內(nèi)空氣溫差較大，更有利于熱壓通風(fēng)效果的發(fā)揮。另外，氣流通道的橫截面形狀也會對熱壓產(chǎn)生影響：如果將空氣流道的橫截面設(shè)計為漏斗形，則根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量從高溫傳遞到低溫，在冷杉那么漏斗空間內(nèi)的熱傳導(dǎo)也符合從下部到上部的規(guī)律，即漏斗的作用會影響熱空氣的上升，并且會有效地增加熱量的上升和擴散的影響。

3 利用建筑剖面對自然通風(fēng)的影響提出優(yōu)化設(shè)計的策略

3.1 在建筑正壓風(fēng)區(qū)與受曬區(qū)域設(shè)置腔體式維護結(jié)構(gòu)

維護結(jié)構(gòu)是建筑物中最大的表面區(qū)域，與外界直接接觸。因此，從室外自然環(huán)境獲取能量也是最容易的，如熱能和風(fēng)能。建筑師可以在維護結(jié)構(gòu)中采用空腔結(jié)構(gòu)設(shè)計，將這些能量轉(zhuǎn)化為建筑物內(nèi)的室內(nèi)空氣流動，促進室內(nèi)新風(fēng)的流通。利用熱量促進通風(fēng)的空腔結(jié)構(gòu)通常設(shè)計在建筑物的陽光照射區(qū)域，以便它能夠提供足夠的熱量來加熱空腔中的空氣。空腔內(nèi)為雙層夾層結(jié)構(gòu)，玻璃外壁可以穿過太陽，內(nèi)壁采用蓄熱材料，內(nèi)外壁之間有一定間隙，分別與外界和內(nèi)部開口，內(nèi)壁達到相當高溫，內(nèi)外坩堝之間溫差較大，導(dǎo)致內(nèi)外壁自然對流，與外界形成循環(huán)，促進室內(nèi)自然通風(fēng)。這種空腔通風(fēng)技術(shù)的優(yōu)點表現(xiàn)在其自我調(diào)節(jié)：在空腔中，可以設(shè)置百葉窗。太陽的輻射熱可以通過百葉窗的旋轉(zhuǎn)來控制，以調(diào)節(jié)通風(fēng)空氣的量。

3.2 利用屋頂造型導(dǎo)流實現(xiàn)室內(nèi)通風(fēng)

現(xiàn)代建筑的形狀是多變的，屋頂?shù)男螤钔c建筑物周圍氣流的變化密切相關(guān)。下層和多層建筑屋頂?shù)娘L(fēng)壓高于建筑物下部的風(fēng)壓，并且在該高度區(qū)域內(nèi)的空氣紊流較小。因此，屋頂可以利用形狀來引導(dǎo)風(fēng)并形成風(fēng)壓差。建筑物內(nèi)部新鮮空氣的交換提供了動力。風(fēng)對建筑物施加的力可以簡單地分解為水平阻力和垂直升力。風(fēng)壓的使用通常基于使用水平阻力來設(shè)計組織的通風(fēng)。例如，當傾斜的屋頂上吹出空氣的正面時，角落會產(chǎn)生負壓以產(chǎn)生巨大的吸力，這將在騎行中起作用。

4 結(jié)語

綜上所述，目前低能耗的通風(fēng)模式受到了國內(nèi)外建筑師的關(guān)注，并已在許多已完成的項目中得到應(yīng)用。它不僅讓人感受到舒適的建筑環(huán)境，而且也是生態(tài)建筑節(jié)能環(huán)保的重要設(shè)計策略。

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