建筑通风技术浅谈

　　摘要:通过对风压通风和热压通风的原理进行分析,明确了自然通风原理、功能和意义，并对机械式辅助通风和建筑围护结构通风技术设计实例进行了解析,为今后建筑设计中的自然通风设计提供了良好的技术支撑。
　　关键词:自然通风；辅助通风；结构通风
　　自然通风具有节能、改善室内热舒适性和提高室内空气品质等优点，自然通风的理论是利用建筑外表的风压和建筑内部的热压在建筑内产生空气流动。自然通风在实现原理上利用风压、利用热压、风压与热压相结合以及机械辅助通风等几种形式。可借助建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候、室内热源等，来组织和诱导自然通风。
　　1.自然通风的原理、功能与意义
　　自然通风的动力是风和温度。冷空气比热空气密度大,结果冷空气较重,向凹地下沉;热空气较轻,向上升腾。另外,气流也受压差的影响。气流通常从正压区流向负压区,气流在流动途中如遇到障碍物则会引起气流的聚集,从而在迎风侧形成气流正压区。同样在背风侧形成负压区,此时气流的速度和方向取决于障碍物的形状及压差的大小。随着气流截面积的减小,空气速度则会增大,反之亦然。
　　1.1自然通风具有三种不同的功能
　　⑴健康通风：利用室外的新鲜空气更新室内被污染的空气，以保持室内空气的洁净度达到某一个最低标准水平。这是无论在任何气候条件下，建筑首先要保证的。
　　⑵舒适通风：通过人体周围空气流速的增加，而增强人体散热并防止有皮肤潮湿引起的不舒适感，以改善人的舒适条件。
　　⑶降温通风：当室内气温高于室外气温时，利用通风使建筑内部构件降温。
　　1.2采用自然通风具有三方面的意义
　　⑴当室外空气焓值低于室内空气焓值时，自然通风可以在不消耗能源的情况下降低室内空气温度，带走潮湿气体，从而达到人体热舒适，以减少能耗、降低污染，符合可持续发展思想。
　　⑵可提供新鲜、清洁的自然空气，带走潮湿污浊的空气，保证室内良好的空气品质，有利于人体的生理和心理健康。
　　⑶夏热冬冷地区的夏季，晚上室外空气温度较室内要低，因此可充分利用自然通风来降低室内空气温度，从而达到节能的目的。
　　2.自然通风的物理机理与国外实例
　　通风与换气的方式有自然通风和机械通风两种。自然通风是借助于热压或风压使空气流动，使室内外空气进行交换，而不使用机械设备。如在总平面布置、建筑体型和朝向、门窗处理以及利用地形和绿化等方面组织好自然通风，则可获得良好的效果。一般应尽量采用自然通风，以节省设备和投资。
　　2.1利用热压实现自然通风
　　自然通风的一种机理是利用建筑内部的热压即平常所讲的“烟囱效应”，热空气上升，从建筑上部风口排出，室外新鲜的冷空气从建筑底部被吸入。也就是说，室内外空气温度差越大，进出风口高度差越大，则热压作用越强。烟囱越高,顶部与底部之间的温度、压力差越大,顶部通风口周围的空气速度就越大,这就增大了烟囱内空气的流动速度。（如图1）
　　热压计算式为：
　　Δp=h(ρe-ρi)
　　式中：Δp—风压，kg/m2；ρe—室外空气密度,kg/m3；ρi—室内空气密度,kg/m3；h—进、排风口中心线间的垂直距离，m。
　　从公式中可以看出，室内外空气密度差越大，进出风口高度差越大，则热压作用越强。对于室外环境风速不大的地区，烟囱效应所产生的通风效果是改善舒适的良好手段。
　　2.2利用风压实现自然通风
　　在具有良好的外部风环境的地区，风压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中，利用风压促进建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用的建筑处理手段。风压通风就是利用建筑的迎风面和背
　　风面之间的压力差实现空气的流通。压力差的大小与建筑的形式，建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。当风垂直吹向建筑的正立面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大。（如图2）
　　风压计算式为:
　　p=Kv2ρe/2g式中p—风压,kg/m2;v—风速,m/s;ρe——室外空气密度,kg/m3;g—重力加速度,m/s2;K—空气动力系数。
　　利用风压通风的典型实例为伦佐•皮亚诺设计的Tjibao文化中心。其位于澳大利亚东侧的南太平洋热带岛国，气候炎热潮湿，常年多风，为此通风降湿成为适应气候的核心技术。
　　由于该建筑被设计为利用当地的信风形成自然通风，所以为了适应不同的风力情况，建筑物的不同部分将在不同的风力条件下发挥各自不同的作用。通常情况下，当有主导信风吹过时，可调节式百叶窗打开。微风穿过内外层的水平板条进入单元体，再经由单元体和走廊之间阁墙上百叶窗进入走廊，最后通过庭院屋顶上的孔洞排出。如果使位于单元体和办公室、展览区间的百叶窗也开启，则自然风同样能促进这些空间的空气流通。
　　2.3利用热压与风压相结合实现自然通风
　　利用风压与热压来进行自然通风往往是互为补充密不可分的。一般来说，建筑进深小的部分多利用风压来直接通风，而进深较大的部位多利用热压来达到通风的效果。外维护结构采用厚重的蓄热材料，使得建筑内部的热量降至最低。
　　3.机械辅助式自然通风
　　对于体育场馆、展览馆、商业设施等大型公建，由于通风路径较长，流动阻力较大，单纯依靠自然的风压、热压往往不足以实现自然通风，需采用辅助式通风。诺曼•福斯特设计的德国新议会大厦位于城市重要的历史地段，其采用了机械式自然通风。新风经机械装置从进风口进入后，从座位下的风口低速均匀的散发到大厅内，然后再从穹顶内倒锥体的中空部位排出室外。此时，倒锥体成为巨大的拔风罩，建筑通风效果十分有效。
　　4．双层维护结构通风
　　双层维护结构是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术,被誉为“可呼吸的皮肤”。双层维护结构一般由双层玻璃或三层玻璃组成,在两层玻璃之间留有一定宽度的空隙形成空气夹层,并配有可调节的深色百页。在冬季,空气夹层和百页可以形成一个利用太阳能加热空气的装置,提高建筑外墙表面温度,有利于建筑的保温采暖;在夏季,则可以利用热压原理将热空气不断从夹层上部排出,达到降温的目的。对于高层建筑来说,直接对外开窗容易造成紊流,不易控制,而双层维护结构则能够很好的解决这一问题。

 1/2    1 2 下一页 尾页