浅谈室内风环境的节能优化策略

浅谈室内风环境的节能优化策略

摘要：据统计，人有很多时间都呆在室内，尤其是一些老人、学生和办公室上班族，他们一般大约会有60%的时间都呆在室内。在我国，自然通风是住宅、教学楼、办公楼等建筑主要的通风方式，目前仍有80%（特别是早期建筑）完全采用自然通风。对于北方地区，冬季气候寒冷干燥，通风设计面临着节约采暖能耗、保证人体热舒适与提高室内空气质量的锐矛盾，随着人们对健康、节能通风方式的重视，这个问题越发显得突出。

风不仅对建筑外环境有巨大影响，而且对室内环境和室内微气候也有重大影响。空气的进出，可以认为是主要的对流传热现象，因此风便成为室内对流热损失的主要因素。由于风的自然变化规律和形式会形成不同的风环境，北方地区风与建筑、建筑群环境的关联主要表现在冬季冷风直接增加了建筑的采暖能耗，为做好风环境改造设计，必须了解当地风的运动特点，组织好建筑群和单体建筑的冬季防风措施，可在改扩建中通过合理布局、设置风障、改造入口等方法尽量减少建筑的对流热损失，以节约采暖能耗。

关键字：空气质量风节能优化室内环境

一、北方建筑室内空气质量的状况

1.室内空气质量定义

室内空气质量是指在某个具体的环境内，空气中某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是为反映人民具体要求而形成的一种概念。良好的室内空气环境应是一个为大多数室内成员认可的舒适的热湿环境，同时也能够为室内人员提供新鲜宜人、激发活力并且对健康无负面影响的高质量空气，以满足人体舒适和健康的需要。

近二十年来，室内空气质量的定义经历了许多变化。最初人们把室内空气质量几乎完全等价为一系列污染物浓度的指标，近年来人们认识到这种纯客观的定义已经不能完全涵盖室内空气质量的内容，于是，对室内空气质量的定义进行了不断的发展。在1989年室内空气质量讨论会上，丹麦哥本哈根大学教授P.O.Fanger提出：质量反映了满足人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高质量；反之，就是低质量。

2.空气质量与人体健康

室内空气中的主要污染物（苯、甲醛、氡、氨、SO、CO、NO、PM、CO2等）因其来源不同，在室内空气中的含量差别较大，对健康的影响各不相同。苯、甲醛、氡、氨等主要来源于建筑装饰材料，这些污染物主要是对人的呼吸系统和黏膜产生刺激，使人的免疫力下降，这些污染物长期的综合作用可使人体的健康受到危害；当CO2浓度增高到一定程度时，氨类化合物含量也会随之增高，CO

浓度增高使室内缺氧，可导致胸闷、气短、头晕、头疼、乏力、疲劳、嗜睡，影响脑力活动能力，降低学习效率，危害健康；SO、CO、NO、PM等污染物主要来源于室外大气污染，这些污染物主要是对人体的呼吸系统、肺功能产生影响。

二、自然通风与室内空气质量

1.自然通风对CO2浓度的影响

改善室内空气质量，最简易、有效的方法，即开窗通风。通风本身不能杀灭病菌，但是通风可以将有害气体甚至病原体通过空气的流通吹到室外，使室内有害气体或病菌的含量得到稀释和减少，所以通风换气可以间接达到空气消毒的目的。通风换气不仅经济有效而且无残留药物，对人体也不会造成伤害，因此是改善室内空气质量的首选方法。

2.自然通风对人体热舒适的影响

自然风的流动一般没有规律，因此可以使人产生新鲜感，只有达到一定的风速时人才会产生爽快感。

环境风速从两个方面影响着人体的热舒适：

第一，当气温低于皮肤温度时，如果皮肤潮湿而排汗的散热率低于100%，增加气流速度对排汗效率的影响大于对对流加热的影响。因此，气流速度的中间总是产生散热效果，同时，较高的气流速度可减少由于皮肤发湿而产生的主观不适感；

第二，当气温高于皮肤温度时，气流速度的增加加大了空气的蒸发力从而提高了散热效率。所以，在任何温度下，气流速度均有一个最佳值，等于此值时空气运动产生最高的散热力，低于此值就会因为排汗效率低而产生不舒适及造成增热，超过此值即造成对流加热或冷却效果。

三、促进自然通风的优化策略

1.自然通风的形式

自然通风是指利用空气温差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气，它利用自然条件而不依靠设备系统维持适宜的室内环境，是环境生态化的重要手段。风是一种可再生资源，在全球能源紧缺的今天，自然通风作为被动式降温方法，其优越性越来越受到重视。

2.自然通风的限制条件-得热量和空气湿度

应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低，通过室内空气的通风换气，将室外风引入室内，降低室内空气的温度。对于完全依靠自然通风系统进行降温

的建筑，其使用效果取决于很多因素，建筑的得热量是其中的一个重要因素，得热量越大，通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。

自然通风对降低室内空气温度效果明显，但对调节或控制室内空气的湿度效果甚微，因此自然通风措施一般不能在非常潮湿的地区使用。但对于室外环境中空气温、湿度比较温和适宜的地区，该技术被广泛应用而且非常成熟。

3.加强室内自然通风的方法与措施

造成自然通风的动力因素（风压和热压）在一般情况下是同时并存的，从建筑降温的角度来看，利用风压通风对改善室内热环境条件效果较为显著。为了更好地利用风压组织室内的自然通风，首先应该充分了解各地区室外风环境的详细情况。

由于自然风变化的幅度较大，在不同季节，不同风速、风向的情况下，建筑可以利用可调节的门窗、百叶、遮阳板、挑檐等建筑构件作为导风板，通过精心的设计，采取合适的建筑构造形式来调节室内气流的分布。这样在夏季和过渡季就可以将室外风流引入室内，已达到降温和净化空气的目的。而在冬季也可以在保证基本换气次数的前提下尽量降低通风量，以减小室内的热损失。

总结

自然通风作为夏季被动式降温的主要方法，能够降低人对空调系统的依赖，从而节约制冷能耗，可以提高室内的空气质量，满足人们亲近自然的心理需求，有利于人体的生理和心理健康。

北方建筑采暖设计时应该结合其自身的特点，要从维护人体身心健康的大局出发，综合考虑其建筑外窗的渗透空气冷风量和必要的开窗通风冷空气量，以满足人体卫生要求，切实保证建筑采暖季的室内空气质量。

所以，在建筑设计中，要通过调整门窗的开启面积、选择门窗的开启方式、设置建筑的导风构件、利用中庭通风、创造适宜的微气候等方法加强室内的自然通风，以改善室内的空气质量、提高人体热舒适性、节约建筑能耗。