关于建筑自然通风的认识

关于建筑自然通风的认识

通风与建筑的联系非常紧密，采用科学的通风方法是改善室内空气品质的有有效技术手段。无论是民用建筑还是工业建筑，都需要才需必要的通风措施，把污浊的空气排出室外，对粉尘和有害物进行必要的净化和吸收，使之满足排放标准，同时将新鲜空气或经过简单净化符合卫生要求的空气送入室内，改善室内的空气品质。建筑通风按照促使气流运动的动力不同，可以分为自然通风和机械通风。下面主要是对自然通风的认识。

自然通风是利用室外风力所造成的风压或室内外空气温差所形成的热压作用使室内外空气进行交换的通风方法。自然通风不需要额外消耗其他形式的能量，也不需要进行复杂的系统管理，具有节能和环保的优点，因此在建筑通风中被广泛使用。自然通风非常适合在一般的居住建筑，普通办公楼，工业厂房中使用。按照产生气流运动的原因，自然通风又分为热压作用下的自然通风和风压下的自然通风。实际建筑中的自然通风，往往受到风雅和热压的共同作用。

1.利用风压实现自然通风

风压是指空气流受到阻挡时产生的静压。在具有良好外部风环境的地区,风压可作为实现自然通风的主要手段。当风吹过建筑物时，由于建筑物的阻挡，迎风面气流受阻，静压增高；侧风面和背风面将产生局部涡流，静压降低。这样便在迎风面与背风面之间形成压力差，室内外的空气在这个压力差的作用下由压力高的一侧向压力低的一侧流动。

另外，伯努利流体原理显示，流动空气的压力随其速度的增加而减小，从而形成低压区。根据这种原理，可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定的方向上封闭，而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。这种通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。

2.利用热压实现自然通风

自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差——即通常讲的“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。由于建筑物内外空气的温度差产生了空气密度的差别，于是形成压力差，驱使室内外的空气流动。室内温度高的空气比重小而上升，并从建筑物上部风口排出，这时会在低密度空气原来的地方形成负压区，于是，室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物的底部被吸入，从而室内外的空气源源不断地进行流动。热压的大小取决于两个通风口的高度差和室内外的空气密度差。而在实际设计中，建筑师多采用烟囱，通风塔，天井中庭等形式为自然通的利用提供有利的条件，使得建筑物能够具有良好的通风效果。

3.风压和热压共同作用下的自然通风

在实际的建筑设计当中自然通风实在风压和热压共同作用下的效果，只是在各自的作用有强有弱。由于风压作用时受到天气、室外空气、风向、建筑物的形状、周围环境等因素的影响，风压与热压的共同作用时候并不是单线的线性的叠

加。因此建筑师要充分的考虑各种因素，是风雅和热压的作用相互补充，密切的配合使用，实现建筑物的有效自然通风。

4.机械辅助式的自然通风

在一些大型的建筑中，由于通风路径较长，流动的阻力较大，单纯的依靠自然风压和热压往往不足以实现自然通风。二对于空气污染和噪音污染比较严重的城市，直接通风还会将室外的污浊的空气和噪音带到室内，不露于人体的健康，在这种环境下，常常采用机械的辅助式的自然通风系统。该系统有一套完整的循环通道，辅助以符合生态思想的空气处理手段，如土壤遇冷、预热、深井换热等，并且借助一定的加些方式激素室内的通风。

5. 屋顶的自然通风

通风隔热层面通常有两种方式：

1）在结构上部架设空隔热层。这中设置吧通风层设置在无眠结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到层面降温的目的，另外架空板还保护了无眠的防水层。

2）利用屋顶的自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可以得到较好的隔热效果。

自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，它具有节能、改善室内热舒适性和提高室内空气品质的优点，是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。在空调技术得以普及，机械通风广泛应用的今天，迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家开始重新审视自然通风技术。那么，作为建筑设计者，应该如何在设计中将建筑本身和自然通风完美的结合在一起呢？我觉得设计者得根据建筑周围环境、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。在建筑构造上，通过双层幕墙、中庭、风塔、门窗、屋顶等构件的优化设计，来实现良好的自然通风效果。

1.双层玻璃幕墙

研究表明,采用外遮阳设备比内遮阳设备节能效果更佳,但外遮阳设备投资大且影响美观。于是发展了双层玻璃幕墙,双层玻璃之间留有较大的空间,常被称为“会呼吸的皮肤”。有时可将房间的窗户开向墙穴。在冬季,双层玻璃间层形成阳光温室,提高建筑围护结构表面温度;在夏季,可利用烟囱效应在间层内通风。玻璃幕墙间层内气流和温度分布受双层墙及建筑的几何、热物理、光和空气动力特性等因素的影响。CFD和network 方法的模拟结果表明,该结构可大大减少建筑冷负荷,提高自然通风效率。双层玻璃幕墙具有如下优点:避免开窗带来的对室内气候的干扰;使室内免受室外交通噪声的干扰;夜间可安全通风。然而由于大量使用玻璃,夏季会增加太阳辐射得热而使夹层内的温度很高,引起能耗增加,甚至导致办公室过热。所以为减少其带来的不利影响,内层可采用浅色玻璃,间层内设置窗檐, 但应注意窗檐、风口、窗户的合理安装。

2.窗户

大多数情况下,自然通风系统中以窗户来充当风口,窗户的形式、面积大小及安装位置影响通风效率、室内气流组织和室内热舒适。Per Heiselberg 等人研究了不同类型窗户的通风特性,认为对于单侧自然通风、贯流通风或热压驱动的自然通风来说,在冬季最好选择底悬式窗户,在夏季最好选择侧悬式窗户。窗户的通风系数Cd 随着开口面积、窗户类型和室内外温差的变化而变化,不能认为是常数,仅当开口面积较大时,通风系数才近似等于0. 6 。

3.中庭

高层建筑可利用中庭的热压作用实现自然通风,德国法兰克福商业银行总部大楼便是成功的一例。有中庭的建筑越来越多,但大多为封闭式,设计的目的主要是采光。

4.风塔

由垂直竖井和几个风口组成,在房间的排风口末端安装太阳能空气加热器以对从风塔顶部进入的空气产生抽吸作用。该系统类似于风管供风系统。

5.屋顶

屋顶的形状影响室外风压,从而影响自然通风效果。可采用翼形屋顶以便形成高压区和低压区。实验证明自然通风建筑中,屋顶形状和屋顶高度对自然通风情况下的室内气流分布和室内气流流速的影响。

在建筑通风中使用自然通风具有两方面的意义:一是实现了被动式制冷。自然通风可在不消耗不可再生能源情况下降低室内温度,改善室内热环境。二是可提供新鲜、清洁的自然空气，带走潮湿污浊的空气，有利于人体的生理和心理健康。自然通风是一种廉价的生态节能技术，建筑设计者应该从建筑物的规划、建筑单体设计到构造设计的整个过程中都对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风解决住宅中热舒适性和空气质量问题，在不增加住户投资的情况下，就能营造一个健康、舒适的居室环境。建筑环境与设备工程涉及到的科学技术面广泛，知识含量高，同时专业化要求高，我在短短的时间内还不足以对其进入更深的了解，但相信在静候的学习当中，通过自己的不断努力我会学到更多的更广的相关知识的。