热压通风在建筑中的应用

热压通风在建筑中的应用

1、摘要

维持建筑室内良好的空气品质，就必须消耗能源。就目前国内外现状分析，消耗一定的能源，保持良好的室内空气品质，是社会发展和进步的需要，也是能够接受的。自然通风方式能够在低能耗情况下创造较好的室内空气环境，因而产生节能的效果。借助热压通风原理实现建筑被动式通风是推进绿色低耗建筑策略的重要途径。

关键词：建筑；热压通风；节能

2、建筑设计中热压通风的意义

一定空间内，空气温度的差值所导致的空气密度不同而产生的压力差就称之为“热压”。利用热压形成的烟囱效应（stack effect）或称为被动式拔风蒸发降温技术（passive downdraught evaporative cooling）是最为常用的一种被动式自然通风（图2-1）。

在建筑物的底部，室外空气压强大于室内压强，随着高度的增加，

室内外的压强差趋向于零。在建筑顶部，室内的空气压强比室外空气压强高。大约在高度一半的水平面上，室内外压强相等。这个室内外压强差等于零的平面称为“中和面”（或“中性面”、“零压面”Neutral pressure level）。中和面概念的提出对于研究空间的“烟囱效应”有重要价值。中和面一下，室内空气压强小于室外空气压强，气流由室外导入室内；中和面以上，室外空气压强小于室内空气压强，气流由室内空间流向室外（图2-2）。

3.1 通风屋顶

结合相应的建筑构造，可以将带倾斜角度的屋顶设计成带空腔的双层构造"上层构造可设计成集热板"太阳辐射透过集热器表层的玻

璃面，使倾斜状的集热板被加热，吸收的热量使得空腔内空气被加热，空腔内外空气的密度差使得空气流动带走热量，从而降低建筑室内温度"集热板接受的太阳辐射越大，空腔内空气温度越高，热压作用越强"西南地区横断山区的一些地理单元，既有高日照，七八月份又有多雨天，所以适应性的产生了在平顶上再架设坡屋顶的做法"平顶上

空架设木板坡顶，在干旱季节可以有效防止太阳的高强辐射，同时，架空之后形成一个通风屋顶的作用。福斯特设计的弗雷尤斯中等职业学校，在屋顶设置了通风系统"屋顶夹层是借鉴了阿拉伯建筑的做法，在混凝土屋面的结构层与防水层之间设有通透的空腔，用来降低屋面的传热系数，有利于加速自然通风"而屋面还专门采用了一种高热容的混凝土，进一步增加屋面的热惰性。

3.2 竖井式共享空间

利用建筑场所竖井式共享空间( 如中庭) 的烟囱效应增加室内

的通风能力。为了拔风效应表现明显，竖井式要求形体空间比以超过1：3 为宜，建筑屋面应设通风窗或者通风塔。为了加强热压通风，竖井式共享空间可以设计成下宽上窄的形式。竖井式共享空间可以位于建筑中部，也可以位于建筑南侧。

在娄底市政府一号办公大楼中，建筑师设计了一个宽阔的玻璃的前后出入口门厅，和一个大面积的中庭。门厅和中庭由此成为集自然通风的公共聚会空间，办公室会议室也可朝向这些空间，由此赋予它良好的内部空间品质"在冬天，阳光直射和从周围墙体中传递出的热量使厅内气温升高，从而减少连排住宅的暖气供给量。在夏天，热量可以经由屋顶的排风口排出，而冷空气经由地面流进"由此，保证了建筑内部的热量在夜间排散掉" ( 图3-1)

山东建筑大学王崇杰教授就夏季不同空间尺度建筑中庭热舒适度比较研究表明，与尺度较宽的中庭空间相比，狭长高耸的中庭空间既可以避免大面积阳光进入室内，影响室内空气温度，又可以产生良好的烟囱效应，加速建筑内部的对流换热，更有助于加强夏季自然通风

2.3 与楼梯间结合的竖向贯通空间

建筑中的楼梯间是可以凭借成为竖向空间的部分，如果能结合楼梯间顶部的通风构造措施，就可以比较容易地形成“拔风烟囱”的效用( 图3-2)。

日光城是奥地利首府林茨北部的一个新城区，从规划开始就考虑了多项太阳能技术的综合运用。在西区的住宅设计中，托马斯·赫尔佐格考虑了集合住宅楼梯间的综合应用"他将楼梯间设计为一个贯通玻璃体，在其顶部设置了通风窗及太阳能集热板，借助烟囱效应，楼梯间形成被动式通风竖井，拔出建筑内的热空气。

2.4夹层空间

利用夹层形成的空腔，设置不同的洞口，在热压的作用下，夹层空间内的空气迅速流动带走多余热量，从而达到降温节能的作用"夹层空间设计的重点是确定夹层空间合理的宽度与高度。双墙夹层形成

风道是建筑通风最常用的做法。这种做法要求双墙间的距离不小于600mm。

在炎热夏季的下午，西向太阳的辐射是导致建筑室内温度过高的主要原因。在建筑西侧一定距离处设置防晒墙，对于阻挡太阳辐射起了积极的作用，同时防晒墙与建筑西墙之间的空腔形成通风通道，在辐射热的作用下，空腔内形成自下而上的空气流动，带走多余热量，对于夏季工况建筑节能具有重要意义( 图3-3)。

2-5附设烟囱

当建筑室内空间不足以形成有效的自然通风时，附设烟囱便成为有效的通风降温措施"位于加斯通(Garston) 的建筑研究工程公司办公楼，高出屋面的拔风烟囱顶帽使用能吸收辐射热的金属做成，在受太阳辐射时将顶部空气加热，导致烟囱上部空气密度小，从而加强了

拔风。再如，山东建筑大学新校区二期工程学生公寓“梅园”一号西翼项目中，建筑西墙的倒锥形太阳能烟囱由钢骨架固定薄金属板制成"夏季，太阳辐射加热太阳能烟囱内的空气形成热压，从而带走公寓内的热空气，形成自然通风( 图 2-4) 。

参考文献

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