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研究分析建筑设计中对自然通风

作者:2017-06-01 15:41文章来源:未知

  随着空调的不断研发,室内温度已经能被人们所控制,因此,由人类适应环境变为人类改变环境。家用空调几乎已经进入家家户户,在公共场所中也运用空调系统。但是随着空调的越来越多,加大了能源的消耗,空调用电导致了夏季用电高峰期的出现。于此同时,空调的普遍使用,对人类的身体健康产生了负面影响。减少空调危害的方法之一就是进行自然通风。进行自然通风,是为了给人们提高新鲜的空气。建筑进行自然通风,可以大大降低空调能源的消耗,进而减少因空调而产生的生产CO2

  ; 对人类而言,自然通风可降低空调病以及各种疾病的发病率。因此,将现代建筑设计为自然通风格局进行自然通风显得尤为重要。

  1 自然通风的原理

  建筑进行自然通风,可通过两种模式进行一种是完全自然通风,另一种是机械帮助自然通风。一般的自然通风就是,有目的的进行开口,然后使空气产生流动。对于自然通风来说,建筑物内主要有两个因素造成空气流动: 风压、建筑物内外空气密度差。它们可以独自作用,也可以联合作用。

  1. 1 风压作用下进行的自然通风

  完全自然通风,是根据室外风速给室内外温度造成温差,产生空气流动而形成的。大气的压差是导致风形成的原因。如果风在前进的过程中遇到障碍物,如树或房子,就会发生能量的转变。由于通过阻碍物而产生的压力差,导致空气从室外的窗缝及空隙进入室内,再从将室内的空气从另一面排出,这就形成了完全自然通风。建筑物四周的风压与其几何造型、建筑对于风来的方向、速度和建筑四周的自然地势有关。

  1. 2 热压作用下进行的自然通风

  室内外空气产生的温差造成热压。根据热力学原理,室内温度会随着高度的增加而上升的特点。这就是我们所说的的烟囱效应,也是导致建筑物上下温差不同的问题主要原因。温差的存在导致建筑物内外密度差的出现,与墙面相垂直的方向产生压力梯度。如果室内比室外温度高,建筑物就会出现上面压力较大,下面压力较小的情况。当这些部位存在通风口时,空气经过较低的孔口进入,从上部排出。如果室内比室外温度低,气流反向流动。而在实际运用中,建筑师们多采取烟囱、天井中庭等方式,为自然通风的进行提供条件,促使建筑物能够更好的进行通风。

  1. 3 热压与风压共同作用下进行的自然通风

  在实际的通风过程中,是热压与风压一同作用的结果,只是它们有强、有弱。风压受到室外风向、风速、天气、建筑物的几何形状、四周环境等影响,在和热压一同作用时,并不是单纯的线性叠加。所以,建筑师要对各种存在因素进行充分的分析考虑,使热压与风压作用互充,默契配合,促进建筑物的良好自然通风。

  1. 4 机械辅助进行的自然通风

  大型建筑物由于面积较大,所以通风路途较长,流动空气阻力较大,单纯依赖热压和风压,难以实现完全自然通风。对于严重存在空气噪声污染的城市,直接进行自然通风则会将室外被污染的空气以及噪音一起带入室内,威胁人体健康。因此,要采取另外一种自然通风系统- 机械辅助式。该通风系统拥有自己的空气循环甬道,并通过一定的机器增加室内通风。虽然机械辅助式通风比完全自然通风要多消耗一些能源,但运用这种装置使气流重组,甚至在可以局部迫使气流改向,促进自然通风取得更加好的效果。

  2 自然通风存在的优势

  自然通风是如今建筑广泛采用的一项改善室内热环境、减少空调消耗的技术,其根本目的就是代替( 或部分代替) 空调制冷。这一过程有以下两点重要的现实意义: 一是有效实行被动式制冷。当室外低于室内温湿度时,自然通风能够不消耗任何能源就将室内温湿度降低,使人体感到舒服。即便室外温湿度较高,也能够使用自然通风运送经过处理的新风,从而减小风机耗能,且无噪音。二是可以给予新鲜、干净的自然空气,有利于人类身心健康发展。室内空气质量的低劣,在极大程度上是因为缺少足够的新风。空调营造的恒温环境,也会导致抵抗力降低,进而引起空调病。但是自然通风能够将室内不干净的空气排出,还能促进人与大自然进行交往。

  3 自然通风在建筑设计中的应用

  3. 1 总平面布局

  房间要想获取良好的通风条件,就要组织建立好穿堂风。所以,在建筑设计总平面布局时,首先要考虑建筑物的朝向、之间距理和建筑群布局。总之,建筑应使用错列或斜列的方式进行平面布局,使每幢建筑都能获取良好的自然通风; 在设计上,应尽量使房屋的纵轴与夏季主导风向相垂直,主卧应建在夏季风向的迎风面; 建筑的宽度对自然通风有直接影响。当建筑宽度在10m 以内,可以选用单侧通风; 宽度在15m以内,可以选用双侧通风。

  3. 2 通过建筑高度以及门窗部位进行通风

  较高的楼层有利于室内热压的形成,增强自然通风,适当增高建筑高度,可加速热空气流动,使新风更多的涌入室内,有效减小室内温湿度。在炎热地区,可以通过安装特殊门窗如木板帘,更有效的进行通风降温。捕风窗是人类的一项伟大发明,它促使风通过风道进入室内,既保障了普通窗户通风又满足了室内空气的流动。

  3. 3 通过建筑平面进行通风

  在建筑中引进自然通风的方法,可有效改进内部小气候,创造舒适的房屋环境。在国外,考古发现,很久以前在罗马就有了通过立柱支撑,周围回廊环绕,中间设计接雨水的天井形式。在国内,建筑设计的庭院,则是引进自然通风的主要手段。在现代建筑中,庭院在仍旧被广泛地运用,它不但担负着建筑物采光通风的作用,并且是建筑的主要组成部分。中庭的出现,灵感也是来源于庭院( 天井) ,后来,罗马人通过对天井进行改进,给天井加上屋顶,就形成了有屋顶的中庭。现如今,中庭今非昔比。阳光、水源、植物等自然要素都被引进中庭,成为人们喜爱的公共活动场所。由于庭院( 天井) 拥有上下温差导致的烟囱效应,所以被人们用来改进室内的通风条件,进行自然通风。它不仅能明显改进通风采光条件,调节室内的小气候,而且还能够减小建筑物的机械耗能,有利于保护环境生态平衡。中庭改善内部小气候更加显著,它不但拥有良好的通风采光条件,还能采暖降温。中庭拥有烟囱效应以及温室效应两种自然现象,可以有效的降低能源消耗。现代建筑中的中庭大多都是安装的可以调节的顶棚,可依据需求来掌控引进室内的光线和通风换气量。中庭的作用随着地区地势的不同而不同: 在比较寒冷的地区,中庭的作用是暖房取暖; 在比较炎热的地区,中庭的作用是通风降温; 在温暖适宜的地区,中庭的作用二者兼备。

  3. 4 通过建筑剖面进行通风

  随着建筑技术的不断发展,建筑设计出现底层架空。诸多建筑出现将底层架空。被架的空部分用来进行绿化,作园林景观,这样不仅使人们拥有了更多的公共活动场所,并且使气流直接从底层流入建筑中部,增强建筑的自然通风。在近年的高层建筑中普遍应用的一种手法就是建造空中花园,工程师在每隔几层就设计一部分对外开放的阳台,并对其进行绿化景观设计,就像空中的花园,将气流利用走廊流进建筑内部,改良室内通风。对顶层来说,因为屋顶多是使用混凝土构造,热惰性极大。混凝土由于白天吸收热量、夜晚散发热量,给房间带来严重的不符热舒适性。所以,建筑师除了使用屋面隔热的建筑手法外,还应该加以屋面架空的手段进行隔热。阳光直射的热量被聚集在空气间层中,被通过屋顶的自然风刮走,有效降低屋顶散热对建筑物内热舒适度的影响。

  4 结束语

  从人类进行建造筑动开始,便有了自然通风技术。在漫长的发展中,各种地区的人们发明了各种不同的适合本地区的通风方法,至今仍旧被广泛应用。现如今我们的社会是环保社会,是可持续发展的社会。有效利用完全自然通风,减小建筑能耗,保护我们生存的环境,是在满足了建筑的使用功能和美感需求之后,应该达到的更高目标。

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