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自然通风在现代住宅建筑设计中的应用
8页1、自然通风在现代住宅建筑设计中的应用 摘要:建筑的自然通风十分重要,有效的自然通风能在解决房间光线问题的同时,能有效减少能源浪费,降低造价成本,而且,自然通风可以有效地为建筑的使用者提供健康和舒适的空间环境,增强使用人员的身心健康。因此,自然通风作为一项重要的被动式设计方法被广泛应用于生态建筑和绿色建筑设计中。文章简要介绍了自然通风的原理及在现代建筑设计中的应用。 关键词:建筑;自然通风;设计 良好的通风可以把新鲜空气带入室内,带走进入室内的热量,还可以促进人体的汗液蒸发降温,使人感到舒适。目前大多数建筑物温度控制及通风设施都是依赖于空调及机械通风设备。空调的使用让人们可以主动地控制居住环境,而不是被动地适应自然,也使人们渐渐淡化了对自然通风的重视。然而随着社会的进步和建筑业的发展,人们对建筑的实用性、经济性、节能性及舒适性等都提出了较高的要求。自然通风技术作为一项改善建筑热环境、节约空调能耗的生态建筑技术,被广泛应用于建筑建设之中,以降低建筑能耗,改善室内热环境质量,尤其在住宅建筑中起着举足轻重的作用。在这样的背景下,把自然通风这项建筑生态技术重新引回现代住宅建筑中,有着比以往更为重要
2、的意义。 一、建筑设计中的自然通风原理 (一)风压作用下的自然通风 根据流体力学原理,当风吹向房屋时,迎风面墙壁空气流动受阻,风速降低,使风的动能变为静压,作用在建筑物的迎风面上,因而使迎风面上所受到的压力大于大气压,从而在迎风面形成正压区。风受到迎风面阻挡后,从建筑物的屋顶及两侧快速绕流过去。绕流作用增加的风速使建筑物屋顶、两侧及背风面受到的压力小于大气压,形成负压区,从而实现自然通风(见图1)。建筑物四周的风压分布不同,迎风面和背风面的压力差也随之不同,它与建筑物的几何形状和建筑与风向的夹角等因素有关。一般来说,迎风面几何中心正压最大,屋脊与犀角处负压最大。人们常说的穿堂风就是利用风压来实现建筑的通风换气。 图1 风压作用下的自然通风 (二)热压作用下的自然通风 自然通风的另一基本动力是建筑物内部的热压。热压是由于室内和室外空气的温度差而形成空气密度差,进而产生压差造成热气向上冷气向下的空气流动现象。在建筑设计中,利用热压原理将进气口和排气口问的落差加大,可以有效改善室内自然通风的效果,然后再结合建筑的削面设计来组织室内通风。从而实现自然通风(见图2)。一般利用热压原理形成的室内自
3、然通风被称作“烟囱效应”,即室内外温差越大,上下进出风口之间的高差越大,则产生的热压就越大。对于高温车间利用热压进行通风是防暑降温最有效的措施,它不消耗电能又可获得巨大的换气量。 图2 热压作用下的自然通风 (三)利用热压与风压实现自然通风 建筑中的自然通风往往是热压与风压共同作用的结果,只是各自作用的程度不同,对建筑物整体自然通风的贡献不同热压作用相对稳定,烟囱效应拔风的产生条件较容易实现;而风压作用常常受到大气环流、地方风、建筑形状、周围环境等因素的影响,具有不稳定性。所以当风压与热压同时作用的时候,还可能出现减弱通风效果的情况。当风向与热压作用的流线方向相同时,会相互促进;反之,则会相互阻碍,从而影响自然通风的效果。利用风压和热压进行自然通风往往是相互补充的,在实际情况中他们是共同作用的。一般来说,在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风,而在进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。 (四)机械辅助式自然通风 在一些大型建筑中,由于通风路径较长,流动阻力较大,单纯依靠自然风压与热压往往不足以实现自然通风。而对于空气污染和噪声污染比较严重的城市,直接的自然通风还会将室外污浊的空气
4、和噪声带入室内,不利于人体健康。在这种情况下,常常采用一种机械辅助式的自然通风系统。 二、应用自然通风需考虑的因素 (一)室内的热量 为了减小屋内的气温,使用自然通风有一个必要的条件,就是外界的温度要比室内的低一些,确保外界的流入屋内。非常明显,当里面和外界的温度差非常大的话,降温取得的功效就会更加的显著。对于完全依靠自然通风系统进行降温的建筑,其使用效果则取决于很多因素,建筑的得热量是其中的一个重要因素,热量越大,通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。 (二)室内空气湿度 应用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(如英国),该技术被广泛应用而且非常成熟。 (三)建筑环境的要求 采用自然通风之后,室内的环境大部分都得靠外在的条件来调整,除空气自身的湿度以及温度等要素之外,建筑中的空气的质量以及声音的控制也会受到外在环境的影响。根据目前的一些标准要求,采用自然通风的建筑,其建筑外的噪音应小于70dB。在一些大中型城市,自然通风环境噪音水平和空气污染物浓度是
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