建筑通風(fēng)技術(shù)淺談

　　關(guān)鍵詞:自然通風(fēng)；輔助通風(fēng)；結(jié)構(gòu)通風(fēng)

　　自然通風(fēng)具有節(jié)能、改善室內(nèi)熱舒適性和提高室內(nèi)空氣品質(zhì)等優(yōu)點，自然通風(fēng)的理論是利用建筑外表的風(fēng)壓和建筑內(nèi)部的熱壓在建筑內(nèi)產(chǎn)生空氣流動。自然通風(fēng)在實現(xiàn)原理上利用風(fēng)壓、利用熱壓、風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合以及機械輔助通風(fēng)等幾種形式。可借助建筑周圍環(huán)境、建筑布局、建筑構(gòu)造、太陽輻射、氣候、室內(nèi)熱源等，來組織和誘導(dǎo)自然通風(fēng)。

　　1.自然通風(fēng)的原理、功能與意義

　　自然通風(fēng)的動力是風(fēng)和溫度。冷空氣比熱空氣密度大,結(jié)果冷空氣較重,向凹地下沉;熱空氣較輕,向上升騰。另外,氣流也受壓差的影響。氣流通常從正壓區(qū)流向負壓區(qū),氣流在流動途中如遇到障礙物則會引起氣流的聚集,從而在迎風(fēng)側(cè)形成氣流正壓區(qū)。同樣在背風(fēng)側(cè)形成負壓區(qū),此時氣流的速度和方向取決于障礙物的形狀及壓差的大小。隨著氣流截面積的減小,空氣速度則會增大,反之亦然。

　　1.1自然通風(fēng)具有三種不同的功能

　�、沤】低�風(fēng)：利用室外的新鮮空氣更新室內(nèi)被污染的空氣，以保持室內(nèi)空氣的潔凈度達到某一個最低標(biāo)準(zhǔn)水平。這是無論在任何氣候條件下，建筑首先要保證的。

　�、剖孢m通風(fēng)：通過人體周圍空氣流速的增加，而增強人體散熱并防止有皮膚潮濕引起的不舒適感，以改善人的舒適條件。

　�、墙禍赝�風(fēng)：當(dāng)室內(nèi)氣溫高于室外氣溫時，利用通風(fēng)使建筑內(nèi)部構(gòu)件降溫。

　　1.2采用自然通風(fēng)具有三方面的意義

　�、女�(dāng)室外空氣焓值低于室內(nèi)空氣焓值時，自然通風(fēng)可以在不消耗能源的情況下降低室內(nèi)空氣溫度，帶走潮濕氣體，從而達到人體熱舒適，以減少能耗、降低污染，符合可持續(xù)發(fā)展思想。

　�、瓶商峁┬迈r、清潔的自然空氣，帶走潮濕污濁的空氣，保證室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)，有利于人體的生理和心理健康。

　�、窍臒岫�冷地區(qū)的夏季，晚上室外空氣溫度較室內(nèi)要低，因此可充分利用自然通風(fēng)來降低室內(nèi)空氣溫度，從而達到節(jié)能的目的。

　　2.自然通風(fēng)的物理機理與國外實例

　　通風(fēng)與換氣的方式有自然通風(fēng)和機械通風(fēng)兩種。自然通風(fēng)是借助于熱壓或風(fēng)壓使空氣流動，使室內(nèi)外空氣進行交換，而不使用機械設(shè)備。如在總平面布置、建筑體型和朝向、門窗處理以及利用地形和綠化等方面組織好自然通風(fēng)，則可獲得良好的效果。一般應(yīng)盡量采用自然通風(fēng)，以節(jié)省設(shè)備和投資。

　　2.1利用熱壓實現(xiàn)自然通風(fēng)

　　自然通風(fēng)的一種機理是利用建筑內(nèi)部的熱壓即平常所講的“煙囪效應(yīng)”，熱空氣上升，從建筑上部風(fēng)口排出，室外新鮮的冷空氣從建筑底部被吸入。也就是說，室內(nèi)外空氣溫度差越大，進出風(fēng)口高度差越大，則熱壓作用越強。煙囪越高,頂部與底部之間的溫度、壓力差越大,頂部通風(fēng)口周圍的空氣速度就越大,這就增大了煙囪內(nèi)空氣的流動速度。（如圖1）

　　熱壓計算式為：

　　Δp=h(ρe-ρi)

　　式中：Δp—風(fēng)壓，kg/m2；ρe—室外空氣密度,kg/m3；ρi—室內(nèi)空氣密度,kg/m3；h—進、排風(fēng)口中心線間的垂直距離，m。

　　從公式中可以看出，室內(nèi)外空氣密度差越大，進出風(fēng)口高度差越大，則熱壓作用越強。對于室外環(huán)境風(fēng)速不大的地區(qū)，煙囪效應(yīng)所產(chǎn)生的通風(fēng)效果是改善舒適的良好手段。

　　2.2利用風(fēng)壓實現(xiàn)自然通風(fēng)

　　在具有良好的外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，風(fēng)壓可作為實現(xiàn)自然通風(fēng)的主要手段。在我國大量的非空調(diào)建筑中，利用風(fēng)壓促進建筑的室內(nèi)空氣流通，改善室內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量，是一種常用的建筑處理手段。風(fēng)壓通風(fēng)就是利用建筑的迎風(fēng)面和背

　　風(fēng)面之間的壓力差實現(xiàn)空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式，建筑與風(fēng)的夾角以及建筑周圍的環(huán)境有關(guān)。當(dāng)風(fēng)垂直吹向建筑的正立面時，迎風(fēng)面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負壓最大。（如圖2）

　　風(fēng)壓計算式為:

　　p=Kv2ρe/2g式中p—風(fēng)壓,kg/m2;v—風(fēng)速,m/s;ρe——室外空氣密度,kg/m3;g—重力加速度,m/s2;K—空氣動力系數(shù)。

　　利用風(fēng)壓通風(fēng)的典型實例為倫佐•皮亞諾設(shè)計的Tjibao文化中心。其位于澳大利亞東側(cè)的南太平洋熱帶島國，氣候炎熱潮濕，常年多風(fēng)，為此通風(fēng)降濕成為適應(yīng)氣候的核心技術(shù)。

　　由于該建筑被設(shè)計為利用當(dāng)?shù)氐男棚L(fēng)形成自然通風(fēng)，所以為了適應(yīng)不同的風(fēng)力情況，建筑物的不同部分將在不同的風(fēng)力條件下發(fā)揮各自不同的作用。通常情況下，當(dāng)有主導(dǎo)信風(fēng)吹過時，可調(diào)節(jié)式百葉窗打開。微風(fēng)穿過內(nèi)外層的水平板條進入單元體，再經(jīng)由單元體和走廊之間閣墻上百葉窗進入走廊，最后通過庭院屋頂上的孔洞排出。如果使位于單元體和辦公室、展覽區(qū)間的百葉窗也開啟，則自然風(fēng)同樣能促進這些空間的空氣流通。

　　2.3利用熱壓與風(fēng)壓相結(jié)合實現(xiàn)自然通風(fēng)

　　利用風(fēng)壓與熱壓來進行自然通風(fēng)往往是互為補充密不可分的。一般來說，建筑進深小的部分多利用風(fēng)壓來直接通風(fēng)，而進深較大的部位多利用熱壓來達到通風(fēng)的效果。外維護結(jié)構(gòu)采用厚重的蓄熱材料，使得建筑內(nèi)部的熱量降至最低。

　　3.機械輔助式自然通風(fēng)

　　對于體育場館、展覽館、商業(yè)設(shè)施等大型公建，由于通風(fēng)路徑較長，流動阻力較大，單純依靠自然的風(fēng)壓、熱壓往往不足以實現(xiàn)自然通風(fēng)，需采用輔助式通風(fēng)。諾曼•福斯特設(shè)計的德國新議會大廈位于城市重要的歷史地段，其采用了機械式自然通風(fēng)。新風(fēng)經(jīng)機械裝置從進風(fēng)口進入后，從座位下的風(fēng)口低速均勻的散發(fā)到大廳內(nèi)，然后再從穹頂內(nèi)倒錐體的中空部位排出室外。此時，倒錐體成為巨大的拔風(fēng)罩，建筑通風(fēng)效果十分有效。

　　4．雙層維護結(jié)構(gòu)通風(fēng)

　　雙層維護結(jié)構(gòu)是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項先進技術(shù),被譽為“可呼吸的皮膚”。雙層維護結(jié)構(gòu)一般由雙層玻璃或三層玻璃組成,在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層,并配有可調(diào)節(jié)的深色百頁。在冬季,空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置,提高建筑外墻表面溫度,有利于建筑的保溫采暖;在夏季,則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出,達到降溫的目的。對于高層建筑來說,直接對外開窗容易造成紊流,不易控制,而雙層維護結(jié)構(gòu)則能夠很好的解決這一問題。