建筑自然通风设计

建筑自然通风设计（共11篇）

建筑自然通风设计 篇1

0 引言

我国广东、广西、海南、香港、澳门、台湾、福建南部和云南小部分地区属于湿热气候区, 这些地区的气候特点鲜明, 长夏无冬, 高温高湿。因此最大限度地利用自然通风来降温、降湿便成为了适应当地气候, 注重生态环境的核心技术。但近些年随着经济发展和人们对生活舒适度要求的提高, 空调在我们的日常生活中已经是相当普及, 对空调的过分依赖和不加限制地滥用也是造成当今环境和能源问题的重要原因之一, 空调制冷设备中的氟利昂会破坏大气臭氧层, 过量的空调器还会加剧城市热岛效应, 造成室外热环境恶化。室内外温差过大及建筑通风换气量的不足, 也给人们的健康带来很多问题。鉴于此, 建筑设计中使用自然通风技术值得大力推崇。

1 自然通风设计的基本原理

自然通风的主要原理在于利用风压或热压压差促进的空气流动。当建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区, 推动空气从该侧进入建筑, 而建筑的背风面, 由于受到空气绕流影响形成负压区, 吸引建筑内空气从该侧的出口流出, 这样就形成了持续不断的空气流, 成为风压作用下的自然通风, 我们也常称之为“穿堂风”。当室内存在热源时, 室内空气将被加热, 降低密度, 导致建筑内上部空气压力比建筑外大, 室内空气向外流动, 同时在建筑下部, 不断有空气流入, 以填补上部流出的空气所让出的空间, 这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。而风差的大小与建筑的形式、其迎风面与风的夹角、建筑整体规划布局等因素相关。

2 利用风压实现建筑自然通风的措施

2.1 充分依托环境与地域

湿热地区基本都属于中国的亚热带季风气候区, 夏季东南风, 冬季西北风。在建筑的朝向设计上宜以南北朝向为主, 东西方向上的偏角小于或等于30度为宜。要通过风压来实现建筑自然通风, 则建筑所处环境的平均风速一般不小于3~4 m/s, 建筑的迎风面应朝向夏季主导风向, 房间进深一般以小于14m为宜, 门窗宜相对开设, 以便形成畅通的风道。

2.2 利用建筑构造改善通风

在季节更替, 风速、风向改变的情况下, 建筑应采取相应构造措施, 在仍需通风散热的季节改善建筑自然通风。如改变窗的形式, 利用活动百叶等引风, 都是简单可行的办法, 立转窗较推拉窗在相同窗洞面积的情况下, 能打开窗户的面积都是推拉窗的两倍, 并且突出的窗扇还能起到一定的导风作用, 如图1所示。但在寒冷的冬季, 则需在保证基本换气次数的前提下.尽量降低通风量以减小热失。

确保室内一定的风速条件, 是实现建筑自然通风效果的前提。可以采用一些增加风速的措施, 比如漏斗形截面的镂空花墙等。

3 利用热压实现建筑自然通风的措施

在大量使用玻璃幕墙的公共建筑中, 利用热压通风原理来实现节能的双层玻璃幕墙逐渐成为新宠, 在炎热的夏季, 双层玻璃幕墙的外层幕墙与内层幕墙之间空气, 在经过阳光加热后, 热空气上升, 从上部排风口排出, 温度较低的空气从下部进风口补充进来, 通过玻璃幕墙的自通风降低幕墙温度, 在适宜自然通风的季节, 再通过开窗上下的预留通风口, 利用垂直的“浮力通风”来带动室内通风换气。

4 混合通风

除了在窗户上采用构造措施, 建筑的回廊及宽大的屋檐也有很好的导风作用, 深深的回廊与屋檐具有“遮阴导风”的作用, 利用屋顶的“烟囱效应”与屋檐阴影处的冷空气与屋檐底部的热空气产生交流而将冷空气导入室内, 可以形成混合式的通风, 如图3所示。另外, 利用建筑中的天井、中庭、过厅、楼梯间等增加建筑物内部的开口导气流, , 组织自然通风。在中庭和庭院中配以水体绿化等也是利用混合通风, 改善建筑微气候的措施。

5 应用自然通风需考虑的问题

自然通风虽好, 但在利用时应注意其本身可能带来的问题, 要特别避免自然通风的失控带来的大量空调能耗的损失。因此建筑设计中不应盲目强调自然通风, 应以辩证的态度来看待。

通常湿热地区开窗自然通风适宜的月份集中在过渡季, 即3~5月和10~12月, 在9月的部分时段也可用, 而在较热的6~8月和较冷的1~2月无法仅凭自然通风得到满意的热环境, 必须依靠空调, 在空调启动期间, 为了使自然通风的设计能够达到最大的节能效果, 建筑师和设计和控制使用者的行为节能都是必不可少的条件。

湿热地区除了要通风散热之外, 还有一个重要的气候特点就是湿, 尤其是在春季和初夏时节, 空气湿度很大, 当气温升高时, 采用自然通风对降低室内空气温度有一定的效果, 但是对调节和控制室内空气的湿度效果有限。因为潮湿的缘故, 汗液蒸发较慢, 反而使得湿热感加重, 因此为了保证舒适度, 这时的重点不应一味强调通风, 而在于除湿, 除湿则要依靠空调系统, 而当气候寒冷时, 湿冷的环境会增加人体对低温的敏感度, 使寒冷感更强。

6 结语

自然通风作为生态建筑技术中一个非常重要的组成部分, 在改善室内空气品质、满足室内舒适要求的同时降低能耗, 是一种安全有效、经济实用的技术措施, 但需与空调和机械通风的手段结合起来, 方能达到湿热地区最佳的节能效果和室内舒适性。另外, 建筑通风设计是一项复杂的工程, 需要从建筑物进行规划设计、建筑单体设计到构造设计的一体的过程中都对自然通风的实用性及效果进行认真的思考, 之后再依据建筑物的内部结构的状况仔细设计自然通风的系统, 以保证最后的方案具有科学性。建筑师与设备室工程师的协同设计在这其中必不可少, 但这种协同设计的机制恰恰是我们目前缺乏的, 政府宜倡导建筑师与设备工程师合作设计, 以在建筑通风在整体建筑节能效益上发挥更大功效。

参考文献

[1]建筑通风效果测试与评价标准, 助推绿建[J].供热制冷, 2014 (01) .

[2]秦琴, 李元.论长江中下游地区的建筑通风[J].华中建筑, 2009 (02) .

建筑自然通风设计 篇2

住宅建筑的设计目的是为人类提供安全舒适的生活和休憩空间。在相对封闭的室内环境生活的人需要获得舒适的温度、湿度和足够的新鲜空气,要求居室与外界的自然环境可以根据人体感官需求进行热能与空气的交换。这就是建筑设计中建筑通风部分的研究内容。现代住宅建筑的通风系统大多安装了利用动力驱动的设备增强建筑的通风效果,并且大多数住宅都安装了中央空调系统或家庭空调用于调节室内的温度、湿度。但是这些设备的使用不仅需要消耗大量能源,长期处于动力系统营造的环境下对人们的健康也产生了不利影响。这些通风和调温设备虽然可以便捷的实现对室内环境温度、湿度的控制,却无法带来自然通风效果下的健康。而住宅建筑的自然通风就是运用自然环境的风力和室内外温差的作用促进建筑内外的空气交换,达到通风换气和调节室内温度湿度的目的。在风力与温差的作用下,建筑通风口附近的空气由于局部压力与密度的差异而形成一定流向与流速的气流,带动室内空间空气向出口处流动,同时外部环境的空气则在同样的作用下流入室内。

1.2住宅建筑自然通风的应用

人们对居室的空气自然流动有着很高的要求,由于处于不同纬度和地理环境的建筑对室内空气的流量、流向有不同的要求,以达到最佳的居住体验。因此为获得舒适健康的自然通风效果,在气象条件不同的地域产生了极具智慧的经典住宅建筑设计。例如在潮湿炎热的南方,住宅建筑中的天井就充分利用了天井对空气的抽拔效应,将住宅外部的干燥凉爽空气引入室内,而居室内潮热污浊的空气则被从天井顶部排除。而在北方的传统民居大多在向阳的一面建有宽大的窗户和宽宽的屋檐,房屋背面的窗户则位于高处并且面积很小。这种设计便于在夏季利用屋檐遮阳,形成导风效应,有效促进室内空气的流动。由于纬度较高,冬季到来时屋檐并不影响前窗吸收日照带来的热能,并且通过封闭后窗就可以获得很好的保温效果。形成冬暖夏凉、节能舒适的居住环境。

2住宅建筑自然通风设计要点

实现住宅建筑自然通风的必要条件是建筑进出风口的合理布局以及建筑主体与周边环境之间位置关系的科学规划。只有做到以上两点才能充分发挥自然风能的作用,实现室内外空气的有效交换。因此,在设计建筑的通风系统时,首先要根据当地的气象资料研究建筑周边不同季节的风向、风力以及室外温度、湿度变化,确定建筑主体周边的地理特点和建筑布局对风力风向的影响。在此基础上选择建筑主体的朝向与风向之间的关系。如果是住宅小区多个主体建筑的设计,则要考虑建筑之间的位置关系对各建筑自然通风条件的`相互影响。其次是建筑通风口的设计决定了气流的走向和流量的大小。自然通风利用的是空气的压差与温差效应,其中压差效应的作用利于空气在横向的流动,而温差效应的作用是密度较小,热空气向上方自然流动,而密度较大的冷空气从低处填补热空气留下的空间。因此建筑进出风口的设计布局要注意前后和高低的结合。根据不同居室空间的大小和结构特点,通过科学的空气流量需求计算,确定建筑主体和内部各独立空间的进出风口的大小和位置。

3改善住宅建筑自然通风效果的设计手段

由于现代住宅的建设受周边既有建筑的影响以及建筑的结构日益复杂,实现住宅建筑良好的自然通风效果的难度越来越大。但是出于节约能源和促进人类与自然之间和谐共存的健康生活方式的考虑,对高层住宅建筑和周边自然通风条件不理想的住宅,设计界探索出了很多效果良好的设计理念。首先是充分利用建筑物的公共空间科学的设计进出风口,例如:综合利用楼梯井的烟囱效应和公共区域的窗口,通过在楼梯井顶部的屋顶设置通风口,加强建筑内部的空气流动。其次是在建筑的墙体外制造利用天然空气动力的空气交换空间。通过安装玻璃幕墙或建造中空的外墙,并在中空的独立空间两侧设置进出风口。封闭空间的空气由于受到墙体外部阳光或内部空气的加热作用,产生自然的流动。可以有效改善建筑内部的空气流动。最后还可以通过在建筑的楼层之间或屋面设置架空层,通过在架空层设计自然通风系统改善相邻楼层的通风和隔热效果。

4结束语

住宅建筑的自然通风除了给住户创造健康和环保的生活环境,还能在气候适宜的季节和日常户外体感舒适的时间段让室内环境与户外的自然环境融为一体。让人们充分感受自然界的日出日落、春去秋来带来的生活情趣,拥有健康和充满活力的精神境界。

参考文献

[1]贾杰.对住宅建筑设计中自然通风的思考[J].绿色环保建材,2017(12):60.

[2]黄志远.住宅建筑设计中自然通风的考虑及设计分析[J].绿色环保建材,2017(4):37+39.

浅谈建筑构造节能设计与自然通风 篇3

关键词建筑设计；构造节能；自然通风

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0178-01

1常用的通风排气构造方式

常用的通风排气构造方式和装置主要有下列几种：

1）外壁上端与下端设量通气孔。设于柱或梁之间的通气孔，是相当经济的通风排气方法。由于压力与温度的关系，温暖的内部空气会上升排出，冰冷的外界空气则由下方进入。

2）自然气流的有效组织。自然的通风排气，可以气流的方向及速度来决定冷暖效果。要使通风排气良好，就需要安排好风口和排气孔的位置。

3）屋顶上的通气孔在屋顶或阁楼等高位置，能自然地释放出温暖的室内空气。因为暖和的室内空气管集中于该位置。排气装置、风窗的装设将有助于将内部的空气排出户外，若内部装上遮阳幕和有隔热性的开盖板，则效果更佳。

4）诱导排气孔的利用。利用有遮阳幕的窗户或太阳能蓄热壁时，能借着排出受太阳热上升的空气，有效地诱导室内自然风的产生。在阳光可照射到的南面或西面的玻璃内侧可使空、气受热上升，当上升的空气排出室外，室内空气也跟着上升，于是诱导了清凉的户外空气从北面或东面进入室内。

5）采风装置的设置。设置固定通风塔，可使气流流经建筑物的各角落，通风效果显著。

6）开盖型的天窗的利用。开盖型天窗既可自然采光，亦具有通风排气的效果，良好的天窗能在必要时打开去除湿气，关闭时又可完全密闭。在上述通风排气构造方式中，通风排气孔、天窗的位置和大小，在设计上应当遵循有关的风工学原理，精心推敲和设计；而通风塔、双层墙的设计则牵涉到更多建筑构造设计上的内容。

2通风塔设计

一些处于干热地域的城市，为了遮阳，一般在建筑密度上都较高，这就影响了建筑物间气流的顺利流通，为了弥补这种缺陷，很多乡土建筑中利用“捕风窗”或者“风塔”作为自然通风的来源。利用建在建筑物顶部、迎向夏季主导风向的轻质片状构筑物，或者独立的高塔，兜住高处的气流，将其引导人建筑中。在引导的过程中，适当地加湿和降温。如霍普金斯设计的英国国内税务中心，他在控制建筑进深以利于采光和通风的基础上，设计了一组顶帽可以升降的圆柱型玻璃涌风塔，用作律筑的入口和楼梯间。玻璃通风塔可以最大限度地吸收太阳能量，提高塔内的空气温度，从而进一步加强烟囱效应，带动各楼层的空气循环，实现自然通风。冬季时可将顶帽降下以封闭排气口，这样通风塔便成为一个玻璃暖房，有利于节约采暖能耗。

3双层墙设计

被誉为“可呼吸的皮肤”的双层围护结构是构造节能设计中普遍采用的一项技术。它主要针对室内空气质量差，玻璃幕墙能耗高等问题，利用双层玻璃作为围护结构，玻璃之间留有一定宽度的通风道并配有可调节的百叶。在冬季，双层玻璃之间形成一个阳光温室，增加了建筑内表面的温度，有利于节约采暖；在夏季，利用烟囱效应对通风道进行通风，使玻璃之间的热空气不断地被排走，达到降温的目的。“双层皮”幕墙可以分为以下几种类型：

1）走廊式“双层皮“幕墙。这一幕墙系统是以一层为单位进行水平划分的，建筑外侧每层均形成外挂式走廊，在每层楼的楼板和天花高度分别设有进、出风调节盖板。这种系统的第一代是将立面上的进、出风口对齐设置。这种做法有一个明显的问题，即下层走廊的部分排气又部分变成了上层走廊的进气，这对通风效果会产生负面影响。改进后的进、出风口在水平方向错开一块玻璃的距离，避免了进、排气的“短路”。外挂式“双层皮”幕墙。

2）箱—箱式“双层皮”幕墙。箱—箱式“双层皮”幕墙在水平方向以两块玻璃为一单元，分别在其两边做竖向分隔，形成一层楼高、两块玻璃宽的箱式玻璃夹层单元。为避免进、排气流的“短路”，每单元的进、出风口也在水平方向上错开设置，这也被称为对角线通风概念。箱—箱对角线模式已成为最常用的“双层皮”幕墙模式。

3）井—箱式是经由箱—箱式变化而来，与箱—箱式不同之处在于井—箱式“双层皮”幕墙在竖向有规律地设置了贯通层（井），这样，“双层皮”之间便形成纵横交错的网状通风系统。由于“井”相对较深，其上、下部空气温差导致的烟囱效应十分明显，加速了“双层皮”间的空气流动，这使得井—箱式“双层皮”幕墙具有更高的通风效率，在夏天尤其适宜。因进、排气口距离远，因而完全杜绝了空气“短路”的可能，而在冬天则可以关闭或减小进风口，减缓“井”内空气流速，以形成适宜的温度缓冲区。

4）外挂式“双层皮”幕墙是“双层皮”幕墙中最早的一种方式。建筑真正的外墙位于“外皮”之内300-2000mm处，其间距视建筑的平面形式、两层“皮”的构造连接方式及建筑外墙的方式而定。“双层皮”之间的空间既不做水平分隔，也不做竖向分隔。测试结果表明：这种幕墙系统对隔绝噪音具有明显的效果，但因“双层皮”之间的气流缺乏组织，故对改善建筑的热环境并无明显作用。若将“外皮”设计为可转动的单反玻璃页片，则此“外皮”也可作为可调节的遮阳及自然通风系统。

5）空气环流式“双层皮”幕墙。这种“双层皮”幕墙系统在“双层皮”之间每两层高设置一个金属或玻璃挡板水平分隔层。这样在每两层之间便形成一个水平向贯通的夹层走廊，走廊“外皮”的上、下部分别设有可调节的进、出风口。整个建筑四周则在竖向上分配出多个空气环流层。冬天，南侧受阳光辐射的热空气可以流向北侧，使得建筑的各个朝向都有一个温度接近的缓冲圈；夏天，北侧温度较低的空气环流流向南侧，可使该处温度低于无空气环流时的温度。这种水平向空气环流可以向竖向的自由对流同时起作用。在冬天或夏天，只需开启“外皮”南侧或北侧相应的气流进、出调节板即可加强这种温度缓冲圈的效果。井—箱式“双层皮”幕墙当然，“双层皮”幕墙也存在一些明显缺点。如在位于工业稠密区或污染严重的城市，缺乏对进入室内的有害气体的净化功能，降低了“双层皮”建筑的优势；建筑立面的清洁及维护费用比普通建筑高，其表皮造价增加1.5-2倍；夏天在强烈的阳光辐射下，夹层空气中往往温度过高，尤其是当“双层皮”之间空隙太小而遮阳效果又不佳时，其温度有时甚至可能超过室外温度，使得开窗自然通风无法实现，这对于夏季炎热地区是致命的缺点；冬天有可能吸入温度过低的进风，导致室内空气涡流和气流啸叫，影响室内（尤其是窗口外）舒适度等。但只要将这些缺点加以改进或者降至最低，“双层皮”幕墙在居住建筑领域内的应用前景还是相当广阔的。

4结束语

对建筑自然通风设计的探讨 篇4

本文阐述了自然通风的理论机理、研究方法及研究工具, 结合国内外著名生态建筑中所采用的自然通风技术的例子, 提出了一些对于风能利用方面的处理方法。

1 自然通风的机理

1.1 利用风压实现自然通风

室外气流与建筑物相遇时, 将发生绕流, 经过一段距离后, 气流才恢复平行流动。由于建筑物的阻挡, 建筑物四周室外气流的压力分布将发生变化, 迎风面气流受阻, 动压降低, 静压增高, 侧面和背风面由于产生局部涡流静压降低。风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差实现空气的流通。压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。

如果希望利用风压来实现建筑自然通风, 首先, 要求建筑有理想的外部风环境 (平均风速3 m/s～4 m/s) 。其次, 建筑应面向夏季主导风向, 房间进深要适宜 (一般应小于14 m左右) , 以便形成穿堂风。利用风压进行自然通风的典范之作当属伦佐·皮亚诺设计的Tjibaou文化中心。针对不同风速 (从微风到飓风) 和风向, 通过调节百叶的开合和不同风向百叶的配合来控制室内气流, 从而实现完全被动式的自然通风, 达到节约能源、减少污染的目的[2]。

1.2 利用热压实现自然通风

图1为室内热压通风分析图, 在建筑设计中根据热压原理, 有意识的将进、排气口间落差增大, 可有效改善室内通风效果, 同时结合建筑剖面设计, 组织室内通风。利用建筑内部的热压形成的自然通风即通常所说的“烟囱效应”:热空气上升, 从建筑上部风口排出, 室外新鲜的冷空气从建筑底部被吸入。

英国卡斯廷的BRE (Building Resarch Establishment) 办公建筑是一座利用热压差组织自然通风的典型实例。整个建筑达到100%的面积自然通风, 避免了高强度的夏季空调制冷, 节约电能[3]。

1.3 风压与热压共同作用

实际建筑环境复杂, 因此, 建筑中的自然通风往往是风压与热压共同作用的结果。风压作用受到天气、环流、建筑形状、周围环境等因素的影响, 具有不稳定性, 所以在与热压同时作用时可能还会出现减弱通风效果的情况。

位于英国莱切斯特的蒙特福德大学机械馆则是利用风压和热压实现自然通风的典范, 位于指状分支部分的实验室、办公室进深较小, 可以利用风压直接通风。而位于中央部分的报告厅、大厅及其他房间则更多地依靠“烟囱效应”进行自然通风。

1.4 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。在诺曼·福斯特设计的柏林国会大厦改建工程中, 便采用了机械辅助式自然通风方式。

2 自然通风的研究方法

2.1 实验法

实验法可通过直接或间接测试方式确定影响自然通风的相关因素, 预测自然通风潜能, 包括风洞实验、示踪气体实验和热浮力实验等。实验法可以真实、准确地反映物理现象的过程, 非常直观, 更具有说服力, 但是, 实验受到测试仪器精度、测试方法以及人为因素等的影响, 测试数据的精确性很难保证, 同时, 实验本身的周期以及人力、物力的耗费也制约着实验工作的开展。

2.2 数值模拟方法

数值模拟方法是利用计算机程序求解离散所得的代数方程组或伯努利方程, 来描述流场或预测区域的通风量, 包括CFD和网络法。网络法包括多区模型方法和区域模型方法。目前, 应用比较广泛的数值模拟软件包括:FLUENT, COMIS和TRNSYS等。CFD通过将研究对象划分为小的控制体, 利用有限差分或有限元方法将气流的连续微分方程离散为非连续的代数方程组, 并结合实际的边界条件进行求解, 可以预测建筑内各个区域的空气流动状况及温度分布、分析房间不同位置的热舒适状况。网络法简单、易于掌握、计算量相对小, 但是计算粗糙、准确度不高, 仅对较大风速有效, 对单面通风无效, 适于工程计算。两者结合可对复杂建筑进行求解, 用网络法求解建筑的整体流动, 计算各个房间之间的换气量, 用CFD方法求解房间内部的温度分布, 由此使得计算快速, 分析翔实。

3 建筑中的自然通风设计

3.1 建筑朝向及通风口面积

风压作用通过风压系数体现, 与建筑朝向和有效通风面积有关。各气候地区的主导风向具有明显的差异, 建筑朝向应该与夏季主导风向一致, 在整体布局中, 还应该对建筑的体形, 包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。在此基础上, 根据室内的新风量需求进行通风口设计, 主要是有效通风面积以及在建筑立面上的相对位置。房间的开口大小和相对位置等直接影响到风速和进风量。进风口与出风口位置宜相对错开, 这样可以使气流在室内改变方向, 使室内气流更均匀, 通风效果更好[4]。

3.2 中庭和排风烟囱

中庭和排风烟囱两者都是利用烟囱效应, 组织气流按一定路径流动。烟囱效应取决于建筑内部温度梯度的大小, 也可以在顶部设置太阳能集热器等设备, 提高顶部的温度, 强化烟囱效应。

3.3 玻璃幕墙

玻璃幕墙的使用近年来非常广泛, 使得建筑外形美观, 其对邻近区域室内环境的影响也比较明显。双层玻璃幕墙又称“会呼吸的皮肤”, 由内外两道幕墙组成。两层玻璃幕墙之间留一个空腔, 空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。如图2所示, 图2a) 在冬季, 关闭进出风口, 利用“温室效应”, 提高围护结构表面的温度, 降低取暖能耗;图2b) 在夏季, 打开进出风口, 利用“烟囱效应”, 幕墙通道中的空气被加热, 使空气自下而上的流动, 从而带走通道中的热空气, 在空腔内部实现自然通风, 达到降低房间温度的作用。

3.4 地下风道

地下风道可以对空气进行预处理, 新风在进入室内前有一个预热或预冷过程, 可以节约能耗, 减小室内外温差较大时直接通风所带来的不舒适。

4 结语

自然通风的研究方法包括实验法和数值模拟法, 实验法简单、快速但受到多种因素的影响, 误差较大。数值模拟方法中CFD与网络法的结合使得计算快速, 分析翔实。在建筑结构设计时还应考虑充分利用自然通风。在通风设计中应根据当地风向确定建筑朝向与风口位置, 使穿堂风最大限度的通过室内人员活动区, 当建筑进深较大时, 考虑利用热压组织室内通风。

摘要：介绍了自然通风在生态建筑中的应用, 并对自然通风的研究方法及研究工具做了简单介绍, 分析了建筑设计对自然通风的影响, 通过对国内外著名生态建筑中采用的自然通风技术的例子, 提出了一些对于风能利用的处理方法。

关键词：自然通风设计,建筑设计,生态建筑

参考文献

[1]喻李奎, 阳丽娜, 周军莉.自然通风潜力分析研究进展[J].制冷空调, 2004, 25 (4) :18-22.

[2]王汉青, 姬长发, 李向阳.通风工程[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[3]韦峰.建筑自然通风在设计中的应用[J].河南科技大学学报, 2004, 25 (5) :54-57.

[4]肖琼.自然通风在现代建筑设计中的应用[J].建材与装饰, 2007 (10) :35-36.

工业建筑设计的采暖通风设计要点 篇5

暖通风设计包括采暖设计、通风设计、空调设计、排烟设计和室外暖气管网设计等。

①采暖设计。采暖可分为局部采暖和集中采暖两类。局部采暖包括火炉、火炕、火墙和火盆等，由于这种采暖方式的卫生条件较差，一般仅适用于小城镇 和广大农村。一般在设计房屋的同时进行集中采暖设计。它是由热源、供热管道和散热器等设备组成。中国多数采用集中锅炉房作为热源，也有热电厂供给的。②通风设计。系指排出室内废气，送进新鲜空气，保持室内空气新鲜的设计。但对于具有散发高热量、带粉尘或排出有害气体的设备的工作房屋，通风设计范围有时还应包括隔热、降温、除尘、排毒等项内容，以满足生产和环境保护等要求。

③空调设计。为空气调节设计的简称。用以保证室内空气所需要的温度、相对湿度、流速和清洁度，为了不受室内外各种因素例如环境变化，时间和季节 改变，生活或生产设备产生的热量、湿气、粉尘、烟雾等的破坏影响，还需设置自动控制设备，并须考虑消声和减振。空调设计的内容包括加热、冷却、加湿、减 湿、净化和空气流速。设计空调系统时，对于串通多房间、多楼层特别是高层建筑的风管，需设置防火阀，以便在火灾发生时，能自动将起火房间与其他房间隔断。

④排烟设计。是高层民用建筑防火设计的重要组成部分，根据设计规定在房屋的有关部位设置防烟、排烟设施。一般情况下，一个防火区可划分为若干个 排烟区。排烟设备包括排烟口、排烟阀、排烟风机和活动的防烟卷帘、垂壁等，并应设自控装置与烟感器或温感器联锁。对有关空调或通风系统，能进行自控，按要 求分别关闭或启动。

⑤室外暖气管网设计。也称暖气总平面设计。系指从供暖锅炉房或从热交换站分送至各采暖房屋的室外暖气管网设计。

建筑自然通风设计 篇6

关键词：自然通风建筑设计地域建筑节能

1自然通风技术的优势

自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是取代(或部分取代)空调制冷系统。而这一取代过程有两点至关重要的意义：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人的生理和心理健康。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风。空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”。而自然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需求。

2自然通风技术的原理殛应用

采用自然通风取代空调制冷技术至少具有两方面的意义：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，带走潮湿污浊的空气，改善室内热环境。二是可提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人体的生理和心理健康。自然通风是一项古老的技术，与复杂、耗能的空调技术相比，自然通风是能够适应气候的一项廉价而成熟的技术措施。通常认为自然通风具有三大主要作用：①提供新鲜空气；②生理降温：③释放建筑结构中蓄存的热量。

自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，可以分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风。

风压作用下自然通风的形成过程。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，推动空气从该侧进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风。

热压作用下的自然通风的形成过程。当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，造成建筑内上部空气压力比建筑外大，导致室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。

根据进出口位置，自然通风可以分为单侧的自然通风和双侧的自然通风。双侧自然通风系统示意图，表示的是单侧的自然通风形式。

3建筑设计中自然通风的实现

3.1建筑体型与建筑群的布局的设计

建筑群的布局对自然通风的影响效果很大。考虑单体建筑得热与防止太阳过度辐射的同时，应该尽量使建筑的法线与夏季主导风向一致：然而对于建筑群体，若风沿着法线吹向建筑，会在背风面形成很大的漩涡区，对后排建筑的通风不利。在建筑设计中要综合考虑这两方面的利弊，根据风向投射角(风向与房屋外墙面法线的夹角)对室内风速的影响来决定合理的建筑间距，同时也可以结合建筑群体布局的改变以达到缩小间距的目的。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响，因此在单体设计中还应该结合总体的情况对建筑的体型，包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。

3.2围护结构开口的设计

建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的型式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1／3～2／3时，开口大小为地板总面积的15％-25％时，通风效果最佳。开口的相对位置对气流路线起着决定作用。进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀，通风效果更好。

3.3注重“穿堂风”的组织

“穿堂风”是自然通风中效果最好的方式。所谓“穿堂风”是指风从建筑迎风面的进风口吹人室内，穿过房间，从背风面的出风口流出。显然进风口和出风口之间的风压差越大，房屋内部空气流动阻力越小，通风越流畅。此时房屋在通风方向的进深不能太大，否则就会通风不畅。

3.4在建筑设计中形成竖井空间，来加速气流流动，实现自然通风

在建筑设计中竖井空间主要形式有：①纯开放空间。目前，大量的建筑中设计有中庭，主要是平面过大的建筑出于采光的考虑。从另外一个方面考虑，我们可利用建筑中庭内的热压形成自然通风。②“烟囱”空间，又叫风塔一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。风塔由垂直竖井和风斗组成。在通风不畅的地区，可以利用高出屋面的风斗，把上部的气流引入建筑内部，来加速建筑内部的空气流通。风斗的开口应该朝向主导风向。在主导风向不固定的地区，则可以设计多个朝向的风斗，或者设计成可以随风向转动。

3.5屋顶的自然通风

通风隔热屋面通常有以下两种方式：①在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层设置在屋面结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到屋面降温的目的，另外架空板还保护了屋面防水层。②利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果。

3.6双层玻璃幕墙围护结构

双层(或三层)幕墙是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术，被誉为“会呼吸的皮肤”，它由内外两道幕墙组成。其通风原理是在两层玻璃幕墙之间留一个空腔，空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。在冬季，关闭进出风口，双层玻璃之间形成一个“阳光温室”，提高围护结构表面的温度：夏季，打开进出风口，利用”烟囱效应”在空腔内部实现自然通风，使玻璃之间的热空气不断的被排走，达到降温的目的。为了更好地实现隔热，通道内一般设置有可调节的深色百叶。双层玻璃幕墙在保持外形轻盈的同时，能够很好地解决高层建筑中过高的风压和热压带来的风速过大造成的紊流不易控制的问题，能解决夜间开窗通风而无需担心安全问题，可加强围护结构的保温隔热性能，并能降低室内的噪音。在节能上，双层通风幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙在采暖时节约能源42％～52％，在制冷时节约能源38％～60％，是解决建筑节能的一个新的方向。

4结束语

通风是建筑的最基本功能之一，是一个古老而常新的话题。降低建筑能耗，使建筑的人工环境与自然环境达到动态的平衡，将是建筑在满足了基本的使用功能和美学要求后应追求的更高目标。

地下建筑自然采光通风设计初探 篇7

近年来, 在我国不论是大城市, 还是小城镇, 其建筑规模都在不断扩大。城市化进程的加快, 占用了大量土地资源, 这已成为制约城市进一步发展的关键因素之一, 越来越多的城市身处窘境, 迫使人们的眼光逐渐由地上转向地下, 以寻求一个更加广阔的发展空间。

1 地下建筑设计的意义

在人口数量飞速膨胀的今天, 城市化进程也是一日千里, 广袤的田野被鳞次栉比的钢筋混凝土“森林”所取代, 一座座繁华的都市拔地而起。在人们充分享受人类社会文明发展的同时, 一场残酷的博弈也在悄然展开。人类赖以生存的耕地与人类最求舒适的居所正在进行搏杀, 土地资源遭强掠, 直逼地价飞涨, 城市环境日益恶化, 人们的生存空间拥挤不堪, 已然成为时下最值得关注的问题。

建筑是人类文明的固化载体。不断升级的人类欲望与不可再生的土地资源直接对撞, 使得地下建筑得以开发, 同时, 地下建筑也架构起人类地上地下新的立体生存空间。既节约了耕地, 又能满足人类生活的多样性、丰富性, 且符合绿色低碳的理念。迄今为止, 这还是一个尚未被充分认识与开发的广阔领域。

地下建筑是指建造在岩层或土层中的建筑。它是现代城市高速发展的产物, 起到缓解城市居所紧张的作用, 地下建筑还为人类开拓出新的生活方式。在积极探讨人类面临或即将面临的困难时, 更应对人与自然的和谐共处、建筑的本质进行严肃思考。从这一意义来讲, 地下建筑设计理念的探讨是非常有价值、有必要的。

2 地下建筑与地上建筑的环境因素比较

任何建筑物体都置身于具体的自然环境之中, 因地域不同、季节不同呈现出不同的环境特色。在一般情形下, 地下建筑与地上建筑分别表现出不同的特点, 如表1所示。

通过比较可以看出, 地下建筑除采光、通风有些局限外, 其他项目内容甚至优于地上建筑。所以, 采光、通风设计的优劣, 是评价一个地下建筑设计成功与否的重要因素之一。

3 地下建筑自然采光设计

建筑的采光一般分为自然采光与人工照明两种。在地下建筑中, 通常采用人工照明的手法, 虽然解决了照明问题, 不过费用较高, 还难以达到自然光带给人的良好感受。如果能通过建筑设计和采光技术手段, 将自然光引入地下建筑, 不但可以节约一大笔人工照明费, 而且还能创造出舒适的自然环境, 如同置身于地上建筑中。

常见的地下建筑自然采光方式, 主要分为直接式采光与间接式采光两大类。

直接式采光是指将自然光直接引入地下的设计方法, 主要应用于浅层的地下建筑中。直接式采光通常是在建筑大厅或中庭的顶棚处, 设置与地面直接连通的天窗。直接式采光所营造的空间氛围在地下建筑中也是最接近自然的。对于层数少、平面体量相对较大的地下建筑, 需要一个开敞空间来改善地下建筑方位感。著名的法国卢浮宫的玻璃金字塔, 设计师贝聿铭大胆构思, 采用古老的金字塔形式, 将透明玻璃金字塔和周围三个小玻璃金字塔作为地下建筑的采光天窗。即使在1 h内有15 000名参观者进入自然采光的大厅与回廊中, 仍然可以尽情地享受地下宫殿的迷人艺术, 毫无不适之感。该设计近乎完美地运用了自然光, 创造性地解决了地下建筑的自然采光难题。

间接式采光是利用一些辅助设备将自然光输送到地下建筑中, 常在深一些的地下建筑中采用。常用的方法有镜面反射、光导纤维等几种方式。

镜面反射采光是利用平面镜、曲面镜和透镜等, 将自然光通过一次或多次反射到地下建筑中, 从而解决了地下建筑采光的问题。如美国明尼苏达州立大学的土木采矿工程大楼, 这栋建筑95%的部分处于地面以下, 为了能将阳光引入其中, 设计师采用潜望镜的原理, 将自然光传送到地下33.5 m处。

光导纤维采光是利用光纤维传到地下建筑的一种采光方式。它充分利用光的全反射原理, 光线几乎全部在纤芯里传播, 基本上没有任何损耗。清华大学的超低耗楼就使用了一种被称为“向日葵”的光纤维采光技术, 在对地下室进行采光时, 取得了很好的效果。光导纤维虽然价格较高, 但由于其采光效率高, 占用空间小, 且能灵活弯曲, 因此, 在一些光环境要求较高的地下建筑中被广泛采用。

4 地下建筑自然通风设计

在封闭性强、空气质量差的建筑物中, 人们会出现不适的症状。为了改善地下建筑室内的环境质量, 目前大多采用机械通风的方式, 稀释空气污染物, 以保持室内空气洁净。不过, 这导致地下建筑在通风时, 必须耗费大量的能量。如1座两层6 500 多m2的人防工程, 其中地下1层经常使用, 其通风除湿机械的功率约为150 kW, 仅此一项, 1个月就消耗电费上万元。过高的使用成本限制了人们对地下建筑的利用。在提倡可持续发展的今天, 地下建筑如何通过自然通风的方式来节能, 也是一个亟需研究、解决的问题。自然通风是指在风压和热压作用下的空气运动, 根据自然通风的形成原理, 设计时需要考虑设置直通到顶的中庭、天井、烟囱及进风、排风口, 来促进并控制建筑物内部的自然通风。对于大进深的地下建筑, 为其设计自然通风时, 从建筑的一端到另一端传统的穿堂风设计, 往往无法实现自然通风的效果。例如, 英国考文垂大学的图书馆就分别设计了4个通风天井进行送风, 废气则通过中庭和分设在建筑四周的排气烟囱排出, 这是一个靠热力驱动的置换式的通风设计。设计中, 通过减少进气口与出气口之间的距离, 加之良好的通风细节设计, 从而实现了无需机械通风的可持续性自然通风。

地下建筑具有良好的热稳定性, 与地面形成一定的温度差, 即夏季比外界温度低, 冬季比室外温度高, 它们之间的温度差能够促使地下建筑的热空气上升, 冷空气下沉, 形成自然通风。掌握自然通风的规律, 可以有效地控制自然通风, 以达到自然通风与节能的目的。对不允许兴建高耸通风烟囱的建筑, 为了达到通风的效果, 可利用机械设备辅助实现自然通风, 如美国芝加哥图书馆就采用了这两种通风形式相结合的方式。实践证明, 地下建筑采用可调控的混合式机械装置与自然通风相结合的系统, 节能效果非常好。

5 结语

拓展生存空间, 回归生态建筑, 使人类更加贴近自然。当改善环境、保护环境成为全球共同的声音, 可持续发展成为所有领域的主旋律时, 作为建筑业界人士, 对占世界总耗能三分之一的建筑产业, 更应积极探讨节能、绿色、低碳、可持续性的建筑设计方法。

摘要：阐述了地下建筑设计引入生态理念的意义, 通过分析比较, 对地下建筑的自然采光、通风设计进行了探讨。

关键词：地下建筑,自然采光,通风,建筑设计

参考文献

[1]陈衍庆, 王玉容.建筑新技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

[2]王立雄.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

建筑自然通风设计及屋顶的应用 篇8

建筑的自然通风从动力来源上可分为完全自然通风和机械辅助自然通风两种模式。完全自然通风是由来自室外风速形成的“压差”和建筑表面的洞口间位置及温度造成的“温差”形成的室内外空气流动。按照热力学原理,建筑室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建筑随层高增加而使上下之间温差加剧的主要原因,设计师也经常利用这一点,挖掘建筑自然通风的潜力。机械辅助自然通风是利用温差造成的热压和机械动力相结合而形成的室内外空气对流。与完全自然通风相比,虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源,但通过这种装置重新组织气流,甚至在局部“强迫”气流改向,可以使自然通风达到更好的效果。在这两种通风模式中,屋顶都是形成温差,组织气流的重要环节,在整个自然通风系统中起着重要作用

2 自然通风系统设计中的限制性条件

2.1 室内得热量的限制。

应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低,通过室内空气的通风换气,将室外风引入室内,降低室内空气的温度。很显然,室内、外空气温差越大,通风降温的效果越好。对于一般的依靠空调系统降温的建筑而言,应用自然通风系统可以在适当时间降低空调运行负荷,典型的如空调系统在过渡季节的全新风运行。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,得热量越大,通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。现在的研究结果表明,完全依靠自然通风降温的建筑,其室内的得热量最好不要超过40W/m2。

2.2 建筑环境的要求。

应用自然通风降温措施后,建筑室内环境在很大程度上依靠室外环境进行调节,除了空气的温、湿度参数外,室内的空气品质和噪音控制也将被室外环境所破坏。根据目前的一些标准要求,采用自然通风的建筑,其建筑外的噪音不应该超过70d B;尤其在窗户开启的时候,应该保证室内周边地带的噪音不超过55d B。同时,自然通风进风口的室外空气质量应该满足有关卫生要求。

2.3 建筑条件的限制。应用自然通风的建筑,在建筑设计上应该参考以上两点要求,充分发挥自然通风的优势。

(1)建筑位置。周围是否有交通干道、铁路等。一般认为,建筑的立面应该离开交通干道20米,以避免进风空气的污染或噪音干扰;或者,在设计通风系统时,将靠近交通干道的地方作为通风的排风侧。地区的主导风向与风速。根据当地的主导风向与风速确定自然通风系统的设计,特别注意建筑是否处于周围污染空气的下游。周围环境。由于城市环境与乡村环境不同,对建筑通风系统的影响也不同,特别是建筑周围的其它建筑或障碍物将影响建筑周围的风向和风速、采光和噪音等。(2)建筑形状。形状建筑的宽度直接影响自然通风的形式和效果。建筑宽度不超过10米的建筑可以使用单侧通风方法;宽度不超过15米的建筑可以使用双侧通风方法;否则,将需要其它辅助措施,例如烟囱结构或机械通风与自然通风的混合模式等。建筑朝向为了充分利用风压作用,系统的进风口应该面对建筑周围的主导风向。(3)建筑内部设计。比较大的层高有助于利用室内热负荷形成的热压加强自然通风。室内分隔的形式直接影响通风气流的组织和通风量。建筑内竖直通道或风管可以利用竖直通道产生的烟囱效应有效组织自然通风。(4)室内人员。室内人员密度和设备、照明得热的影响。对于建筑得热超过40W/m2的建筑,可以根据建筑内热源的种类和分布情况,在适当的区域分别设置自然通风系统和机械制冷系统。工作时间将影响其它辅助技术的选择(如晚间通风系统)。

2.4 室外空气湿度的影响。

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。

3 屋顶在完全自然通风中的作用

当室内存在贯穿整幢建筑的“竖井”空间时,就可利用其上下两端的温差来加速气流,以带动室内通风,其实质就是“温差———热压———通风”的原理。作为建筑共享空间的中庭就可以胜任这个“竖井”的职能,一般来说,其所占空间比例以超过整幢建筑的1/3为宜。这种中庭的屋顶一般都具备两项性能:(1)它们能让阳光射入中庭,将中庭内空气加热并产生上下温差;(2)它们是全部或局部可开启的,在需要通风时能让气流找到出口。赫尔佐格设计的德国林茨城的HOLZ大街住宅区,每幢住宅楼的显著特征是带玻璃顶的共享中庭。这个中庭贯穿建筑五层并稍稍高出两侧房间的屋面。冬天,阳光透过玻璃屋顶直射进来,中庭屋顶的侧窗关闭,使中庭成为一个巨大的“暖房”,到了夜晚,白天中庭储存的热量又可以向两侧的房间辐射;夏天,中庭屋顶的侧窗开启,将从门厅引进的自然风带着热量一并排出,使建筑在夜间能冷却下来。当建筑体量小,内部的“竖井”空间高度不够形成有效温差时,也可以做成冲出屋面的竖向突兀空间。如何使那些突出屋面的部分在外观上和屋顶协调,甚至使其成为整个建筑造型的亮点,对每个建筑师来说既是挑战,更是机遇。

4 屋顶在机械辅助自然通风中的作用

对于很多地区的建筑来说,完全自然通风并不是每个季节都适宜的;有些建筑受特定条件的制约,也不具备低进高出的气流走廊。这时的建筑自然通风就必须借助机械装置的辅助,或者是根据不同时段、不同季节进行完全自然通风和机械通风的轮换。在酷热或严寒季节,建筑的门窗关闭,新鲜的空气通过屋顶上风塔的机械抽风和热回收装置被引到风道中,然后进入各层楼板的夹层空间,进而在楼板低压发散装置的辅助下进入室内;而废气的排出是通过走道和楼梯间的抽风作用,最终又回到风塔上部,经过热回收和蒸发冷却装置,最终由风斗排出,这时采用的就是机械辅助的自然通风模式。太阳能集热片被集成在中厅屋顶的吸热强化玻璃中,其吸收的热能用于驱动机械抽风装置。

论生态建筑中的自然通风设计 篇9

1 生态建筑中的自然通风设计理念

自然通风设计就是积极地用人工方法引导空气在建筑中的流动, 比较常见而简单的有南北朝向等方法。其他还比如说建造专门的建筑构件、利用热压、风压或者机械辅助的来定向组织自然风的流动, 促进自然通风的实现。

1.1 风压作用的自然通风设计

将风压作为实现自然通风的工具, 必要条件是建筑有一定程度的外部风环境。通俗来说, 引导穿堂风就是风压通风的概述。当自然风对着建筑流动时, 由于建筑的阻力影响, 会在迎风的那面墙上产生正压力, 部分气流绕过迎风墙留香侧墙和背面墙, 在这些位置上产生负压力, 建筑的迎风面和背风面会产生一定的压力差, 也就是风压, 风压促进空气的流通。引导穿堂风可以通过调节建筑的形式、迎风墙与风形成的角度来完成, 因为压力差的大小与其建筑形式、及风墙夹角有关。当风正对着迎风墙时, 它产生的正压力是最大值, 屋角和屋脊处产生的负压力也是最大值, 风压最大, 空间流通最快。

1.2 热压作用的自然通风设计

利用热压的通风设计需要有一定的外部环境支持, 比如说周围建筑布局或植被, 它们可以使建筑内部空气和外部之间产生热压差, 以此促进房屋的自然通风。热空气会往上爬, 因此我们可以根据这个原理在房屋的上部设排风口, 将热空气从室内排出去, 另一方面房屋底部位置的而室外冷空气被气压吸入, 以此实现自然通风。室内和室外之间的温差越大, 进风口和出风口之间的高差越大, 热压就越大, 热压作用就越明显利用热压的自然通风设计可以通过一些建筑构造加大建筑的热压[2]。比如说建筑的楼梯间、中庭之类的竖向空腔就符合进风口和排风口的高差要求。热压通风与风压通风相比, 热压通风对于外部风环境的要求要低, 即便是在风速和风力经常改变的条件先也能有较好的自然通风效果。建筑进深小, 风压设计的自然通风效果好。反之则热压设计的效果好。在实际的通风设计中, 通常都会同时采用风压自然通风和热压自然通风设计, 保证建筑的室内空气流通情况良好。

1.3 机械辅助下的自然通风设计

在热压和风压作业的自然通风效果差的情况下, 可以同机械辅助来促进空气流通。它能利用械动力使室内和室外的空气对流。这种设计会消耗一定的能源, 但自然通风效果是稳定的。机械辅助主要有对流通风器、置换通风系统等。

对流通风器最开始在19 世纪中末期应用于建筑通风中, 在建筑系统中配置吸气风管, 促进空气流通的同时, 也能够利用气流给建筑供暖, 不是将燃烧器直接安放在吸气管中, 而是装备了建筑供热用的蒸汽盘管, 从而最终利用同一管道实现了通风和供暖的统一[3]。

随着科学技术的进一步发展, 在19世纪末期, 小型蒸汽引擎开始应用于建筑通风中, 取代了对流通风系统。

而现代一般是使用置换通风系统来调节自然通风, 这是一种空调送风的方式, 置换通风以较低的速度送进低于室内温度是新风, 新风受到室内热源的影响, 稳定升高而上升, 发热物的温度部分被新风吸收, 表面的温度降低, 风在房间的上班流出, 带走了污染物和高温, 这样的通风的效率高, 通风效果佳, 能够改善室内空气质量。并且它的耗能非常小, 也能称之为节能。

2 利用生态建筑结构实现自然通风

2.1 将进气口设置在地板处

上世纪末美国在对封闭的节能建筑的改造时, 给一半以上的建筑增添了通风设施, 采用地盘通风的方式, 将房屋的上部通风改为地板通风。地板通风中的新鲜空气是地板的进气口进入房间的, 气体温度比较低, 并能围绕着人体等这样的热源, 这样一来, 既为室内提供新鲜的室外空气, 又便于人的体内散热和干燥, 防止室内人的皮肤潮湿引起不适。

2.2 将屋顶作为通风系统的组成

在屋顶处, 可利用天窗、风斗构造给空气提供进出口。还可以将屋顶本身作为一个一个独立通风系统。屋顶的形状和高度能够对室外风压起作用, 比如说采用翼形屋顶, 风在上面可以自然形成高压区和低压区。使得空气流通加快, 并且如果在通风屋顶内部设置空气间层的话, 可以通过热压作用使气流在空气间层中流动来调节屋顶内表面的温度。

2.3 设计合理的窗型促进通风

窗户的形式、尺寸和安装的位置都会影响进风的多少、通风效率和室内热舒适。窗户的通风系数与开口面积、窗户类型成一定的比例关系。比如窗户在迎风墙或背风墙的位置会影响两墙之间的气压。而对于单侧通风、贯流通风和热压作用下的自然通风在窗户形式的选取上, 在冬季适合用底悬式窗户, 夏季适合侧悬式窗户。

3 结束语

自然通风历来是人们调节室内环境的重要手段, 也是当今建筑物实现节能、生态、环保等目标的重要手段。生态建筑中的自然通风可以通过多种方法达到较好的效果, 也可以将其综合使用, 使其既能节约能源、满足了绿色生态的需求又能够给人提供稳定、高质的体验。在实际的自然通风设计当中, 通风设计有更多的制约因素, 我们要灵活运用通风技术, 保证生态建筑的和谐性。

摘要：生态建筑可以使人、建筑与自然环境三者之间的行为构成一个良性循环系统。构造生态建筑可以通过多种方式来完成, 其中自然通风其造价和技术要求都不高, 但其价值却十分突出。本文论述首先阐述了生态系统的定义, 然后对风压、热压和机械辅助下的自然通风的原理及设计进行说明, 最后探讨通过调节建筑构造来调节室内的自然通风。

关键词：生态建筑,自然通风,环保,生态学

参考文献

[1]李敏;杨祖贵.生态建筑中的自然通风设计探讨[J].四川建筑, 2006 (04) .

[2]王鹏;谭刚.生态建筑中的自然通风[J].世界建筑, 2000 (04) .

在住宅建筑设计中自然通风的应用 篇10

一、自然通风的理论机理

自然通风是指利用自然风差、空气压差、空气温差等手段使室外空气和室内空气产生交换现象, 从而对室内进行通风的一种措施。在目前的住宅建筑中, 自然通风的理论方法主要有以下几种。

1、利用风压实现自然通风

风压就是垂直于气流方向所在平面所受到的风的压力, 由于建筑物阻挡了空气流动的路径, 所以使建筑物迎风面的风压大于建筑物背风面的风压产生压差, 由于压差产生空气流动, 建筑物内部空气就会与外部空气产生交换活动对建筑物自然通风。在我国的住宅建筑设计中, 利用风压自然通风是常用的手段, 不仅因为这种自然通风的条件比较容易达成, 而且这种通风方式具有着最好的空气交换性能。比方说基于我国的气候特性, 住宅设计一般都会强调南北通透, 以获得更好的自然通风效果。

2、利用热压实现自然通风

空气在受热时变轻因而所受重力减小向上运动, 在热空气向上运动的同时冷空气会对热空气移动的空间进行补充, 就造成了空气的流动。在住宅建筑设计中也可以采用这种原理实现自然通风, 当室内外温度有温差时, 我们可以采用天井、烟囱、通风塔等设施为热空气的上升提供通道, 从而促使室内外空气交换活动发生。这种利用热压实现住宅建筑自然通风也是比较常见的, 比方说我国古代的徽派建筑, 普遍都设有天井, 其主要目的就是能够实现自然通风。

3、热压和风压共同作用实现自然通风

在实际的住宅建筑设计中, 以上两种自然通风方式的使用是互相结合的, 比方说在冬季外界空气比较寒冷的时候, 住宅建筑一般会通过排风口实现室内外空气的交换, 另外布局较大的住宅建筑, 通常都会采用热压和风压共同作用来实现自然通风。值得注意的是, 在使用风压和热压共同作用的时候, 要避免风压和热压相互抵消而降低通风效率问题。

二、自然通风对住宅建筑室内环境的影响

1、自然通风对室内空气质量的影响

住宅作为提供给人居住和生活的密闭空间, 人60%-90%的时间都需要在其中度过, 因此住宅的空气质量对于人的健康有着十分重要的影响。通过实验分析我们可以得出结论, 影响室内空气质量的主要因素有可吸入颗粒悬浮物、二氧化碳、甲醛、苯、挥发性有机物等, 这些污染因素不但会影响室内空气的质量, 而且对人们的健康有很大的威胁。地球的大气环境由于其系统庞大, 因此对各种空气污染物有很大的稀释作用, 采用自然通风措施的住宅建筑, 往往都会有更好的空气质量, 这种好的空气质量会给我们的生活带来健康和快乐。美国A SH R A E62-1989R标准对于可接受的室内空气标准定义为:在空调房间内, 绝大多数人没有对空气品质感到不满, 空气中没有已知污染物可能会对人体健康造成威胁的浓度。而自然通风措施, 正是改善室内空气质量, 达到标准的重要措施。

随着我国住宅建筑行业的蓬勃发展, 住宅建筑行业却出现一些乱相, 有很多得的建筑设计师只考虑到了住宅的居住属性和经济价值, 忽视了自然通风的作用。这就导致住宅投入使用时产生空气质量不达标从而采用机械通风的方法, 机械通风不仅会浪费能源, 而且通风效果往往比不上自然通风措施。

2、自然通风对室内舒适度的影响

住宅舒适度包含空气舒适度、温度舒适度、环境舒适度几个方面, 提高空气舒适度主要就是指提高空气质量, 自然通风能够提高空气质量, 并且增加室内空气中氧气的含量从而提高人的舒适性。住宅室内无论是制冷还是供暖, 都需要有一定的冷热源, 这些冷热源都有大小的局限性。温差会产生空气对流交换, 虽然在室内小环境里也会有一定的温度交换, 但这种交换往往是不彻底的, 也就是说住宅室内的冷热源都会产生制冷供热的区域性, 比方说在空调二米以内的范围里, 空气温度更低;在供热设备的附近更暖和等。这种情况直接导致室内的冷热不均, 不仅会降低环境的舒适度, 还可能会引起感冒等问题。如果我们采用一定的自然通风措施, 就能更好的为环境提供舒适的温度。

我们可以在使用空调或者供暖设备时利用自然通风手段加速室内空气的流动带动室内冷热空气的交替, 从而减少由于制冷设备和供热设备的局限性产生的冷热分布不均现象。合理的自然通风措施不但能够增加室内舒适度, 还能达到节约能源的目的, 通过统计表明, 在夏季通风条件比较好的住宅小区中一般装空调或者空调使用的频率是很低的, 也就是说在非特殊天气中, 自然通风完全能够减少甚至取代空调的使用。

三、如何在住宅建筑设计中应用自然通风

1、住宅建筑的合理布局

我们在对住宅建筑进行布局设计时, 要充分考虑到周围环境对住宅建筑的整体影响。比方说周围建筑会不会挡住风向, 或者建筑主体在区域建筑环境的风动力学中处于什么位置。只有充分考虑这些因素, 确定环境建筑对住宅建筑风力风向的影响, 才能做好建筑布局工作, 为自然通风创造有利条件。

2、建设朝向的选择

由于我国冷空气主要是从北向南移动, 因此风一般都为南北向。为了组织好自然通风, 应使房屋尽量靠近夏季主导风向, 即偏东南或南。其实从夏季减少接收太阳辐射这个角度来说, 南北向也是最合理的。

3、合理设计建筑间距

在对小区进行设计时, 不能为了追求高建筑密度缩小建筑间距, 因为在建筑物背风面和高层建筑下部迎风面都会形成涡流区, 若另一幢房处在这个区域, 则很难形成有效自然通风。因此首先要控制房屋间距, 可采用错列式和自由式布局做到有较好的日照和通风。

4、房间开口和平面布置

有进风口和出风口才能组织穿堂风。进风口与出风口错口一些, 对流面积大些;开口大小宜为地板面积的15-25%, 进风口宜比出风口大。另外在室内布局设计时尽量在风行进的过程中减少阻挡墙面的设计, 从而得到更好的通风效果, 另外主要用房应该安排在迎风面, 另外还可以利用楼梯间等辅助空间增加开口面积。

5、利用环境组织通风

利用绿化, 坡地, 水景等可显著减低房屋周围空气温度, 减少太阳辐射, 对周围风场也可起到导流和阻挡的作用。同时绿植水景还有净化空气的作用, 对绿化、坡地、水景的使用可以使室内与室外交换到质量更好的空气, 从而增加人居住其中的舒适度。

综上所述, 在住宅建筑设计中对自然通风技术的应用十分广泛, 自然通风不但能够起到改善室内空气质量, 平衡室内温度的作用, 还能进一步减少制冷、供热设备的能耗。在绿色住宅概念越来越深入人心的今天, 住宅建筑中关于自然风的应用和设计变得越来越重要, 我们在设计住宅建筑时一定要综合住宅建筑的周围环境、气候等因素, 做好对住宅建筑设计中自然通风技术的应用。

参考文献

[1]黄河, 李晓锋, 张明瑞, 李丞.自然通风建筑能耗全年模拟研究[J].建筑科学.2012 (02)

建筑自然通风设计 篇11

关键词：通风,太阳能,自然通风

随着城镇化的发展, 在建筑设计时, 建筑师不仅要考虑建筑物的美观实用, 还要考虑如何使建筑更节能环保, 而太阳能无疑是最佳的选择。据统计, 我国同气候条件下建筑物单位能耗明显高于发达国家, 大约是发达国家的2~5倍, 而多层住宅的空调能耗比普通住宅的能耗高出5~6倍。所以, 开发利用自然能源, 减少不可再生能源的使用量, 加强建筑节能的宣传和认识, 同样在建筑行业内响应国家可持续发展战略, 建立绿色建筑理念。建筑中的通风换气以及提高屋内空气温度, 都可以使用太阳能, 这将大大地减少建筑的能耗, 避免使用空调引起的各种空调疾病。尤其是在我国的北方, 冬季干燥少雨, 日照充足, 充分地利用太阳能来实现建筑中的通风换气以及提高屋内空气温度会节约大量的能源。为了实践使用太阳能这种清洁能源来实现建筑中的通风换气以及提高屋内空气温度, 本文通过精心设计, 提出可以让太阳能透过建筑的窗户, 进而强制提高室内的温度, 迫使屋内空气与室外进行交换, 节能环保。

1建筑自然通风成因和作用

众所周知空气的流动会产生风, 而造成空气流动的原因是压力差, 压力差包括风压和热压, 风压和热压分别来自空气压力梯度和温度梯度。建筑的通风对居民的居住舒适和健康有着重要的关系, 通风环境好的建筑居住更加适宜、舒服。自然通风不仅可以降低室内空气的温度, 增加人居住的舒适度, 而且还可以增加建筑与室外的热交换。自然通风还能够把屋内污浊的空气与室外新鲜的空气流动交换, 保持屋内空气清新, 保证居民的健康。

2结构设计

建筑的窗户一般包括窗口和窗扇两部分, 用于建筑物室内与室外通风换气以及采光。可是一般的窗户是不能强制增加室内空气的温度及迫使屋内空气和室外空气进行交换的, 这是因为透过普通窗户的太阳辐射能大部分都会白白浪费掉, 得不到充分的利用, 还要就是因为窗户使用有色玻璃。而本次设计通过对传统窗户的总结研究, 以及结合物理学上空气动力学与能量辐射原理, 在此基础上提出了一种别具一格的窗户形式, 即采用双层窗户形式。采用这种窗户, 通过提高双层窗户之间的空气温度, 空气就会发生对流, 迫使屋内空气质量增加, 进而达到换气通风的目的。这种设计在冬季时可以利用充足的光照, 吸收太阳辐射的热量迫使屋内空气温度增加;夏季时又可以与室外空气交换。

双层窗户的物理设计形式大致如下:双层窗户安置在建筑物的窗口处, 需密封性良好, 使用无色透明的玻璃, 两层玻璃之间大约相距15cm, 靠里一层窗户的两角各留一个能够打开或关闭的小窗口, 两角在窗户的对角线上, 分别是左上角与右下角, 而外层窗户只在左上角留一个能够开关自如的小窗口。

设计这种结构非常巧妙, 建筑既要有充足的采光率, 又可以轻易地增加室内空气的温度以及实现与室外空气的流动交换, 充分利用光照, 使太阳透过无色玻璃, 双层窗户吸收太阳能, 增加温度, 通过不同的组合来打开或关闭里外两个窗户上留有的三个小窗户, 从而实现增加屋内空气温度和屋内空气与外面的通风流动。

3空气温度增加和通风流动原理

双层窗户的工作原理:

(1) 增加室内空气的温度

外层窗户上的小窗户关闭, 同时打开里层窗户上的两个小窗户。双层窗户玻璃间的空气在太阳的照射下, 不断吸收太阳辐射能, 温度增加, 体积增大, 密度减小, 根据流体力学知识可知, 此时空气因密度较小会向上流动, 进而从里层窗户的左上角流向屋内, 而室内的空气温度低于双层窗户间空气的温度, 将从里层窗户的右下角进入双层玻璃, 补充向上流走的空气, 这种空气流动周而复始, 不断循环, 进而达到屋内空气吸收太阳辐射能增加室内空气的温度的作用。

(2) 屋内空气与室外的流动交换

里层窗户左上角的小窗户关闭, 同时打开里层窗户的右下角小窗户与外层窗户上的小窗户。此时双层窗户玻璃间的空气在太阳的照射下, 吸收太阳辐射能, 温度增加, 体积增大, 密度减小, 向上流动, 从外面一层玻璃左上角的小窗口流到屋外, 而屋内的空气低于双层窗户间空气的温度, 从里层窗户的右下角进入双层玻璃中, 补充向上流走的空气, 进而又吸收太阳能, 温度增加上升流到室外, 这样不断循环, 屋内的浊气会排到外面, 从而迫使了屋内空气与外面的空气流动交换。

这种设计的独到之处是在保证建筑足量的采光率的同时, 可以充分的利用光照, 使太阳透过无色玻璃, 双层窗户间空气吸收太阳能, 温度增加, 通过里外两个窗户上留有的三个小窗户打开或关闭的各种组合, 实现增加屋内空气温度和屋内空气与外面通风流动。

结语

结合以上的介绍, 可以知道通过对建筑物的某部分进行独特的设计, 能够实现在建筑自然通风中应用太阳能, 双层窗户的设计, 结构简单且操作性强, 价格便宜, 其中里外两个窗户上的三个小窗户通过各种巧妙的配合, 增加了屋内空气温度, 屋内空气也能够与外面进行通风换气, 建筑的采光率也可以得到满足, 光照充分得到利用。这种利用太阳能强化建筑的自然通风, 节能环保, 可以减少夏季居民的空调使用时间, 节约大量的电能。在北方, 特别是冬季, 通过使用这种窗户构造来增加屋内空气的温度, 可以推迟冬季的开始使用暖气时间, 大大减少煤炭的使用量, 不仅节约了资源, 而且减少了二氧化碳的排放量和污染气体的排放。

参考文献

[1]王如竹.关于建筑物节能及复合能量系统的几点思考[J].太阳能学, 2002, 23 (03) :522-335.

[2]李华东.高技术生态建筑[M].天津:天津大学出版社, 2002.