生态建筑设计中的被动式通风冷却技术

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1、生态建筑设计中的被动式通风冷却技术：基于自然通风原理的被动式冷却方法，利用空气动力与自然资源实现建筑夏季的冷却。在遵循自然法则的基础上满足建筑空间的舒适要求，是当前生态建筑设计的一个重要策略。从适应自然降低建筑能耗的思路出发，简要分析了其技术原理，并且结合建筑设计探讨了这项技术的应用方式。　　关键字：被动式冷却PDEC系统自然通风　　随着可持续发展战略思想的深入、绿色生态理念的提出以及人们对空气环境要求的提高，在今天全球能源、“建筑综合症”，流感等问题的多重压力下，被动式通风冷却这一传统的、健康的、生态适宜技术越来越受到人们的重视。

2、它可以在低能耗、对环境无危害的状态下实现室内冷却降温，从而改变当前建筑使用大量机械设备来创造舒适环境的做法。通过合理的技术设计手法处理建筑与自然的关系，已经成为生态建筑设计的发展趋势。　　1．现代被动式通风冷却技术的实现形式　　1.1风压通风　　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。当风垂直吹向建筑的正立面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大。　　1.2热压通风　　热压通风是利用建筑内部空气的热压差，即通常讲的“烟囱效应”，利用热空

3、气上升的原理来实现，热压作用与进、出口的高差和室内外的温差有关。与风压式自然通风不同，热压式自然通风更能适应常变和不良的外部风环境。如同济大学建筑系馆中庭就是利用热压通风的生态案例。　　1.3风压与热压相结合的通风　　在建筑的自然通风设计中，风压通风与热压通风是同时存在的，互为补充、密不可分的。一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。　　借助于自然通风的被动式冷却技术是生态技术策略的一个重要方面，如何采用合理的被动式设计来创造舒适的建筑使用环境，减少能耗的同时又能创造出满足人的

4、需求以及环境效益，在当前生态建筑设计探索与建筑节能设计研究方面都有重要的意义。　　2．利于自然通风的建筑要素　　被动式通风冷却技术的设计，要结合建筑周围环境气候、建筑形式、剖面方式，综合考虑门窗开口和遮阳等因素对通风的影响。对于大进深建筑，利用热压通风、风压通风以及热压与风压相结合的通风方式，通过对风井、水平风道、中庭，以及双层维护结构的合理利用，分析地区环境气候条件中的有利因素，实现被动式通风冷却技术的环境和经济效益。　　2.1竖向风井　　竖向风井利用烟囱效应和热压原理，包括气井、烟囱和通风塔等多种形式，是一种传统的建筑形式要素，

5、其中蕴含了深刻的“绿色”本质。满足夏季室内通风及冬季壁炉排烟作用　　。其中竖向风井越高，底部空间与外部温差越大，而进出口位置的选择也直接影响通风效果。在建筑改造中，可以充分利用建筑内部空间设计出能显著改善室内通风环境的竖向风井。　　2.2水平风道　　水平风道即建筑内部水平方向的通风构造形式。应与建筑空间组织、剖面和细部构造设计有机结合，利用风压、被动式太阳能以及必要的机械辅助设备为自然通风提供动力。BRE未来大楼则是利用双层楼板内安装了暖气系统及制冷设备，外部空气进入楼板后被加热或制冷。与众不同的是，BRE大楼的双层楼板与南向利用太

6、阳能的双层界面系统形成了整体统一的通风循环体系。　　2.3中庭（庭院、天井）　　中庭主要是利用空气流动理论中的文丘里效应或烟囱效应，带动建筑底层的空气向上流动，热空气和污浊空气由顶部排出室外。中庭在建筑主体中的位置不同，分为单边围合、双边围合、三边围合和四边围合，几种模式具有相同的生态原理，但却具有不同的生态效应。平面进深较大的建筑，利用中庭解决采光通风问题，调节室内环境。中庭相对于庭院在调节建筑热工环境方面具有更强的适应性。合理的中庭形式与恰当的技术措施可以有效利用气候和自然资源，实现建筑生态效益最大化。　　2.3.1中庭适宜的空

7、间尺度　　中庭有各种平面形状和形式，而最常见的是矩形平面。从剖面形式上，又有上下垂直形、向上内收形（A字形）和向上外扩形（V字形）等。不同形状及大小的空间，使用效果和生态意义也是不同的。有研究表明狭长和高耸的空间形式对夏季降温有利，而宽敞又低矮的中庭则有利于冬季获取更多阳光。另外，剖面为正V字形的中庭，每一层都有一部分面积可获取阳光照射，但其退台式的断面形式削减了烟囱效应。相反，剖面A字形的中庭上部楼层可以为下部楼层提供遮荫的同时渐缩的断面有助于烟囱效应的发挥。　　2.3.2考虑中和面的不利影响　　利用中庭的烟囱效应可实现对相邻房间

8、的自然通风，然而，建筑师往往忽略了一个物理现象—中和面效应。某处中庭内空气压力高于室外空气，则气流由室内向室外运动。而在中庭竖直方向上存在一点，此处室内外压力相同，通过该点的水平面，物理学上称之为中和面。因此只有处于中和面以下的窗洞，