自然通风在建筑设计中应用

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1、自然通风在建筑设计中应用摘要：自然通风作为生态建筑技术中一个非常重要的组成部分，是一种安全有效、经济实用的通风模式，在改善室内空气品质、满足室内舒适要求的同时，实现节能的目的。本文介绍了自然通风的利用方式，探讨了现代建筑设计中实现自然通风的方式。关键词：建筑设计自然通风方式中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：20世纪50年以来，全球经济迅猛发展，人口迅速增加。人类的繁荣是建立在对自然界更多更快地索取之上，这造成了全球生态环境问题日趋严峻。建筑业作为一个重要产业为经济社会的发展做出了巨大贡献，但建筑业是一个高能耗高污染的产业，它消耗大量自然资源和能源，产生

2、大量废弃物。目前，建筑活动产生的温室气体占全球温室气体的一半，建筑垃圾占城市垃圾总量的30%〜40%o建筑设计是建筑业的龙头行业，因此在建筑设计中运用生态思想和技术对于建筑业实现节能减排有特殊的意义，运用自然通风即是这样的一种生态设计思想和技术。一、自然通风的利用方式建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用，并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用。通常认为，自然通风的作用具有三种不同的功能：第一，健康通风，即保证室内空气质量IAG；第二，热舒适通风，即增加体内散

3、热，以及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件；第三，降温通风，即当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温。据测定，室内外温差大时，开窗10—15分钟可完全换气一次;温差小时，大约半小时可交换一次。自然通风最基本的动力为风压和热压。通常的作法为利用建筑物外表面的风压，利用室内的热压，以及风压与热压相结合。（1）利用风压实现自然通风所谓风压，是指空气流受到阻挡时产生的静压。当风吹向建筑物正面时候，受到建筑物表面的阻挡而在迎风面上静压增高，产生正压区，气流再向上偏转，同时绕过建筑物各侧面及背面，在这些面上产生局部涡流，静压降低，形成负压差，风压就是利用建筑迎

4、风面和背风面的压力差，室内外空气在这个压力差的作用下由压力高的一侧向压力低的一侧流动。而这个压力差与建筑形式、建筑与风的夹角以及周围建筑布局等因素相关。当风垂直吹向建筑正面时，迎风面中心处正压最大，在屋角及屋脊处负压最大。在迎风面上的风压为自由风速动压力的0.5-0.8倍，而在背风面上，负压为自由风速动压力的0.3-0.4倍。风对建筑物产生的作用力可以分解成一个水平的阻力和一个垂直的升力，对风压的利用往往是利用水平方向阻力来设计和组织通风的。垂直方向的力会产生伯努力效应(Bernoullieffect)o例如进风面的斜屋顶，会形成巨大的抽吸力，这种形式的屋顶起

5、到兜风的作用。(2)利用热压实现自然通风烟囱使室内的烟不用机械方式而有组织的排出室外，大大改善了室内空气质量，这就是常说的“烟囱效应”(Chimneyeffect)。所谓热压通风，就是利用该原理，根据建筑内部由于空气密度不同，热空气趋向于上升，而冷空气则趋向于下降的特点，促进自然通风。热压作用于进风和出风的风口高度差，以及室内外空气温度差存在着密切的关系：高度差愈大，温度差愈大，则热压通风效果愈明显。应用烟囱效应拔风的优秀范例有很多，传统的如蒙古包的“天窗”拔风。应用烟囱效应的现代建筑包括德国RWe大厦、英国新国会大厦、英国Demontfort大学的Gueen

6、'sBuilding等。同时，热压通风还存在一种“漏斗效应”。根据热力学第二定律，热量由高温传向低温一侧，那么在漏斗空间中的热量传导也符合从下部传向上部的规律，即漏斗作用将会对热空气的上升起到推波助澜的效果，有效的加剧热量的上升扩散。尼肯•；塞克(Nikkensekkei)设计的日本Matsushita电子公司的信息传播中心大厦中，建筑沿南北方向进深层层退台，内部配置了一个梯形状倾斜的中庭(见图1)。新鲜空气通过中庭下部的窗户进入过滤器后，再散发到室内。从窗户下吸入的冷空气可以冷却整个结构体系，以减少整个建筑空调系统的负荷。办公空间可以向中庭完全开放

7、，在需要的时候亦可以通过卷帘部分或全部围合起来。就算在室外无风的情况下，梯形中庭的漏斗效应也可保证吸入足够的空气。这种中庭的形式在促进热量散失的同时，塑造了雕塑和构成般的效果(见图2)0图1梯形中庭通风示意图2梯形中庭室内效果(2)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

8、与热压作用的流线方向相同时，会相互促进