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摘要:自然通风是指利用热压、风压等来促进室内空气流动而达到通风唤气的作用。它不消耗动力,是一种环保、节能的通风方式。通风是影响建筑物品质的一个重要方面。良好的通风可以把新鲜空气带人室内,带走室内的热量,改善室内空气质量。在建筑物中采用自然通风是劳动人民在长期的社会实践中总结出调节室内环境温度的原始手段,在各地的传统民居中,得到了广泛的应用。
关键词:建筑节能;设计;自然通风;方式
当前,随着我国经济的迅猛发展,建筑能耗增长迅猛,建筑能耗一般包括采暖、空调、热水供应、照明、家用电器等方面的能耗,其中采暖、空调能耗约占6O-70%。据2005年估算的数据显示,中国建筑用商品能源消耗已占全国商品能源消费总量的27.6%,接近发达国家的30%-4O%。我国是能源相对贫乏的国家,建筑节能迫在眉睫。而据专家估算,约2/3-3/4的建筑能耗可通过合理的措施节省下来,相对自然通风和机械辅助式自然通风两种模式,自然通风便是一项成熟而低廉的技术措施,在建筑设计中应充分、合理地加以使用。
一、现代住宅建筑设计对自然通风的重新认识
1.自然通风是一项传统的建筑防热技术,在世界各地的传统民居中,得到了广泛地应用。在湿热地区,人们看到的传统民居往往有这样的外表:建筑都有开阔的窗户:采用轻便的墙体;深远的挑檐;高高在上的顶棚并且设置有通风口:建筑往往架空,以避开地面的潮气和热气,采集更多的凉风......这样形象的背后,隐藏着劳动人民对利用自然通风技术的朴素观念。
2.自然通风是一种具有很大潜力的通风方式,是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。空调的产生,使人们可以主动地控制居住环境,而不是像以往一样被动的适应自然;空调的大量使用,使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天,迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下,全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下,把自然通风这一传统建筑生态技术重新引回现代建筑中,有着比以往更为重要的意义:自然通风不仅能够有效地实现室内环境的降温,还能够节约常规能源、减少环境污染,同时还能够极大地改善室内环境品质。
二、建筑节能设计自然通风方式
1.建筑体型与建筑群的布局。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。所以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。
2.围护结构开口的优化设计。房间的开口大小、相对位置等,直接影响到风速和进风量。进风口大,则流场大;进风口小,流速虽然增加,但是流场缩小。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.高大空间和架空空间的利用。高大空间建筑腔体在这里指能够对建筑内部环境起到调节作用的空间,包括:建筑的一些高大房间、中厅、边厅、楼梯间与通风井等。现代建筑师在创作中充分发挥了这一方法,从而实现了建筑的生态化。利用架空空间也可使建筑获得良好的自然通风。架空层的设置可考虑两种位置:一是设计在底层。我国傣族的竹楼就是利用底层架空来获得舒适室内环境的典范。二是设计在建筑高度的中部。由福斯特设计的法兰克福商业银行就是典型的例子,它共60层,其平面为弧线围成的三角形,中央为贯通全楼的中庭。三角形的每个边在若干个高度上都分别设有架空的空中花园,围绕中庭错落布置,与中庭一起共同组织气流,使整座楼的自然通风高达60%,被人们誉为“带有空中花园的能量搅拌器”。
4.屋顶的自然通风。屋顶除了作为整个建筑自然通风系统的一个组成部分,利用天窗、烟囱、风斗等构造为气流提供进出口外,本身也可以成为一个独立的通风系统。这种通风屋顶内部一般有一个空气间层,利用热压通风的原理使气流在空气间层中流动,以提高或降低屋顶内表面的温度,进而影响到室内空气温度。另外,屋顶的形状会影响室外风压,从而影响自然通风效果,在设计中可采用翼形屋顶以便形成高压区和低压区。
5.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,此时就越利于通风。
6.设置双层维护结构。双层维护结构是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术,被誉为“可呼吸的皮肤”。双层维护结构一般由双层玻璃或三层玻璃组成,在两层玻璃之间留有一定宽度的空隙形成空气夹层,并配有可调节的深色百页。在冬季,空气夹层和百页可以形成一个利用太阳能加热空气的装置,提高建筑外墙表面温度,有利于建筑的保温采暖;在夏季,则可以利用热压原理将热空气不断从夹层上部排出,达到降温的目的。对于高层建筑来说,直接对外开窗容易造成紊流,不易控制,而双层维护结构则能够很好的解决这一问题。
三、采用自然通风的经济效益和环境效益
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(新风),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。传统建筑对自然通风有很多值得借鉴的方法,而在我们现代的建筑设计中积极地考虑自然通风,并注意与地域建筑的有效结合,对于自然通风的合理利用、节约能源具有现实意义。
在当前生态环保意识日益加强的趋势下,全球各地不断涌现出充分利用自然通风的优秀建筑设计作品,这证明了自然通风在建筑设计中具有广阔的应用前景和实用价值。建筑师应该加强对生态建筑设计的研究和实践,正确处理人、建筑和环境之间的关系,在建筑设计中尽可能利用自然通风,降低能耗,减少污染,走符合可持续发展原则的建筑创作之路,不断为保护好我们的自然环境做出应用的贡献。
参考文献:
[1]方明和.现代城市建筑自然通风设计[J].建材与装饰,2012,(5).
[2]徐蓉.建筑设计中加强自然通风措施 探讨[J].中国科技纵横,2012,(3).
[3]郭清华,夏斐.烟囱效应在生态建筑中的应用[J].湖北:华中建筑,2011(06):80-82.
关键词:建筑节能;设计;自然通风;方式
当前,随着我国经济的迅猛发展,建筑能耗增长迅猛,建筑能耗一般包括采暖、空调、热水供应、照明、家用电器等方面的能耗,其中采暖、空调能耗约占6O-70%。据2005年估算的数据显示,中国建筑用商品能源消耗已占全国商品能源消费总量的27.6%,接近发达国家的30%-4O%。我国是能源相对贫乏的国家,建筑节能迫在眉睫。而据专家估算,约2/3-3/4的建筑能耗可通过合理的措施节省下来,相对自然通风和机械辅助式自然通风两种模式,自然通风便是一项成熟而低廉的技术措施,在建筑设计中应充分、合理地加以使用。
一、现代住宅建筑设计对自然通风的重新认识
1.自然通风是一项传统的建筑防热技术,在世界各地的传统民居中,得到了广泛地应用。在湿热地区,人们看到的传统民居往往有这样的外表:建筑都有开阔的窗户:采用轻便的墙体;深远的挑檐;高高在上的顶棚并且设置有通风口:建筑往往架空,以避开地面的潮气和热气,采集更多的凉风......这样形象的背后,隐藏着劳动人民对利用自然通风技术的朴素观念。
2.自然通风是一种具有很大潜力的通风方式,是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。空调的产生,使人们可以主动地控制居住环境,而不是像以往一样被动的适应自然;空调的大量使用,使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天,迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下,全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下,把自然通风这一传统建筑生态技术重新引回现代建筑中,有着比以往更为重要的意义:自然通风不仅能够有效地实现室内环境的降温,还能够节约常规能源、减少环境污染,同时还能够极大地改善室内环境品质。
二、建筑节能设计自然通风方式
1.建筑体型与建筑群的布局。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。所以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。
2.围护结构开口的优化设计。房间的开口大小、相对位置等,直接影响到风速和进风量。进风口大,则流场大;进风口小,流速虽然增加,但是流场缩小。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.高大空间和架空空间的利用。高大空间建筑腔体在这里指能够对建筑内部环境起到调节作用的空间,包括:建筑的一些高大房间、中厅、边厅、楼梯间与通风井等。现代建筑师在创作中充分发挥了这一方法,从而实现了建筑的生态化。利用架空空间也可使建筑获得良好的自然通风。架空层的设置可考虑两种位置:一是设计在底层。我国傣族的竹楼就是利用底层架空来获得舒适室内环境的典范。二是设计在建筑高度的中部。由福斯特设计的法兰克福商业银行就是典型的例子,它共60层,其平面为弧线围成的三角形,中央为贯通全楼的中庭。三角形的每个边在若干个高度上都分别设有架空的空中花园,围绕中庭错落布置,与中庭一起共同组织气流,使整座楼的自然通风高达60%,被人们誉为“带有空中花园的能量搅拌器”。
4.屋顶的自然通风。屋顶除了作为整个建筑自然通风系统的一个组成部分,利用天窗、烟囱、风斗等构造为气流提供进出口外,本身也可以成为一个独立的通风系统。这种通风屋顶内部一般有一个空气间层,利用热压通风的原理使气流在空气间层中流动,以提高或降低屋顶内表面的温度,进而影响到室内空气温度。另外,屋顶的形状会影响室外风压,从而影响自然通风效果,在设计中可采用翼形屋顶以便形成高压区和低压区。
5.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,此时就越利于通风。
6.设置双层维护结构。双层维护结构是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术,被誉为“可呼吸的皮肤”。双层维护结构一般由双层玻璃或三层玻璃组成,在两层玻璃之间留有一定宽度的空隙形成空气夹层,并配有可调节的深色百页。在冬季,空气夹层和百页可以形成一个利用太阳能加热空气的装置,提高建筑外墙表面温度,有利于建筑的保温采暖;在夏季,则可以利用热压原理将热空气不断从夹层上部排出,达到降温的目的。对于高层建筑来说,直接对外开窗容易造成紊流,不易控制,而双层维护结构则能够很好的解决这一问题。
三、采用自然通风的经济效益和环境效益
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(新风),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。传统建筑对自然通风有很多值得借鉴的方法,而在我们现代的建筑设计中积极地考虑自然通风,并注意与地域建筑的有效结合,对于自然通风的合理利用、节约能源具有现实意义。
在当前生态环保意识日益加强的趋势下,全球各地不断涌现出充分利用自然通风的优秀建筑设计作品,这证明了自然通风在建筑设计中具有广阔的应用前景和实用价值。建筑师应该加强对生态建筑设计的研究和实践,正确处理人、建筑和环境之间的关系,在建筑设计中尽可能利用自然通风,降低能耗,减少污染,走符合可持续发展原则的建筑创作之路,不断为保护好我们的自然环境做出应用的贡献。
参考文献:
[1]方明和.现代城市建筑自然通风设计[J].建材与装饰,2012,(5).
[2]徐蓉.建筑设计中加强自然通风措施 探讨[J].中国科技纵横,2012,(3).
[3]郭清华,夏斐.烟囱效应在生态建筑中的应用[J].湖北:华中建筑,2011(06):80-82.