剖析建筑中自然通风技术.doc

剖析建筑中自然通风技术一、自然通风技术的原理及应用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。 通常意 义上的自然通风指的是通过有目的的开口， 产生空气流动。 这种 流动直接受建筑外表面的压力分布和不同开口特点的影响。 压力 分布是动力， 而各开口的特点则决定了流动阻力。 就自然通风而 言，建筑物内空气运动主要有两个原因： 风压以及室内外空气密 度差。这两种因素可以单独起作用，也可以共同起作用。通常认 为具有以下三大主要作用： （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。1、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。2 、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。二、自然通风的实现方法 1、风压作用下的自然通风。风的形成是由于大气中的压力 差。如果风在通道上遇到了障碍物，如树和建筑物，就会产生能 量的转换。动压力转变为静压力，于是迎风面上产生正压（ 约为风速动压力的 0.5-0.8 倍） ，而背风面上产生负压 （ 约为风速动压 力的 0.3?0.4 倍） 。由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从 迎风面的窗缝和其他空隙流入室内， 而室内空气则从背风面孔口 排出，就形成了全面换气的风压自然通风。 某一建筑物周围风压 与该建筑的几何形状、 建筑相对于风向的方位、 风速和建筑周围 的自然地形有关。2 、热压作用下的自然通风。 热压是室内外空气的温度差引 起的，这就是所谓的“烟囱效应”。由于温度差的存在，室内外 密度差产生， 沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。 如果室 内温度高于室外， 建筑物的上部将会有较高的压力， 而下部存在 较低的压力。当这些位置存在孔口时， 空气通过较低的开口进入， 从上部流出。如果，室内温度低于室外温度，气流方向相反。热 压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。 而 在实际中，建筑师们多采用烟囱、通风塔、天井中庭等形式，为 自然通风的利用提供有利的条件， 使得建筑物能够具有良好的通 风效果。3 、风压和热压共同作用下的自然通风。 在实际建筑中的自 然通风是风压和热压共同作用的结果，只是各自的作用有强有 弱。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因 素的影响， 风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。 因此 建筑师要充分考虑各种因素， 使风压和热压作用相互补充， 密切 配合使用，实现建筑物的有效自然通风。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。该系统有一套完整的空气循环通道， 辅以符合生态思想的空 气处理手段 （如土壤预冷、预热、深井水换热等 ） ，并借助一定的 机械方式加速室内通风。三、自然通风在住宅设计中的运用 影响自然通风的因素对于建筑本身而言，有建筑物的高度、 进深、长度和迎风方位；对于建筑群体而言，有建筑的间距、排 列组合方式和建筑群体的迎风方位； 对于住宅区规划而言， 有住 宅区的合理选址以及住宅区道路、绿地、水面的合理布局等，以 便达到最佳的通风效果。以下就几方面加以说明。1、建筑物的朝向。要确定建筑物的朝向，不但要了解当地 日照量较多的方向， 还要了解当地风的相关特性， 包括冬季和夏季主导风的方向、 速度以及风的温度。 每一个地区有自己风的特 点，由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上， 因此， 在选择建筑物朝向时，应尽量使建筑主立面朝向夏季主导风向， 而侧立面对着冬季主导风向； 南向是太阳辐射量最多的方向， 加 之我国大部分地区夏季主导风向都是南或南偏东， 故无论从改善 夏季自然通风、调节房间热环境，还是从减少冬季、夏季的房间 采暖空调负荷的角度来讲， 南向都是建筑物朝向最好的选择。 而 且选择南向这样的朝向也有利于避免东、 西晒，两者都可以兼顾。 对于那些朝向不够理想的建筑， 就应采取有效措施妥善解决上述 两方面问题。2、建筑物的间距。建筑物南北向日照间距较小时，前排建 筑遮挡后排建筑，风压小，通风效果差；反之，建筑日照间距较 大时，后排建筑的风压较强，自然通风效果愈好。所以在住宅组 团设计中，加大部分住宅楼的间距，形成组团绿地，对改善绿地 下风侧住宅的自然通风， 有较好的效果， 同时还能为人们提供良 好的休息和交流的场所。同时在条件许可的时候， 尽量加大山墙的间距。 因为室外气 流吹过呈行列式布局的建筑群时， 在建筑物的山墙之间将形成一 条空气射流。 当采用错列式布置方式， 可以利用住宅山墙间的空 气射流，改善下风方向住宅和自然通风，效果显著。山墙间距的 大小，取决于住宅间距。住宅间距越大，山墙的间距也应越大， 以便使足够的空气射流能吹到后排住宅上。 过小的住宅楼山墙间距，对消防、绿化和道路交通有不利的影响。3、建筑群的布局。建筑群的布置和自然通风的关系，可以 从平面和空间两个方面来考虑。 本文主要从平面规划的角度来分 析，建筑群的布局有行列式、周边式和散点式。行列式是最基本 的建筑群布局， 是条式单元住宅或联排式住宅按一定朝向和合理 间距成排布置的方式，其布局包含并列式，错列式和斜列式；并 列式布局发生错动，从而形成错列式和斜列式以及周边式的布 局。并列式的建筑布局虽然由于建筑群内部的流场因风向投射 角不同而有很大变化， 但总体说来受风面较小； 错列和斜列可使 风从斜向导入建筑群内部， 下风向的建筑受风面大一些， 风场分 布较合理 , 所以通风好。周边式住宅建筑沿街坊或院落周边布置的形式， 这种布置形 式形成封闭或半封闭的内院空间， 风的投射面非常小， 风很难导 入，这种布置方式只适于冬季寒冷地区； 散点式住宅布局包括低 层独院式住宅， 多层点式及高层塔式住宅布局， 散点式住宅自成 组团或围绕住宅组团中心建筑、 公共绿地、 水面有规律地或自由 布置，通风效果好 .四、结束语21 世纪是环保的世纪 , 是可持续发展的世纪。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。 而通风 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。所以要关注自然通风技术，更要注意把这一传统的技术与当地的地理 气候特征和气候因素等相结合，提出多层次的、全面的、适宜的 建筑技术，体现“气候决定建筑”的设计理念。