談建築中自然通風技術的作用原理 一

2023-02-13 18:00:02 字數 2756 閱讀 2781

摘要]本文首先介紹了建築中自然通風技術的作用原理,指出了自然通風的經濟效益和環境效益,進而論證了在建築設計中如何實現自然通風,提出自然通風這項傳統的技術要與建築所處地域的自然地理氣候特徵相適應,並輔以例項分析了自然通風與地域氣候的完美結合。旨在引起在地域建築設計中對自然通風傳統適宜技術的重視。

關鍵詞]自然通風機理效益地域建築設計

長久以來,自然通風做為一項傳統的建築防熱技術,在世界各地的傳統民居中,得到了廣泛的應用。在濕熱地區,人們看到的傳統民居往往有這樣的外表:建築都有開闊的窗戶;採用輕便的牆體;深遠的挑簷;高高在上的頂棚並且設定有通風口;建築往往架空,以避開地面的潮氣和熱氣,採集更多的涼風——這樣形象的背後,隱藏著勞動人民對利用自然通風技術的樸素觀念。

自然通風是一種具有很大潛力的通風方式,是人類歷史上長期賴以調節室內環境的原始手段。

空調的產生,使人們可以主動地控制居住環境,而不是象以往一樣被動地適應自然;空調的大量使用,使人們漸漸淡化了對自然通風的應用。而在空調技術得以普及的今天,迫於節約能源、保持良好的室內空氣質量的雙重壓力下,全球的科學家不得不重新審視自然通風這一傳統技術。在這樣的背景下,把自然通風這種傳統建築生態技術重新引回現代建築中,有著比以往更為重要的意義。

1.自然通風的理論機理

通常意義上的自然通風指的是通過有目的的開口,產生空氣流動。這種流動直接受建築外表面的壓力分布和不同開口特點的影響。壓力分布是動力,而各開口的特點則決定了流動阻力。

就自然通風而言,建築物內空氣運動主要有兩個原因:風壓以及室內外空氣密度差。這兩種因素可以單獨起作用,也可以共同起作用。

1.1風壓作用下的自然通風

風的形成是由於大氣中的壓力差。如果風在通道上遇到了障礙物,如樹和建築物,就會產生能量的轉換。動壓力轉變為靜壓力,於是迎風面上產生正壓(約為風速動壓力的0.

5-0.8倍),而背風面上產生負壓(約為風速動壓力的0.3—0.

4倍)。由於經過建築物而出現的壓力差促使空氣從迎風面的窗縫和其他空隙流入室內,而室內空氣則從背風面孔口排出,就形成了全面換氣的風壓自然通風。某一建築物周圍風壓與該建築的幾何形狀、建築相對於風向的方位、風速和建築周圍的自然地形有關。

1.2熱壓作用下的自然通風

熱壓是室內外空氣的溫度差引起的,這就是所謂的「煙囪效應」。由於溫度差的存在,室內外密度差產生,沿著建築物牆面的垂直方向出現壓力梯度。如果室內溫度高於室外,建築物的上部將會有較高的壓力,而下部存在較低的壓力。

當這些位置存在孔口時,空氣通過較低的開口進入,從上部流出。如果,室內溫度低於室外溫度,氣流方向相反。熱壓的大小取決於兩個開口處的高度差和室內外的空氣密度差。

而在實際中,建築師們多採用煙囪、通風塔、天井中庭等形式,為自然通風的利用提供有利的條件,使得建築物能夠具有良好的通風效果。

1.3風壓和熱壓共同作用下的自然通風

在實際建築中的自然通風是風壓和熱壓共同作用的結果,只是各自的作用有強有弱。由於風壓受到天氣、室外風向、建築物形狀、周圍環境等因素的影響,風壓與熱壓共同作用時並不是簡單的線性疊加。因此建築師要充分考慮各種因素,使風壓和熱壓作用相互補充,密切配合使用,實現建築物的有效自然通風。

1.4機械輔助式自然通風

在一些大型建築中,由於通風路徑較長,流動阻力較大,,單純依靠自然風壓與熱壓往往不足以實現自然通風。而對於空氣汙染和雜訊汙染比較嚴重的城市,直接的自然通風還會將室外汙濁的空氣和雜訊帶入室內,不利於人體健康。在這種情況下,常常採用一種機械輔助式的自然通風系統。

該系統有一套完整的空氣迴圈通道,輔以符合生態思想的空氣處理手段(如土壤預冷、預熱、深井水換熱等),並借助一定的機械方式加速室內通風。

2.採用自然通風的的經濟效益和環境效益

自然通風是當今建築普遍採取的一項改革建築熱環境、節約空調能耗的技術,採用自然通風方式的根本目的就是取代(或部分取代)空調製冷系統。而這一取代過程有兩點至關重要的意義:一是實現有效被動式製冷,當室外空氣溫濕度較低時自然通風可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內溫度,帶走潮濕氣體,達到人體熱舒適,即使室外空氣溫濕度超過舒適區,需要消耗能源進行降溫降濕處理,也可以利用自然通風輸送處理後的新風,而省去風機能耗,且無雜訊。

這有利於減少能耗、降低汙染,符合可持續發展的思想。二是可以提供新鮮、清潔的自然空氣(新風),有利於人的生理和心理健康。室內空氣質量的低劣在很大程度上是由於缺少充足的新風。

空調所造成的恆溫環境也使得人體抵抗力下降,引發各種「空調病」。而自然通風可以排除室內汙濁的空氣,同時還有利於滿足人和大自然交往的心理需求。3.

建築設計中自然通風的實現及例項分析

傳統建築對自然通風有很多值得借鑑的方法,而在我們現代的建築設計中積極地考慮自然通風,並注意與地域建築的有效結合,對於自然通風的合理利用、節約能源具有現實意義。

3.1建築體型與建築群的布局的設計

建築群的布局對自然通風的影響效果很大。考慮單體建築得熱與防止太陽過度輻射的同時,應該盡量使建築的法線與夏季主導風向一致;然而對於建築群體,若風沿著法線吹向建築,會在背風面形成很大的漩渦區,對後排建築的通風不利。在建築設計中要綜合考慮這兩方面的利弊,根據風向投射角(風向與房屋外牆面法線的夾角)對室內風速的影響來決定合理的建築間距,同時也可以結合建築群體布局的改變以達到縮小間距的目的。

由於前幢建築對後幢建築通風的影響,因此在單體設計中還應該結合總體的情況對建築的體型,包括高度、進深、面寬乃至形狀等實行一定的控制。

3.2維護結構開口的設計

建築物開口的優化配置以及開口的尺寸、窗戶的型式和開啟方式,窗牆面積比等的合理設計,直接影響著建築物內部的空氣流動以及通風效果。根據測定,當開口寬度為開間寬度的1/3~2/3時,開口大小為地板總面積的15%-25%時,通風效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起著決定作用。

進風口與出風口宜相對錯開布置,這樣可以使氣流在室內改變方向,使室內氣流更均勻,通風效果更好。

自然通風技術的作用原理

談建築中自然通風技術的作用原理 摘要 本文首先介紹了建築中自然通風技術的作用原理,指出了自然通風的經濟效益和環境效益,進而論證了在建築設計中如何實現自然通風,提出自然通風這項傳統的技術要與建築所處地域的自然地理氣候特徵相適應,並輔以例項分析了自然通風與地域氣候的完美結合。旨在引起在地域建築設計中對自...

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