袁景玉 高 銓 關(guān)高慶 吳 克

（河北工業(yè)大學(xué)，中國 天津 300401）

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科技技術(shù)不斷進(jìn)行革新，人們對(duì)建筑的舒適度提出了更高的要求，人們開始越來越多的采用機(jī)械設(shè)備來提高建筑的使用品質(zhì)。但是在全球能源危機(jī)意識(shí)逐漸深入人心時(shí)，人們意識(shí)到，單純的利用機(jī)械設(shè)備改善人居環(huán)境，是行不通的。人們將目光投向了被動(dòng)式建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)。在自然通風(fēng)方面，人們的觀念逐漸改變，更多的采用自然通風(fēng)技術(shù)取代（或部分取代）空調(diào)制冷系統(tǒng)。

1 自然通風(fēng)重要性

自然通風(fēng)是當(dāng)今建筑普遍采取的一項(xiàng)改革建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的技術(shù)，采用自然通風(fēng)方式的根本目的就是：一是實(shí)現(xiàn)有效被動(dòng)式制冷，當(dāng)室外空氣溫濕度較低時(shí)自然通風(fēng)可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕氣體，達(dá)到人體熱舒適，即使室外空氣溫濕度超過舒適區(qū)，需要消耗能源進(jìn)行降溫降濕處理，也可以利用自然通風(fēng)輸送處理后的新風(fēng)，而省去風(fēng)機(jī)能耗，且無噪聲。這有利于減少能耗、降低污染，符合可持續(xù)發(fā)展的思想。二是可以提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人的生理和心理健康。室內(nèi)空氣品質(zhì)的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新風(fēng)。空調(diào)所造成的恒溫環(huán)境也使得人體抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)病”。

2 自然通風(fēng)技術(shù)形式

2．1 建筑體型與建筑群的布局的設(shè)計(jì)

建筑群的布局對(duì)自然通風(fēng)的影響效果很大。對(duì)于建筑群體，若風(fēng)沿著法線吹向建筑，會(huì)在背風(fēng)面形成很大的漩渦區(qū)，對(duì)后排建筑的通風(fēng)不利。在建筑設(shè)計(jì)中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據(jù)風(fēng)向投射角對(duì)室內(nèi)風(fēng)速的影響來決定合理的建筑間距。由于前后建筑通風(fēng)的影響，因此在單體設(shè)計(jì)中還應(yīng)該結(jié)合總體的情況對(duì)建筑的體型，包括高度、進(jìn)深、面寬乃至形狀等實(shí)行一定的控制。

2．2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)開口的設(shè)計(jì)

建筑物開口的優(yōu)化配置以及開口的尺寸、窗戶的形式和開啟方式、窗墻面積比等的合理設(shè)計(jì)，直接影響著建筑物內(nèi)部的空氣流動(dòng)以及通風(fēng)效果。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)開口寬度為開間寬度的1/3～2/3時(shí)，開口大小為地板總面積的15%～25%時(shí)，通風(fēng)效果最佳。開口的相對(duì)位置對(duì)氣流路線起著決定作用。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜相對(duì)錯(cuò)開布置，這樣可以使氣流在室內(nèi)改變方向，使室內(nèi)氣流更均勻，通風(fēng)效果更好。

2．3 煙囪效應(yīng)

“煙囪”空間，又叫風(fēng)塔，是由垂直豎井和幾個(gè)風(fēng)口組成，在房間的排風(fēng)口末端安裝太陽能空氣加熱器以對(duì)從風(fēng)塔頂部進(jìn)入的空氣產(chǎn)生抽吸作用。風(fēng)塔由垂直豎井和風(fēng)斗組成。在通風(fēng)不暢的地區(qū)，可以利用高出屋面的風(fēng)斗，把上部的氣流引入建筑內(nèi)部，來加速建筑內(nèi)部的空氣流通。風(fēng)斗的開口應(yīng)該朝向主導(dǎo)風(fēng)向。在主導(dǎo)風(fēng)向不固定的地區(qū)，則可以設(shè)計(jì)多個(gè)朝向的風(fēng)斗，或者設(shè)計(jì)成可以隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)。

2．4 屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)

通風(fēng)隔熱屋面通常有以下兩種方式：a．在結(jié)構(gòu)層上部設(shè)置架空隔熱層。這種做法把通風(fēng)層設(shè)置在屋面結(jié)構(gòu)層上，利用中間的空氣間層帶走熱量，達(dá)到屋面降溫的目的，另外架空板還保護(hù)了屋面防水層。b．利用坡屋頂自身結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)層中間設(shè)置通風(fēng)隔熱層，也可得到較好的隔熱效果。

2．5 雙層玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)

雙層幕墻是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“會(huì)呼吸的皮膚”，它由內(nèi)外兩道幕墻組成。其通風(fēng)原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個(gè)空腔，空腔的兩端有可以控制的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。在冬季，關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口，雙層玻璃之間形成一個(gè)“陽光溫室”，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度；夏季，打開進(jìn)出風(fēng)口，利用“煙囪效應(yīng)”在空腔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，使玻璃之間的熱空氣不斷的被排走，達(dá)到降溫的目的。在節(jié)能上，雙層通風(fēng)幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻在采暖時(shí)節(jié)約能源42%～52%，在制冷時(shí)節(jié)約能源38%～60%，是解決建筑節(jié)能的一個(gè)新的方向。

3 煙囪效應(yīng)技術(shù)應(yīng)用案例

3．1 德國新國會(huì)大廈

大廈的自然通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分巧妙。議會(huì)大廳是通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口，設(shè)置在西門廊的廊檐部位。新鮮空氣被引入后經(jīng)過大廳地板下的風(fēng)道及設(shè)置在座位下的風(fēng)口結(jié)構(gòu)低速而均勻地散發(fā)到大廳內(nèi)，然后再從穹頂內(nèi)倒錐體的中空部分排出至外。倒錐體實(shí)際上在此體現(xiàn)了拔氣煙囪的功能，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)形成了極為合理的氣流循環(huán)通路。大廈的側(cè)窗均為雙層窗設(shè)計(jì)，外層為防衛(wèi)性的層壓玻璃，內(nèi)層為隔熱玻璃，兩層之間還設(shè)有遮陽裝置。雙層窗的外窗可以滿足保安要求，而內(nèi)層窗則可以隨時(shí)打開。側(cè)窗的通風(fēng)既可自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以由人工控制實(shí)現(xiàn)。大廈的大部分房間可以獲得自然通風(fēng)，新鮮空氣的換氣頻率可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，每小時(shí)可以達(dá)到1～5次。

3．2 英國諾丁漢大學(xué)朱比麗分校

朱比麗校園設(shè)計(jì)所采用的通風(fēng)策略是熱回收低壓機(jī)械式自然通風(fēng)。它是一種混合系統(tǒng)，即在充分利用自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上輔以有效的機(jī)械通風(fēng)裝置。 “集熱片”與“風(fēng)塔”這一通風(fēng)系統(tǒng)的使用在建筑上表現(xiàn)為兩個(gè)明顯的特征，一個(gè)是25毫米乘以125毫米見方的太陽能集熱片，它們被集成在中庭屋頂?shù)?毫米厚的吸熱強(qiáng)化玻璃中，用于提供驅(qū)動(dòng)機(jī)械通風(fēng)扇的能源，同時(shí)它們起到一定的遮陽作用。另一個(gè)是“風(fēng)塔”，其主體為樓梯間在頂部是集成的機(jī)械抽風(fēng)和熱回收裝置，在建筑外部呈造型獨(dú)特的金屬“風(fēng)斗”，通過其旋轉(zhuǎn)以確保排出氣流總是朝下風(fēng)向，從而形成最大的正負(fù)壓差，加強(qiáng)抽風(fēng)效果。據(jù)觀測(cè)，通過使用這一裝置所節(jié)省的能耗不到風(fēng)扇耗能的百分之一，但它們被認(rèn)為在樹立生態(tài)建筑標(biāo)識(shí)性上有著更高的價(jià)值。

3．3 英國貝丁頓零能耗社區(qū)

建筑采用了自然通風(fēng)系統(tǒng)來使通風(fēng)能耗最小化。經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的“風(fēng)帽”可隨風(fēng)向的改變而轉(zhuǎn)動(dòng)，利用風(fēng)壓給建筑內(nèi)部提供新鮮空氣，同時(shí)排出室內(nèi)的污濁空氣。 而“風(fēng)帽”中的熱交換模塊利用廢氣中的熱量來預(yù)熱室外寒冷的新鮮空氣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，最多有70%的通風(fēng)熱損失可以在此熱交換過程中挽回。

4 結(jié)語

通風(fēng)是建筑的基本功能之一，是一個(gè)古老而常新的話題。降低建筑能耗，使建筑的人工環(huán)境與自然環(huán)境達(dá)到動(dòng)態(tài)的平衡，將是建筑在滿足了基本的使用功能和美學(xué)要求后應(yīng)追求的更高目標(biāo)。

自然通風(fēng)技術(shù)不但能降低室內(nèi)溫度、帶走潮氣、達(dá)到人體熱舒適，還能提供新風(fēng)，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。通過合理的設(shè)計(jì)，有效地利用自然通風(fēng)解決室內(nèi)熱舒適性和空氣質(zhì)量問題，不增加投資就能營造一個(gè)健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。

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