生態建筑中的自然通風調查分析與評估(二)

　　自然通風的另一原理是利用建筑內部空氣的熱壓差——即通常講的“煙囪效應”——來實現建筑的自然通風。利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設排風口可將污濁的熱空氣從室內排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸人。熱壓作用與進、出風口的高差和室內外的溫差有關，室內外溫差和進、出風口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設計中，可利用建筑物內部貫穿多層的豎向空腔- - 如樓梯間、中庭、拔風井等滿足進排風口的高差要求，并在頂部設置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風的目的。9個研究用房沿一個長約300 m的西向臨湖“拱廊”依次排列。“拱廊”是一個設有商店和咖啡館的公共場所，高三層，外側為傾斜的玻璃墻面，在走廊中人們可以俯瞰整個湖泊。“拱廊”的正面安裝可隨季節變化而自由調節的隔熱玻璃。在冬季，可將低處的擋板關閉，這樣，拱廊便成為一個溫室，有利于節約采暖能耗;在夏季，可將擋板滑向上方，就像是大型的上下推拉窗。這樣，經過水面冷卻的冷空氣便可從玻璃墻面下部吹人“拱廊”內部，而室內的熱空氣則由玻璃墻面與屋頂的接合處縫隙中排出。除此以外，地板下還設有調節室溫的水冷系統，調節過程中被熱空氣加熱的水在晚間則可向室內補充熱能。

（三）風壓與熱壓相結合實現自然通風��

　　在建筑的自然通風設計中，風壓通風與熱壓通風往往是互為補充、密不可分的。一般來說，在建筑進深較小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位則多利用熱壓來達到通風效果。��

（四）機械輔助式自然通風��

　　在一些大型建筑中，由于通風路徑較長，流動阻力較大，

　　單純依靠自然風壓與熱壓往往不足于實現自然通風。而對于空氣污染和噪聲污染比較嚴重的城市，直接的自然通風還會將室外污濁的空氣和噪聲帶人室內，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機械輔助式的自然通風系統。��

（五）雙層維護結構��

　　雙層維護結構是當今生態建筑中所普遍采用的一項先進技術，被譽為“可呼吸的皮膚”。雙層維護結構一般由雙層玻璃或三層玻璃組成，在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層，并配有可調節的深色百頁。在冬季，空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置，提高建筑外墻表面溫度，有利于建筑的保溫采暖;在夏季，則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出，達到降溫的目的。對于高層建筑來說，直接對外開窗容易造成紊流，不易控制，而雙層維護結構則能夠很好的解決這一問題.

5 工程實例  諾丁漢大學

低能耗的通風系統

建筑背面樓梯頂上都有一個機械通風系統，形狀像似一個斗篷帽子。專門用來處理室內氣流通風的。原來建筑師打算用自然通風系統，可是考證發現自然風并不能有效地建筑教學區，于是采用了機械系統。盡管建筑在全年大多數時間內都在運行這個系統，但是通過制動控制系統在一些日子內通過打開南邊的玻璃和熱壓效應可以得到良好的自然通風效果。

6、生態建筑中自然通風設計與節能

生態建筑中的自然通風不僅能提供新鮮、清潔的自然空氣 ,帶走潮濕污濁的空氣,有利于人體的生理和心理健康,減少使用空調的負面影響,同時降溫通風還可以在不消耗不可再生能源情況下降低室內溫度,改善室內熱環境,有效地減少空調耗電量,做到建筑節能。生態建筑中主要通過對建筑物的屋頂窗戶、地板等建筑構件上的優化設計來增強自然通風的效果。

（一）　屋頂的自然通風設計與節能屋頂除了作為整個建筑自然通風系統的一個組成部分,利用天窗、煙囪、風斗等構造為氣流提供進出口外,本身也可以稱為一個獨立的通風系統。首先,屋頂的形狀和高度影響室外風壓,采用翼形屋頂可以形成自然風的高壓區和低壓區,增強自然通風的效果;其次通風屋頂內部設有空氣間層,利用熱壓通風原理使氣流在空氣間層中流動,以提高或降低屋頂內表面的溫度。例如,建筑師赫爾佐格在改造德國慕尼黑的一個倉庫時,在室內加建了一層包裹住整個屋頂及大部分外墻內表面的薄膜 ,使薄膜和原有外圍護結構間的空氣成為一道阻熱層,起到了保溫和熱緩沖的作用。在屋頂上分別設置連通空氣 阻熱層和室內空氣的風帽,使屋頂可以自由地選擇機械通風,也可以通過室內自然通風或空氣阻熱層內通風中的某一種或多種通風模式來調節室內氣候。

（二）窗戶的自然通風與節能

   建筑中的自然通風設計通常是以窗戶來充當風口 ,窗戶的形式、面積大小及安裝位置等都會影響通風效率、室內氣流組織和室內熱舒適。窗戶的通風系數隨著開口面積、窗戶類型和室內外溫差的變化而變化 , Per Heiselberg等人研究了不同類型窗戶的通風特性 ,認為對單側通風或貫流通風以及熱壓驅動的自然通風來說 ,在冬季最好選擇底懸式窗戶 ,在夏季最好選擇側懸式窗戶例如 ,倫佐・皮亞諾設計的位于南太平洋島國的文化中心 ,就是通過百葉的開合和不同方向上百葉的配合來控制室內氣流 ,從而實現完全被動式的自然通風 ,達到節約能源 ,減少污染的目的。

（三）地板的自然通風與節能

美國在上世紀 90年代 ,對其封閉的節能建筑進行改造 ,大約有 60%的建筑增加了建筑通風設施 ,將房間上部通風改為地板通風。采取地板通風 ,新鮮空氣從地板的進氣口上來 ,溫度比較低 ,人在房間里活動 ,新風就圍繞著人體 (熱源 ) ,不僅提供新鮮的室外空氣,還增加體內散熱及防止由皮膚潮濕引起的不適。

4、結語

自然通風已經成為生態建筑中的一項重要內容，越來越多的被建筑師和居住者重視，它是一種具有很大潛力的通風方式，它具有節能、改善室內熱舒適和提高室內空氣品質的優點，但也受室外氣候，建筑周圍環境及建筑內部布局等因素的強烈影響，故其設計和控制很復雜計算流體力學和傳熱學的發展使工程師可以描繪出單體建筑、小區和房間內的空氣流動狀況，便于人們直觀，迅速的了解風流動狀況，便于人們直觀，迅速的了解風流動情況。隨著科學技術的發展，我們有理由相信，自然通風這種廉價、舒適健康的通風方式會在生態建筑中廣泛運用。

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