低能耗建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)摘要簡(jiǎn)述了用空調(diào)系統(tǒng)來(lái)代替自然通風(fēng)(1).doc

低能耗建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)摘要：簡(jiǎn)述了用空調(diào)系統(tǒng)來(lái)代替自然通風(fēng)的代價(jià)，分析了自然通風(fēng)的原理和作用，從單側(cè)通風(fēng)、穿堂風(fēng)、煙囪效應(yīng)與反煙囪效應(yīng)等方面，研究了自然通風(fēng)的主要途徑和設(shè)計(jì)方法，以使其成為被動(dòng)式、低能耗建筑物整體方案中不可或缺的一部分。關(guān)鍵詞：自然通風(fēng)，低能耗，建筑設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)TU8343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A近年來(lái)，全球環(huán)境的惡化和工業(yè)化革命后新技術(shù)的發(fā)展，使人們對(duì)人類發(fā)展與環(huán)境關(guān)系的反思，保護(hù)生態(tài)愈來(lái)愈成為時(shí)代的主題之一。就我國(guó)目前的國(guó)力而言，普遍采用高新技術(shù)建造生態(tài)建筑是不現(xiàn)實(shí)的，可以從某些基本功能人手，使用適宜技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)、功能和環(huán)境之間找到平衡點(diǎn)，將建筑設(shè)計(jì)得既符合可持續(xù)發(fā)展的要求，又符合我國(guó)現(xiàn)階段的國(guó)情國(guó)力?，F(xiàn)在建筑師和業(yè)主都意識(shí)到用空調(diào)系統(tǒng)來(lái)代替自然通風(fēng)所付出的巨大代價(jià)。1)昂貴的空調(diào)系統(tǒng)安裝費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用；2)由于使用空調(diào)而增加的co2排放量；3)氟利昂(CF)排放量的增加。于是，如何減少空調(diào)系統(tǒng)的使用，通過建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化通風(fēng)策略，從而減小能耗，降低污染，成為人們研究的主要課題之一。1 自然通風(fēng)的原理和作用11 自然通風(fēng)的原理自然通風(fēng)的動(dòng)力是風(fēng)和溫度。冷空氣比熱空氣密度大，結(jié)果冷空氣較重，向凹地下沉；熱空氣較輕，向上升騰。另外，氣流也受壓差的影響。氣流通常從正壓區(qū)流向負(fù)壓區(qū)，氣流在流動(dòng)途中如遇到障礙物則會(huì)引起氣流的聚集，從而在迎風(fēng)側(cè)形成氣流正壓區(qū)。同樣在背風(fēng)側(cè)形成負(fù)壓區(qū)，此時(shí)氣流的速度和方向取決于障礙物的形狀及壓差的大小。隨著氣流截面積的減小，空氣速度則會(huì)增大，反之亦然。作用在建筑上的風(fēng)壓大小取決于風(fēng)向、風(fēng)速和建筑物的形狀。室內(nèi)外的溫度不同會(huì)引起空氣密度的差異，產(chǎn)生壓力差。因此，對(duì)于每一個(gè)建筑洞I=1來(lái)說，風(fēng)壓和熱壓的作用是不能直接疊加的，常常被各種不同的氣流阻力相平衡。12 自然通風(fēng)的作用1)提供新鮮空氣。空調(diào)造成的“恒溫環(huán)境”使人體抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)病”。建筑物中需要新鮮空氣來(lái)提供充足的氧氣，沖淡氣味，尤其是稀釋新陳代謝產(chǎn)生的CO ，有利于人的生理和心理健康。2)生理降溫。通過空氣的流動(dòng)，可以提高建筑物中人體汗液的蒸發(fā)速度。在25 35之間，空氣的對(duì)流降溫是人體調(diào)節(jié)舒適度的重要途徑。3)建筑物的夜間降溫。夜晚，用室外相對(duì)溫度較低的空氣替換室內(nèi)相對(duì)溫度較高的空氣，使建筑物降溫，以減輕白天的冷負(fù)荷。2 自然通風(fēng)的主要途徑和設(shè)計(jì)方法21 單側(cè)通風(fēng)單側(cè)通風(fēng)的開I=1在房間的同一側(cè)，另一側(cè)是關(guān)閉的門，它是自然通風(fēng)中最簡(jiǎn)單的一種形式，局限于房間的通風(fēng)?？諝獾慕粨Q是通過風(fēng)的湍流、外部的洞口和外部氣流的相互作用來(lái)完成的。因此，單側(cè)式局部通風(fēng)的驅(qū)動(dòng)力甚小，而且變化大。22 穿堂風(fēng)3 管網(wǎng)管理工作中宜采取的措施和制度為了減小由于管材選擇不當(dāng)對(duì)管內(nèi)水質(zhì)的影響，減輕管道內(nèi)壁的腐蝕，應(yīng)盡量采取一些措施：1)新管線投產(chǎn)和舊管線檢修或換管后的沖洗、消毒制度。2)管內(nèi)“死水區(qū)”和管線終端等部位的定期放水，沖洗制度。3)管內(nèi)定期進(jìn)行清管、刮管、除垢和襯涂的工作制度。4)管線全面尋查和管道檢漏及修理工作。5)對(duì)老住宅的老管還應(yīng)進(jìn)行全面檢查和規(guī)劃更新改造工作。更新時(shí)應(yīng)采用新產(chǎn)品、高質(zhì)量的管材。6)為確保居住區(qū)居民用水水質(zhì)要求，如果二次污染細(xì)菌等指標(biāo)問題較嚴(yán)重，小區(qū)加壓站應(yīng)采用二次消毒措施。221 原理當(dāng)空氣從房間一側(cè)開口進(jìn)入，從另一側(cè)開口流出時(shí)形成穿堂風(fēng)。穿堂風(fēng)取決于建筑相對(duì)面開口是否充分打開。進(jìn)氣窗和出氣窗之間的風(fēng)壓差大，房屋內(nèi)部空氣流動(dòng)阻力小，才能保證通風(fēng)流暢。房屋在通風(fēng)方向的進(jìn)深不能太大，一般最大有效進(jìn)深大約為層高的5倍。此時(shí)驅(qū)動(dòng)力主要是風(fēng)壓，但只要在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口間有明顯的高差，熱壓也有較明顯的作用。大進(jìn)深建筑的通風(fēng)效果受內(nèi)部隔斷和障礙物的影響，阻礙氣流的運(yùn)動(dòng)。222 設(shè)計(jì)方法1)總體規(guī)劃中的通風(fēng)設(shè)計(jì)。間距與通風(fēng)的關(guān)系如下：為使建筑群每一幢房屋都能較好地獲得自然通風(fēng)，建筑物宜與主導(dǎo)風(fēng)向呈30。45。角，并采用前后錯(cuò)列、斜列、前低后高、前疏后密等布局措施，使整個(gè)建筑群都受益。建筑物的間距、屋頂坡度都對(duì)風(fēng)向和漩渦風(fēng)的產(chǎn)生及正負(fù)風(fēng)壓值的大小有著直接的影響。建筑物越長(zhǎng)、越高，進(jìn)深越小，其背風(fēng)面產(chǎn)生的渦流區(qū)越大，流場(chǎng)越紊亂，對(duì)減少風(fēng)速、風(fēng)壓有利。建筑的迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓，側(cè)面產(chǎn)生負(fù)壓，背面產(chǎn)生渦流，有氣壓差存在就會(huì)產(chǎn)生空氣流動(dòng)，根據(jù)地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)計(jì)合理的間距，為建筑組織良好的自然通風(fēng)提供了可行性。2)開口的設(shè)計(jì)。自然通風(fēng)通過建筑物的開口流入或者流出，則建筑物開口的優(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。a開口的大小存在一個(gè)優(yōu)化組合的問題。房間開口尺寸的大小，直接影響著風(fēng)速和進(jìn)氣量，開口大，則氣流場(chǎng)較大?？s小開口面積，流速雖然相對(duì)增加，但氣流場(chǎng)縮小。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)開口寬度為開間寬度的1323，開口面積為地板面積的1520時(shí)，通風(fēng)效率最佳。b開口的開啟方式應(yīng)靈活。在氣流穿過一個(gè)空間時(shí)要提供盡可能多的靈活性，特別要確保熱空氣在房間頂部時(shí)可以放出去，又能把新鮮空氣從底部引進(jìn)來(lái)，這樣就會(huì)因該空間內(nèi)的熱量的分層作用給室內(nèi)空氣流動(dòng)提供動(dòng)力。氣流的方向可以通過對(duì)中懸窗、豎轉(zhuǎn)窗及平開窗窗扇角度的改變來(lái)調(diào)節(jié)。C開口的相對(duì)位置也會(huì)直接影響氣流路線。建議將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于地面上方1 m2 m處，可以確保氣流經(jīng)過使用者頭部區(qū)域。還可以通過固定在墻體上的構(gòu)件或窗戶上的百葉來(lái)控制氣流的強(qiáng)度和流場(chǎng)分布。23 煙囪效應(yīng)與反煙囪效應(yīng)231 原理煙囪效應(yīng)與反煙囪效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是熱壓產(chǎn)生的通風(fēng)。煙囪效應(yīng)是煙囪內(nèi)的空氣被加熱，溫度高于外界溫度，用室外的冷空氣代替原來(lái)的熱空氣。而反煙囪效應(yīng)是從室外吸入熱空氣，與煙囪內(nèi)的冷空氣交換，通常應(yīng)用在炎熱地區(qū)無(wú)風(fēng)的早晨。煙囪越高，頂部與底部之間的溫度、壓力差越大，頂部通風(fēng)口周圍的空氣速度就越大，這就增大了煙囪內(nèi)空氣的流動(dòng)速度。232 設(shè)計(jì)方法1)拔風(fēng)煙囪。主要功能是為了通風(fēng)，尺寸大小僅為了迎合壓降的需要。煙囪可以作為采光井、太陽(yáng)吸收器等。煙囪可以是一個(gè)單獨(dú)的煙囪，也可以是圍繞建筑的幾個(gè)小煙囪。如果建筑朝向繁華的街道，則可以把入風(fēng)口放置在遠(yuǎn)離噪聲和污染源的地方，而把煙囪放置在靠近街道側(cè)。太陽(yáng)煙囪是吸收太陽(yáng)的熱來(lái)增強(qiáng)熱壓。通常使太陽(yáng)煙囪外表面(結(jié)合玻璃成分)位于建筑向陽(yáng)面，這樣易于得到太陽(yáng)輻射產(chǎn)生自然對(duì)流，使空氣從建筑內(nèi)流人煙囪底部，而由煙囪頂部排出，外界空氣進(jìn)入建筑中替換滯留的空氣。為了用風(fēng)壓來(lái)加強(qiáng)煙囪效應(yīng)，煙囪的出口應(yīng)位于負(fù)壓區(qū)，這樣可以避免產(chǎn)生倒灌氣流。2)雙層圍護(hù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于高層建筑，直接開窗通風(fēng)容易造成紊流，不易控制，可以利用兩層玻璃作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，玻璃之間留有一定寬度的通風(fēng)道并配有可調(diào)節(jié)的百葉。冬季，雙層玻璃之間形成陽(yáng)光溫室，增加了建筑內(nèi)表面的溫度，有利于節(jié)約采暖。夏季，中午利用煙囪效應(yīng)對(duì)通風(fēng)道進(jìn)行通風(fēng)，使玻璃之間的熱空氣不斷被排走，達(dá)到降溫的目的；早晨利用反煙囪效應(yīng)，使室內(nèi)獲得舒適的空氣流動(dòng)。24 其他設(shè)計(jì)方法 ，241 太陽(yáng)能的應(yīng)用被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)與建筑通風(fēng)是密不可分的，它的原理類似于機(jī)械輔助式自然通風(fēng)。冬季利用機(jī)械裝置將位于屋頂太陽(yáng)能集熱器中的熱空氣引至地板處，并通過氣孔進(jìn)入室內(nèi)，利用熱壓原理在房間內(nèi)的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能采暖的目的。夏季夜晚利用天空輻射使太陽(yáng)能集熱器迅速冷卻，并將集熱氣中的冷空氣吸入室內(nèi)，達(dá)到夜間通風(fēng)降溫的目的。242 地冷的應(yīng)用從地表每下降1 m，土壤的溫度就會(huì)下降1左右。因此，如果不能在建筑物中修建深的地下室，還可以使空氣在穿過地下的粘土管中得到降溫。直徑為300 mm-600 mm，埋深為3 m10 m的粘土管形成一個(gè)環(huán)路吸取來(lái)自外部或內(nèi)部花園的空氣使它穿過深埋的水井，或者只是穿過地表，則來(lái)自環(huán)路的空氣至少比周圍的空氣低5。3 結(jié)語(yǔ)與其他相對(duì)復(fù)雜、