生態(tài)建筑通風(fēng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上自然通風(fēng)在建筑中應(yīng)用的案例分析摘要：自然通風(fēng)是建筑節(jié)能的一種有效手段，對(duì)于降低能耗，提高室內(nèi)舒適度都有著非常重要的作用。本文通過(guò)介紹自然通風(fēng)的兩種基本形式(風(fēng)壓通風(fēng)和熱壓通風(fēng))的原理以及國(guó)內(nèi)外自然通風(fēng)建筑的實(shí)例，揭示自然通風(fēng)技術(shù)在建筑中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：自然通風(fēng)、風(fēng)壓、熱壓、傳統(tǒng)建筑自然通風(fēng)是當(dāng)今建筑普遍采取的一項(xiàng)改善建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的技術(shù)，有兩點(diǎn)至關(guān)重要的意義：1) 實(shí)現(xiàn)有效被動(dòng)式制冷；2) 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。實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)主要有兩個(gè)途徑：利用風(fēng)壓和熱壓。利用風(fēng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑自然通風(fēng)，即平常所講的“穿堂風(fēng)”。首先要求建筑有較理

2、想的外部風(fēng)環(huán)境，平均風(fēng)速一般不小于3 ms4 ms。其次建筑應(yīng)面向夏季夜間風(fēng)向，房間進(jìn)深較?。阂话闱闆r下，單向自然通風(fēng)的進(jìn)深應(yīng)小于房間凈高的2倍，大致在6 m左右；雙向自然通風(fēng)的進(jìn)深應(yīng)小于房間凈高的5倍，大致在12 m15 m左右，以便易于形成穿堂風(fēng)。由于自然風(fēng)變化幅度較大，受周圍環(huán)境影響，常在建筑周圍形不成足夠的風(fēng)壓，并且通常公共建筑進(jìn)深大，如果同時(shí)處于不利朝向時(shí)，利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)穿堂風(fēng)常常不具備可能性。因而建筑師利用自然通風(fēng)的另一種機(jī)理：通過(guò)建筑內(nèi)部的熱壓差實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，即平常所講的“煙囪效應(yīng)”。熱空氣上升，從建筑上部風(fēng)口排出，室外新鮮的冷空氣從建筑底部或者建筑各層被吸入，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的效果。

3、對(duì)于高層建筑而言，由于風(fēng)速隨著高度增加而變大，因而實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)比較容易。但是風(fēng)速往往過(guò)大，窗戶直接外開(kāi)不僅存在安全隱患且風(fēng)速過(guò)大不利于舒適度的改善。自然通風(fēng)尚有著強(qiáng)烈的地域性和適應(yīng)性。追求大同的國(guó)際式建筑文化，是現(xiàn)代派建筑大師們夢(mèng)寐以求的理想。但是，進(jìn)入20世紀(jì)60年代以來(lái)，這種無(wú)視地域，民族和文化差異性的國(guó)際式風(fēng)格引起人們的普遍反感。人們認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)文化的重要性，它們不僅僅是那些具有地方特色的具體形式，它們還蘊(yùn)含著人們的生活習(xí)慣和生活方式，建筑的發(fā)展不能以破壞傳統(tǒng)為代價(jià)。芬蘭建筑師阿爾托（Alvar Aalto）的“人情化建筑”是早期探索建筑環(huán)境特色與建筑多元個(gè)性的典范，為后來(lái)建筑的發(fā)展提供了

4、有益的啟示。人作為建筑的主體，建筑必須要尊重人的傳統(tǒng)，符合人的尺度，體現(xiàn)人的價(jià)值。在過(guò)去的幾百年里，人們尊重自然，修建了許多復(fù)雜的建筑，如中東地區(qū)傳統(tǒng)房屋上的捕風(fēng)塔（Wmd Scoop）。1983年獲國(guó)際建筑師協(xié)會(huì)將它的第一枚金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)率谟璋＜敖ㄖ煿?#183;法西(Hassan Fathy)，這是該會(huì)贈(zèng)與建筑師的最高榮譽(yù)。哈桑·法西一生致力于為發(fā)展中國(guó)家的貧困人口的建筑活動(dòng)及研究，探索符合本土特色的建筑。他主張，以較少的投入來(lái)創(chuàng)造一個(gè)以提高鄉(xiāng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)和生活質(zhì)量的本土化環(huán)境。他認(rèn)為“人們常常根據(jù)環(huán)境條件的不同來(lái)選擇他們的居住形式，有些根據(jù)炎熱選擇建筑的形式，還有些依據(jù)溫暖的涼爽的

5、氣候選擇建筑的形式。而埃及的所有工程項(xiàng)目都地處熱帶干旱地區(qū)。因此，他們必須根據(jù)涼爽設(shè)計(jì)并建造住房”。由于法賽負(fù)責(zé)的中心村大多是公共建筑，又處在沙漠的邊緣，氣候炎熱，他在設(shè)計(jì)中遇到的最大困難就是為大型公共建筑解決內(nèi)部降溫的問(wèn)題。在當(dāng)時(shí)埃及的經(jīng)濟(jì)條件下，使用空調(diào)或者電扇簡(jiǎn)直是天方夜譚。只有采用一定的建筑構(gòu)造技術(shù)，才能從根本上解決大型建筑內(nèi)部空間的冷卻問(wèn)題。在干熱氣候的中東地區(qū)，建筑的室內(nèi)外溫差極大，都采用小窗與厚重的墻體達(dá)到保溫的效果。室內(nèi)主要的通風(fēng)工作是由捕風(fēng)塔來(lái)完成的，而并不是我們熟悉的窗戶。捕風(fēng)塔可以捕捉到高處清潔的氣流，通過(guò)一系列特殊的設(shè)計(jì)，將氣流引向室內(nèi)；而房屋的中庭往往建的非常高，可以

6、將室內(nèi)的熱空氣通過(guò)頂部傳導(dǎo)出去。無(wú)論房間的朝向如何，捕風(fēng)塔都可以從最合適的角度為房屋內(nèi)部提供新鮮空氣。法西在埃及新巴里斯村市場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程中，運(yùn)用了這種捕風(fēng)塔形式，讓微風(fēng)進(jìn)入捕風(fēng)塔，通過(guò)一個(gè)盛有水和木炭的裝置，經(jīng)濕潤(rùn)、凈化和降溫下沉至室內(nèi)，濕熱空氣則從穹頂上的出氣孔排除，這一巧妙的設(shè)計(jì)使室內(nèi)氣溫較室外下降l0。這種源于伊斯蘭傳統(tǒng)建筑的捕風(fēng)塔，采用煙囪原理，項(xiàng)部面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向開(kāi)口，將高空的溫度低、速流快的氣流源源不斷的引入室內(nèi)。這樣，炎熱地區(qū)的建筑主要朝向不必面向主導(dǎo)風(fēng)向，從而給建筑布局帶來(lái)了較大的靈活性。1. 傳統(tǒng)建筑的通風(fēng)智慧自然通風(fēng)的首要優(yōu)勢(shì)在于它是一種新風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)代人在封閉的盒子里面生活

7、、辦公，往往開(kāi)始懷念與自然的接觸，這也恰恰是自然通風(fēng)的一大優(yōu)勢(shì)它是一種健康通風(fēng)。各區(qū)域不同的生活方式和生活習(xí)慣影響建筑的成因及發(fā)展，反過(guò)來(lái)傳統(tǒng)的建筑形式也恰恰反映了人們的生活。自然通風(fēng)是符合人們生活習(xí)慣和生活傳統(tǒng)的一種生活方式，國(guó)人具有一種院落情結(jié)，不由自主的向往那種“庭院深深深幾許”的意境，而院落也是中國(guó)傳統(tǒng)建筑最為顯著的特征之一，各種功能、各個(gè)時(shí)期、各個(gè)地區(qū)的建筑都普遍地運(yùn)用院落來(lái)組織空間，并常常以其來(lái)承載空間的意義。以住宅為例，北方的四合院中，以院落為核心的整體布局體現(xiàn)了傳統(tǒng)中國(guó)社會(huì)倫理制度，同時(shí)院落也具有其生態(tài)的意義，它組織了各功能單元（堂屋和廂房）的采光和通風(fēng)。（圖1）圖1 北京四合

8、院中的三進(jìn)院落 我國(guó)南方的天井民居，利用開(kāi)放空間作為通風(fēng)道來(lái)引導(dǎo)自然通風(fēng)的應(yīng)用更為有效。“天井”其實(shí)也是院落，只是較小。我國(guó)南方炎熱多雨而且潮濕，因此住宅的防曬和通風(fēng)尤為重要。天井民居以橫長(zhǎng)方形天井為核心，四面或左右后三面圍以樓房，陽(yáng)光射入較少。正房，即堂屋，面向天井，完全開(kāi)敞。在這里，狹高的天井一般面積不大，南北短、東西長(zhǎng)，起著拔風(fēng)的作用，其產(chǎn)生通風(fēng)的原理為：四周墻壁遮擋太陽(yáng)輻射，使得天井在白天受到較少的太陽(yáng)輻射，配合院內(nèi)植被、水體的蒸騰作用和調(diào)節(jié)，院內(nèi)的空氣溫度較低，冷卻后的空氣就流向溫度較高的室內(nèi)，房間產(chǎn)生熱壓通風(fēng)；在有風(fēng)壓的情況下，天井處于負(fù)壓區(qū)，加強(qiáng)拔風(fēng)的作用。（圖2）圖2 廣東粵中

9、民居 以東莞南社民居古村為例。除天井以外，還有冷巷等其他利于自然通風(fēng)的構(gòu)造。冷巷是建筑排列組合形成的一個(gè)比較窄的巷道，或者是在建筑的一側(cè)留出的一條小廊道。冷巷有兩種：一種是室內(nèi)連接各房間的通道，此巷道長(zhǎng)期不受太陽(yáng)輻射，空氣流通又暢順，生活余熱最少而成為“室內(nèi)冷巷”。另一種是外墻與周圍墻之間或相鄰兩屋之間狹窄的露天通道，后者有人稱之為“青云巷”，此巷高寬比大，受太陽(yáng)照射的面積小，受曬時(shí)間短而長(zhǎng)波輻射少、空氣溫度較低而成為“露天冷巷”。（南社民居屬于后者）冷巷是截面面積較小的風(fēng)道，其風(fēng)速會(huì)增大，風(fēng)壓會(huì)降低，與冷巷接通的各房間較熱空氣就會(huì)被帶出冷巷，較冷空氣就會(huì)進(jìn)入補(bǔ)充，達(dá)到通風(fēng)效果。 江南地區(qū)水系

10、縱橫，建筑表現(xiàn)受水系影響，群體建筑沿河或者沿道路建設(shè)，不嚴(yán)格遵守南北朝向，群體布局縱深方向不拘泥于軸線對(duì)稱布局，而依據(jù)小尺度、小規(guī)模的室外天井校正建筑的空間序列關(guān)系，宅內(nèi)水系與水道的貫通增加了水體對(duì)建筑的微氣候的調(diào)節(jié)作用。以蘇州為例，在高密度的傳統(tǒng)街區(qū)中，一般采取平面滿鋪的方式，內(nèi)部通過(guò)均勻布置天井實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。民居內(nèi)，天井空間尺度較小，布局吸收北方院落戶外活動(dòng)方面及南方天井通風(fēng)的優(yōu)勢(shì)，往往根據(jù)房間要求靈活變化。天井之間還有半室外的貫通廊道加以聯(lián)系，可以更有效地組織自然通風(fēng)。通過(guò)天井和類似灰空間的通風(fēng)廊，建筑以一種內(nèi)向的空間組織方式將自然納入到建筑中來(lái)，這與現(xiàn)代建筑對(duì)待自然的方式截然相反。這種

11、策略在當(dāng)代依然有效，它可以有效增加地塊容積率，提高土地利用率，尤其適用于高密度街區(qū)和大型建筑中。當(dāng)在江南民居建筑中，甚至出現(xiàn)了熱緩沖層空間，在正方北側(cè)增加一道用以滿足夏季通風(fēng)要求的橫廊。2. 利用風(fēng)壓的自然通風(fēng)當(dāng)風(fēng)吹向建筑物時(shí)，空氣的直線運(yùn)動(dòng)受到阻礙而圍繞著建筑向上方及兩側(cè)偏轉(zhuǎn)，迎風(fēng)側(cè)的氣壓就高于大氣壓力形成正壓區(qū)，而背風(fēng)側(cè)的氣壓則降低形成負(fù)壓區(qū)，使整個(gè)建筑產(chǎn)生了壓力差。壓力差的大小與建筑形式、建筑與風(fēng)的夾角以及周圍建筑布局等因素相關(guān)。當(dāng)風(fēng)垂直吹向建筑正面是，迎風(fēng)面的中心處正壓最大，在屋角及屋脊處負(fù)壓最大。我們通常所說(shuō)的“穿堂風(fēng)”就是典型的風(fēng)壓通風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)的典型實(shí)例為倫佐·皮亞諾設(shè)

12、計(jì)的芝貝歐(Tjibaou)文化中心。其位于澳大利亞?wèn)|側(cè)的南太平洋熱帶島國(guó)，氣候炎熱潮濕，常年多風(fēng)，為此通風(fēng)降濕成為適應(yīng)氣候的核心技術(shù)。文化中心由10個(gè)“容器”(cases) 棚屋狀單元組成，棚屋一字排開(kāi)，形成“村落”。貝殼狀的棚屋背向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，在下風(fēng)口產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力(形成負(fù)壓區(qū))，在棚屋背面開(kāi)口處形成正壓區(qū)，從而使空氣在建筑內(nèi)部流動(dòng)。針對(duì)不同風(fēng)速和風(fēng)向，設(shè)計(jì)者通過(guò)調(diào)節(jié)百葉的開(kāi)合和不同方向上百葉的配合來(lái)控制室內(nèi)氣流，從而實(shí)現(xiàn)完全被動(dòng)式的自然通風(fēng)。芝貝歐文化中心位于南太平洋的熱帶島國(guó)新喀里多尼亞，這里氣候炎熱潮濕，最大限度的利用自然通風(fēng)來(lái)降溫、降濕成為適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?、注重生態(tài)環(huán)境的核心技術(shù)。但

13、常年多風(fēng)，且由于臨近海邊，海風(fēng)成為自然通風(fēng)的切入點(diǎn)和風(fēng)荷載較大的問(wèn)題。皮亞諾由此出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套十分有效的被動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)，其原理是采用雙層結(jié)構(gòu)，背對(duì)夏季主導(dǎo)風(fēng)向，使空氣可以自由的弓形表面與垂直表面之間流通，建筑外殼上的開(kāi)口用于吸納海風(fēng)、引導(dǎo)建筑所需要的空氣對(duì)流。最初， “棚屋”呈封閉的圓錐狀，木肋的盡端交匯于頂部，外觀更接近于當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)住宅。為了達(dá)到自然通風(fēng)和減小風(fēng)荷載的目的，經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算流體力學(xué)的模擬氣流分析和風(fēng)洞試驗(yàn)（圖3）皮亞對(duì) “容器”的形式不斷加以改進(jìn)，使之變得更加通透和開(kāi)敞，最終形成現(xiàn)在的樣子。而28m的豎向肋結(jié)構(gòu)加高不僅僅符合熱空氣上升的熱力學(xué)原理，這一形式的構(gòu)筑也可以強(qiáng)迫建筑物內(nèi)

14、部的空氣拔高，從而增強(qiáng)其通風(fēng)效果。（圖4）而本身在材料上選擇木材成為主要材料位于建筑內(nèi)外，充分運(yùn)用了其吸濕性的良好特質(zhì)成功的對(duì)高技派進(jìn)行了軟化，最終人工技術(shù)所表達(dá)“科技感”與當(dāng)?shù)匚幕玫搅斯采瑹o(wú)形的技術(shù)融合在建筑之間。圖3 建筑模擬氣流分析 圖4 通風(fēng)狀態(tài)示意3. 利用熱壓的自然通風(fēng)如果室內(nèi)外（或者室內(nèi)不同高度間）有空氣溫度差或者進(jìn)排風(fēng)口之間有高度差就會(huì)產(chǎn)生熱壓作用下的自然通風(fēng)。其實(shí)，即使只有一個(gè)窗孔也仍然會(huì)形成自然通風(fēng)，這時(shí)窗孔的上部排風(fēng)，下部進(jìn)風(fēng)，相當(dāng)于兩個(gè)窗孔連在一起。我們平時(shí)所講的“煙囪效應(yīng)”就是利用熱壓的自然通風(fēng)“煙囪”或建筑物內(nèi)的熱空氣密度小所以上升，從“煙囪”或建筑上部的風(fēng)口排

15、出，室外冷空氣密度大所以從建筑底部被吸入，從而促成通風(fēng)。一般來(lái)說(shuō)，室內(nèi)外空氣溫度差越大，進(jìn)排風(fēng)口之間高度差越大，熱壓作用越強(qiáng),自然通風(fēng)效果越好；反之亦然。由Michael Hopkins & Partners設(shè)計(jì)的英國(guó)Portcullis House（圖5）是利用熱壓進(jìn)行通風(fēng)的案例。設(shè)計(jì)者詳細(xì)研究了熱量在建筑內(nèi)部和外部的流動(dòng)、建筑外部空氣流狀態(tài)、使用者的舒適度等，采用計(jì)算機(jī)模擬流體動(dòng)力學(xué)模型，在進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)后，最終將盡可能多的功能整合在盡可能簡(jiǎn)單的建筑元素中。大廈自然通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分是14個(gè)結(jié)構(gòu)精巧的風(fēng)塔，風(fēng)塔包括兩個(gè)部分：生成正壓的捕風(fēng)孔，將新鮮空氣吸入室內(nèi)；利用進(jìn)風(fēng)口的渦流形成負(fù)壓排風(fēng)口，將室內(nèi)空氣通過(guò)陡峭的坡屋頂上的排風(fēng)管道集中到風(fēng)塔中排出。風(fēng)塔的設(shè)計(jì)不僅大大減少了室內(nèi)排風(fēng)扇的數(shù)量，而且也可以在一年的大部分時(shí)間中保證室內(nèi)充足的自然通風(fēng)，避免了機(jī)械通風(fēng)的能耗。圖5 保利大廈 4. 參考文獻(xiàn)1 王