蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用修訂稿

蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用WEIHUAsystemofficeroom【W(wǎng)EIHUA16H-WEIHUAWEIHUA8Q8-《工程機(jī)電》論文題 目蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用 指導(dǎo)老師 劉海 專業(yè)班級(jí) 土木 一班姓 名 何卓臻學(xué) 號(hào) 1450709。通風(fēng)系統(tǒng)物常運(yùn)營中比重。蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)給綠色研究提供了方向探究實(shí)際案例分析存問題創(chuàng)新應(yīng)用等各方面進(jìn)行了探究能在建筑節(jié)能方面探索出低碳發(fā)展的道路。關(guān)鍵詞建筑仿生；蟻丘；自然通風(fēng)；節(jié)能引言隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，從公共場(chǎng)合，到一般的普通家庭，都安裝上了各種型號(hào)的空調(diào)。夏天可以制冷，冬天可以制暖，讓室內(nèi)保持一個(gè)較為舒適的溫度，特別是夏天，越來越多的人選擇待在室內(nèi)吹空調(diào)，享受空調(diào)帶來的涼爽。空調(diào)確實(shí)給我們帶來了許多好處，讓我們生活得更加的舒適。但是事物都有兩面性，空調(diào)也同樣給我們帶來了許多的問題。一方面，空調(diào)消耗的能源相當(dāng)龐大，特別是夏天，每年空調(diào)的耗電量是一個(gè)天文級(jí)別的數(shù)字，在地球資源越來越枯竭的今天，這顯然相當(dāng)?shù)牟画h(huán)保，也與“可持續(xù)發(fā)展”的理 念相違背，人們的現(xiàn)實(shí)需求與環(huán)境的保護(hù)形成了尖銳的矛盾。另一方面，傳統(tǒng)的空調(diào)大部分的空氣是采用室內(nèi)循環(huán)對(duì)流使用得，新風(fēng)量低，造成室內(nèi)空氣質(zhì)量下降，給使用者的健康造成不利的影響。而自然通風(fēng)作為一項(xiàng)古老的技術(shù)，最基本的動(dòng)力是風(fēng)壓和熱壓。傳統(tǒng)建筑中的穿堂風(fēng)、街巷風(fēng)、中庭風(fēng)和山谷風(fēng)等都是根據(jù)地形設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的自然通風(fēng)。在大自然一萬年的進(jìn)化過程中，地球生命獲得了適應(yīng)環(huán)境巧妙生存的玩么智慧，這一直是人類汲取養(yǎng)分的思想寶庫。在自然通風(fēng)這一塊，東非大草原上的螞蟻給我們樹立了一個(gè)非常好的榜樣，本文主要探討的就是蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用。值得注意的是，在現(xiàn)代的大城市中，隨著近代工業(yè)的發(fā)展，人口的增長，城市環(huán)境大氣污染較為嚴(yán)重；如果完全的自然通風(fēng)，將室外污濁的空氣和噪聲直接引入室內(nèi)，往往不利于人體健康。我們可以借助機(jī)械的手段，將空氣進(jìn)行處理之后再輸送到室內(nèi)。所以，將空氣進(jìn)行處理之后，再輸送到蟻穴式的通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，是一種比較合適的方法，接下來，就將對(duì)這種方法就行多方面的探討。分析用。圖 1為蟻丘的外形1圖 1在非洲與澳洲的大路上佇立著世界上最宏偉的建筑—白蟻丘，這些高大的土堆一般有3米高，甚者高達(dá)8米，按照人類的比例，白蟻丘相當(dāng)于 1500米高的摩天大樓，幾乎是當(dāng)今世界最高建筑迪拜塔（高818米）的兩倍，而且它是靠白蟻用。圖 1為蟻丘的外形1圖 1更讓科學(xué)家著迷的不是白蟻丘巨大的體型，而是它可以在非洲高達(dá)四五十度的晝夜溫差的環(huán)境下維持28攝氏度左右的恒溫，生物學(xué)家稱蟻穴是“超級(jí)有機(jī)體”。人類通過自身解決冷熱，熱了，就會(huì)流汗降溫；冷了，身體就會(huì)發(fā)抖，而白蟻將這種自我平衡功能從身體上轉(zhuǎn)移到居住的蟻穴上，讓蟻穴充當(dāng)平衡器2。12.C..會(huì).2013一個(gè)英美科研小組對(duì)非洲撒哈拉沙漠巨型白蟻丘進(jìn)行了為期3年的研究后發(fā)現(xiàn)，無論外界氣溫如何頻繁、劇烈地變化，蟻穴內(nèi)的溫度卻驚人地穩(wěn)定(見圖2)3。圖2白蟻丘內(nèi)外溫度測(cè)量數(shù)據(jù)通過研究發(fā)現(xiàn)，白蟻丘一般由位于地表以上的丘體，中部的“真菌花園”以及 地表下 部的基礎(chǔ)構(gòu)成 。巨大 的晝夜 溫差使得 白蟻丘必須隨時(shí)應(yīng) 對(duì)降 溫和保 溫兩方面 的問題并隨時(shí) 保持空 氣新鮮 。夏季 的白天 ，白蟻從低 于地下水 位的土壤深處 ，將陰冷 的濕泥 漿 搬運(yùn)上來，作為冷 源;同時(shí) 丘體下 半部分的開口將新鮮空 氣捕捉進(jìn)來，通過徑眾多的外圍空 間下 沉至底部，被濕泥漿 所冷 卻，冷 卻后的空 氣在吸收丘體內(nèi)的熱量后通過中央通道上升，高聳的丘體變成 了“煙囪”，起到拔風(fēng)作用，最后熱空 氣通過丘體上半部分的開口排出。夜 間，當(dāng)外界溫度下降 、巢內(nèi)需要保 溫時(shí) ，土 丘良好的蓄熱能力能夠?yàn)榍痼w內(nèi)部提供足夠的熱輻射。這時(shí) ，白蟻封丘體表面 的開口，僅在附近地表留有出口，以維持 換氣。通過對(duì)丘體表面及 地表通氣口連續(xù)不斷的挖、堵變換，蟻丘能夠適應(yīng) 外界的自然節(jié)律變化，控制3.丘的生態(tài)智慧建筑科學(xué)，2010，26(2)20.然風(fēng)的進(jìn)出。這種巧妙的空間結(jié)構(gòu)及自調(diào)行為，大大加強(qiáng)了內(nèi)部氣流控制能力，不但保證了氧氣的供應(yīng)，而且還起到了保溫、隔熱作用，使蟻丘成為名副其實(shí)的空調(diào)塔。圖3為蟻丘的內(nèi)部冷熱空氣的循環(huán)圖4。圖3蟻穴具有通風(fēng)功能，這也許還算不上神奇，因?yàn)樵S多動(dòng)物巢穴都具有類似的功能。領(lǐng)人驚奇的是：蟻穴像一個(gè)巨大的肺，具有神奇的呼吸功能。在蟻穴中，空氣的進(jìn)出運(yùn)動(dòng)方式與肺的呼吸方式非常相似。事實(shí)上，兩種“器官”作用機(jī)制的最大區(qū)別點(diǎn)在于，蟻冢通過風(fēng)的起伏漲落為其提供動(dòng)能，而肺則通過肌肉的收縮為其提供動(dòng)力。利用這些通天接地、相互連通的空間結(jié)構(gòu)，白蟻丘能充分利用自然條件，使蟻穴內(nèi)空氣保持新鮮。圖4為蟻穴與肺的構(gòu)造對(duì)比圖545.大自然探索，2009，947通過上文的論述，對(duì)白蟻穴的通風(fēng)原理做了一番說明，可以看到，蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)的好處是很明顯的，假如人類能做到與之相媲美或者相接近的通風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)省的能源將是相當(dāng)可觀的，這方面可以作為我們的一個(gè)研究的方向。項(xiàng)目簡(jiǎn)介東門中心(見圖5)是津巴布韋首都哈拉雷最大的商業(yè)辦公綜合體開發(fā)項(xiàng)目之一，于2，6面為 m2，2棟平行的 9層外廊式板樓組成，其間以中庭連接 6。設(shè)計(jì)師為米克皮爾斯k·e） 。6.丘的生態(tài)智慧建筑科學(xué)，2010，26(2)20.圖 5津巴布韋是非洲東南部一個(gè)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的內(nèi)陸國家，哈拉雷位于南緯1°，地處海拔 1480m的高原，屬熱帶草原氣候，夏季較熱，晝夜溫差在 左右。為了降低造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用，開發(fā)商決定不使用昂貴的進(jìn)口空調(diào)設(shè)備7。嚴(yán)酷的自然環(huán)境和苛刻的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，迫使建筑師放棄常規(guī)做法，將目光轉(zhuǎn)向自然界，從歷經(jīng)億萬年沉淀的生命智慧中尋求解決之道。當(dāng)?shù)夭菰弦环N隨處可見的白蟻巢穴進(jìn)入了米克·皮爾斯 的視野 ，成 為其借助 自然因素實(shí)現(xiàn) 筑夏季降溫的靈感 之源 ，使得 東門 中心項(xiàng) 目成 為生態(tài)仿 生建筑的一個(gè)經(jīng)典 之作 ?？梢哉f ，該項(xiàng) 目是有資料 可尋的蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng) 在現(xiàn)代 建筑中的首次應(yīng) 用。體應(yīng)用東門中心商業(yè)辦公綜合體由2棟平行的板樓及其之間的玻頂中庭連接而成。板樓中央設(shè)有雙層風(fēng)井，內(nèi)層用于排出熱空氣，外層用于輸送冷空氣。中庭下部設(shè)有天橋并種植了綠色植物，起到遮蔭降溫作用，通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口就設(shè)于該處，以風(fēng)機(jī)抽取涼爽空氣，并通過外層風(fēng)井送至各層地板下的空腔，而后通過踢腳板處的風(fēng)口，到達(dá)每個(gè)辦公室。7度科被加熱后的空氣通過天花板的排風(fēng)口被吸入中央內(nèi)層排風(fēng)井，并上升進(jìn)入486圖6混凝土是現(xiàn)代建筑中廣泛采用的建筑材料。為了更好的模擬蟻丘中的土壤的作用，東門中心采用了生態(tài)混凝土，這種材料有著相當(dāng)優(yōu)秀的蓄熱能力，可以很好的調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的波動(dòng)。效果東門中心源自白蟻丘生態(tài)智慧的設(shè)計(jì)取得了巨大的成功。由于省去了進(jìn)口空調(diào)設(shè)備，初投資節(jié)約了350萬美元，約為總投資的10%;運(yùn)行耗電量?jī)H為同等規(guī)模常規(guī)建筑的10%;節(jié)能帶來的經(jīng)濟(jì)效益也讓利于客戶，房屋租金比相鄰建筑低 20%。投入使用后，奧雅納環(huán)境顧問公司對(duì)其進(jìn)行了嚴(yán)格的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，認(rèn)真測(cè)量樓板、使用者膝蓋、書桌和天花板處的溫度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果與設(shè)計(jì)預(yù)期基本吻合。在夏季室外氣溫為28℃時(shí)，室內(nèi)溫度為24～25℃，達(dá)到了較為理想的熱適條件8。自然通風(fēng)系統(tǒng)帶來的新鮮空氣，也使得室內(nèi)空氣質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于空調(diào)建筑。8.丘的生態(tài)智慧建筑科學(xué)，2010，26(2)20.(CH2)介同上文提到的津巴布韋東門中心一樣，墨爾本市新市政廳同樣是由建筑師米克皮爾斯（MickPearce）進(jìn)行設(shè)計(jì)的。200610102006201218上廣受好評(píng)。蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)的具體應(yīng)用CH2使用，減少20%的冷負(fù)荷戶外經(jīng)過過濾和干燥的新鮮空氣從17m高處設(shè)備間或更高處抽進(jìn)來，導(dǎo)入建筑南面的噴淋塔中。新風(fēng)下降的過程中被噴淋水產(chǎn)生的蒸汽冷卻后引入建筑下層的商店，而噴淋塔中的冷水流經(jīng)固定在吊頂上的冷卻板和窗前冷卻梁的時(shí)候，產(chǎn)生 15℃的涼爽氣體并分散到工作區(qū)中。最終，冷水再被輸送到地下室3個(gè)由30000個(gè)不銹鋼球狀相變材料組成的儲(chǔ)能水箱中重新開始循環(huán)（圖21）15℃，箱同冷空氣用于建筑的其他地方。人體設(shè)20%波浪狀混凝土吊頂吸收，80%則冷吸收。夜間，當(dāng)?shù)蹴數(shù)目諝鉁囟扔谑遥度朐诒绷⒚娲怪辈凵系膶⒆詣?dòng)開啟，冷空氣涌入，對(duì)吊頂進(jìn)行冷。CH2100%、循環(huán)的新鮮空氣，工作人員可以通獨(dú)立控制9。最初預(yù)測(cè)，按照員工工作效率增長%來計(jì)算可以節(jié)省916000美元，CH2在環(huán)保方面的特色需要10年才能收回成本。然而評(píng)估報(bào)告顯示員工的工作效率提高，節(jié)省了超過2000000美元。這就意味著之前預(yù)計(jì)要10年收回成本的周期縮短到了7年，提前3年實(shí)現(xiàn)收支平衡。建成后的辦公樓和原有辦公樓比較，節(jié)電達(dá)85％，節(jié)約燃油達(dá)87％，節(jié)水達(dá)72％，而單方(每平方米)二氧化碳釋放量?jī)H為老建筑的13％。而因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境品質(zhì)改善，人的工作效率(反映在生產(chǎn)水平上)提高％10分析通過上文的案例分析，可以發(fā)現(xiàn)蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)可以很好的節(jié)約能源，仿推廣的問題（顯而易見，現(xiàn)在較少的建筑采用這種方式）：種新的設(shè)備都需要比較高得價(jià)格。而且目前因?yàn)檫@種類型的建筑很少，所以相當(dāng)于說這種建筑的個(gè)性化特別強(qiáng)，工廠化程度不夠，也在一定程度上造成了它造價(jià)的高昂。環(huán)保意識(shí)不足。當(dāng)使用者對(duì)環(huán)保的關(guān)注不夠時(shí)，建設(shè)方不會(huì)主動(dòng)去花費(fèi)更高的造價(jià)去建設(shè)這種類型的建筑。相信隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色建筑盡Mick·：[J].動(dòng)感),2012(9):69-70.[J].建筑技術(shù)及設(shè)計(jì)，2007(9):101.管造價(jià)更加的高昂，人們還是會(huì)傾向于選擇綠色建筑，從一定程度上也可以降低綠色建筑的建設(shè)費(fèi)用。地理?xiàng)l件限制。文分析知在這個(gè)蟻穴式通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)鍵所在風(fēng)較少地區(qū)這種通風(fēng)系統(tǒng)就較難發(fā)揮作這種系統(tǒng)比較適合用于多風(fēng)的地區(qū)。創(chuàng)新應(yīng)用在文分析白蟻穴通風(fēng)原理時(shí)提到蟻穴使空氣