芻議建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

【摘 要】本文作者介紹了傳統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)的主要缺陷，分析通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)理念及內(nèi)容，最后通過(guò)案例分析自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容及方法。

【關(guān)鍵詞】建筑；自然通風(fēng)；設(shè)計(jì)

建筑通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)具有多方面的優(yōu)勢(shì)，既能滿足現(xiàn)代建筑施工的需要，也能減少能量消耗，以實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能降耗得到了各方面的高度關(guān)注。為了保證項(xiàng)目施工的有序進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員必須收集各方面的資料，以指導(dǎo)節(jié)能設(shè)計(jì)工作。在建筑通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)分析傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)存在的不足，了解節(jié)能設(shè)計(jì)的各類優(yōu)點(diǎn)，然后再根據(jù)建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況詳細(xì)設(shè)計(jì)自然通風(fēng)系統(tǒng)，以保證最終方案的科學(xué)性。

建筑在利用空調(diào)改善室內(nèi)局部環(huán)境的同時(shí)，消耗能源所產(chǎn)生的熱量卻加劇了所處環(huán)境的熱島效應(yīng)，回過(guò)頭又加重自身能耗負(fù)擔(dān)，形成惡性循環(huán)。建筑設(shè)計(jì)自然通風(fēng)的目標(biāo)首先是在過(guò)渡季節(jié)和冬夏季部分時(shí)段取代空調(diào)，降低建筑的能耗和碳排放，使建筑以開(kāi)放的姿態(tài)友好面對(duì)生態(tài)環(huán)境并與環(huán)境形成良性互動(dòng)。其次，對(duì)室內(nèi)空氣溫、濕度等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善空氣品質(zhì)，滿足人體舒適性要求。其三，根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向與風(fēng)速，避免城市噪音和污染物，同時(shí)避免回風(fēng)成為室內(nèi)空氣的二次污染源。其四，大量火災(zāi)事故說(shuō)明，煙氣是造成建筑火災(zāi)人員傷亡的主要因素。使用自然排煙技術(shù)，利用高溫?zé)煔猱a(chǎn)生的熱壓和浮力以及由室外風(fēng)壓造成的抽力，將煙氣排至室外，滿足應(yīng)急通風(fēng)需要。其五，重新審視自然通風(fēng)這項(xiàng)適宜技術(shù)存在于傳統(tǒng)建筑中樸素的生態(tài)思想和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將其轉(zhuǎn)化和重構(gòu)，以適應(yīng)現(xiàn)代人居環(huán)境發(fā)展的需要，延續(xù)地方氣候文脈。

1 傳統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)的缺陷

建筑行業(yè)在我國(guó)的社會(huì)發(fā)展中已經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)的歷程，建筑設(shè)計(jì)也隨著時(shí)間的推移而不斷發(fā)生著變化。早期的建筑設(shè)計(jì)由于缺乏理論、技術(shù)的支撐，導(dǎo)致很多先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想未能得到全面運(yùn)用。主要存在著以下缺陷：

1.1 功能減弱。設(shè)計(jì)人員在制定設(shè)計(jì)方案前未能充分收集通風(fēng)系統(tǒng)方面的資料，造成設(shè)計(jì)方案與實(shí)際的建筑需要差距較大。很多設(shè)計(jì)人員往往側(cè)重于從建筑施工進(jìn)度考慮，而簡(jiǎn)化了室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)這不僅減弱了建筑室內(nèi)的排風(fēng)功能，也影響到通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2 能源耗損。傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)多數(shù)是采用空調(diào)系統(tǒng)，這種間接性的室內(nèi)通風(fēng)方式的能源消耗較大且空調(diào)設(shè)備維護(hù)也要投入大量的資金。此外，有些工程由于一些設(shè)計(jì)上的失誤，導(dǎo)致一套完整的設(shè)計(jì)方案結(jié)束后，設(shè)計(jì)單位沒(méi)有嚴(yán)格按照工程標(biāo)準(zhǔn)綜合審核，有時(shí)難免造成方案實(shí)施后出現(xiàn)返工的情況，導(dǎo)致能源和資源的浪費(fèi)。

1.3 空氣污染。建筑環(huán)保節(jié)能是現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的新理念，但早期的空調(diào)系統(tǒng)在使用過(guò)程中會(huì)帶來(lái)不同程度的污染。在無(wú)氟空調(diào)使用之前，市場(chǎng)上的空調(diào)產(chǎn)品采用“氟利昂”制冷，這種空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)用會(huì)造成一定的大氣污染，損害臭氧層。另外，由于空調(diào)系統(tǒng)的長(zhǎng)期密閉運(yùn)行環(huán)境，以及對(duì)空調(diào)機(jī)組、管道等的清潔、管理方面的疏忽，致使空調(diào)系統(tǒng)藏污納垢、滋生細(xì)菌等，會(huì)給室內(nèi)空氣造成不同程度的污染。

1.4 增加成本。從經(jīng)濟(jì)效益的角度看，由于早期設(shè)計(jì)中的各種缺陷或者設(shè)備本身技術(shù)因素的影響，造成的直接影響則是工程成本的增大。主要表現(xiàn)為實(shí)際應(yīng)用中設(shè)計(jì)方案缺乏優(yōu)化處理而造成系統(tǒng)的返修，從而引起材料的浪費(fèi)，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等方面的工作量增大，這些都使得工程項(xiàng)目的成本增加，且通風(fēng)系統(tǒng)也難以發(fā)揮全部功能。

2 通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的建筑施工技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了發(fā)展與變革，新技術(shù)的引進(jìn)促進(jìn)了建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)的優(yōu)化。此外，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)理念也開(kāi)始朝著“節(jié)能、降耗、環(huán)?！钡姆较虬l(fā)展，這些都促進(jìn)了通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)水平的提升。

通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于建筑物可發(fā)揮的作用包括以下幾個(gè)方面：

2.1 增強(qiáng)性能。在室內(nèi)制冷方面，采用通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)后，可達(dá)到被動(dòng)式制冷效果，若建筑外部環(huán)境中的空氣濕度低，通風(fēng)系統(tǒng)可以降低室內(nèi)溫度，將潮濕氣體帶到室外，從而使室內(nèi)溫度、濕度處于人體最舒適的狀態(tài)。在無(wú)需消耗電能的情況下，運(yùn)用自然通風(fēng)輸送經(jīng)過(guò)處理的新風(fēng)。

2.2 改善空氣質(zhì)量。當(dāng)前，大多數(shù)建筑內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)主要依賴于空調(diào)設(shè)備?？照{(diào)系統(tǒng)的運(yùn)用只能調(diào)整室內(nèi)溫度的高低，而無(wú)法及時(shí)更新室內(nèi)新風(fēng)，時(shí)間一長(zhǎng)，室內(nèi)空氣難免變得污濁。從安全和衛(wèi)生的角度考慮，人長(zhǎng)期在這樣的空氣環(huán)境中活動(dòng)，健康狀況會(huì)受到很大的影響。利用自然通風(fēng)能定期排出室內(nèi)污染空氣，改善室內(nèi)空氣的新鮮度。

2.3 保護(hù)環(huán)境。綠色環(huán)保是建筑行業(yè)正在積極倡導(dǎo)的一個(gè)主題，建筑通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)恰好滿足了這一要求。例如自然通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)，可以防止空調(diào)系統(tǒng)造成的空氣污染，將室內(nèi)的含有各種雜質(zhì)的氣體及時(shí)排出室外。在保持室內(nèi)良好的空氣環(huán)境的同時(shí)，也改善了室內(nèi)居住環(huán)境。

2.4 減少能耗。從建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的考核數(shù)據(jù)看，建筑物在使用經(jīng)過(guò)節(jié)能優(yōu)化的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)后，電能消耗要比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案節(jié)約30%左右。這就使得工程項(xiàng)目在減少能源消耗的同時(shí)，也減少了資金投入，優(yōu)化了建筑內(nèi)部的各項(xiàng)系統(tǒng)功能。

3 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

隨著建筑設(shè)計(jì)理念的更新，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)階段對(duì)于自然通風(fēng)技術(shù)的運(yùn)用更為普遍。不僅減少了建筑的能源消耗，也保持了室內(nèi)良好的居住環(huán)境，滿足了現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。建筑節(jié)能常見(jiàn)的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方案如下：

3.1 空間設(shè)計(jì)。在建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中構(gòu)建豎井空間，可促進(jìn)氣流的快速流通，以此提高建筑內(nèi)部的通風(fēng)效果。目前，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中運(yùn)用的豎井空間包括：純開(kāi)放空間，充分運(yùn)用建筑中庭內(nèi)的熱壓實(shí)現(xiàn)通風(fēng)；煙囪空間，利用太陽(yáng)能加熱空氣所產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)，促進(jìn)建筑內(nèi)部空氣的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)調(diào)節(jié)。

3.2 布局設(shè)計(jì)。從自然通風(fēng)的節(jié)能效果來(lái)看建筑群的布局設(shè)計(jì)是影響通風(fēng)效果的重要因素。設(shè)計(jì)師在確定各個(gè)建筑之間的距離時(shí)，應(yīng)結(jié)合風(fēng)向投射角對(duì)室內(nèi)風(fēng)速影響大小的情況設(shè)計(jì)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)通風(fēng)模擬，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。在整體設(shè)計(jì)上，還需把握好建筑物的高度、進(jìn)深、面寬、外觀等方面的因素。

3.3 開(kāi)口設(shè)計(jì)。開(kāi)口設(shè)計(jì)對(duì)建筑物內(nèi)部的空氣流通有很大的影響，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中需將開(kāi)口配置、開(kāi)口尺寸、窗戶形式、開(kāi)啟方式、窗墻面積比等作為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。從設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，開(kāi)口寬度達(dá)到開(kāi)間寬度的1/3時(shí)，通風(fēng)節(jié)能效果最好，有助于室內(nèi)空氣的流通。

3.4 屋頂設(shè)計(jì)。屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)要借助于“隔熱屋面”作用的發(fā)揮，其常見(jiàn)的形式是架空隔熱層，將屋面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)成合適的通風(fēng)裝置，把室內(nèi)的熱量排除后實(shí)現(xiàn)降溫。此外，還可結(jié)合坡屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通風(fēng)隔熱層，以達(dá)到良好的通風(fēng)隔熱效果。

3.5 幕墻設(shè)計(jì)。新型節(jié)能幕墻設(shè)計(jì)通過(guò)在兩層玻璃幕墻間設(shè)置一個(gè)空腔，在空腔內(nèi)設(shè)置遮陽(yáng)設(shè)施，空腔的兩端設(shè)置進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口，通過(guò)熱壓差或者強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)節(jié)能，可以有效地避免建筑物內(nèi)部風(fēng)壓、熱壓過(guò)高等問(wèn)題，促進(jìn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能的改善，創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境。

3.6 室內(nèi)設(shè)計(jì)。利用“穿堂風(fēng)”的形式來(lái)提高室內(nèi)的通風(fēng)效果，其主要是讓自然風(fēng)由建筑物外部到達(dá)室內(nèi)，經(jīng)過(guò)主要功能空間后由背風(fēng)面的出風(fēng)口外流。這種設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是利用進(jìn)出風(fēng)口之間的風(fēng)壓差，促進(jìn)了自然風(fēng)流通性能的提升，使用戶保持良好的通風(fēng)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，能源短缺已不容忽視，節(jié)約能源已受到世界性的普遍關(guān)注，在我國(guó)亦不例外，因此，必須從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，使建筑盡可能少地消耗不可再生資源，降低對(duì)外界環(huán)境的污染，并為使用者提供健康、舒適、與自然和諧的工作及生活空間。通風(fēng)系統(tǒng)是建筑中的重要組成部分，做好建筑通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員需要積極思考的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉啟源.淺談節(jié)能理念在建筑施工技術(shù)中的應(yīng)用[J].科技之友，2010，（03）.

[2]劉加平.建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)中的新能源的利用[J].能源工程，2011，，02）.