新時期自然通風(fēng)與建筑節(jié)能設(shè)計的思考

【摘要】在我國經(jīng)濟(jì)不斷飛速發(fā)展的國情下，人們對建筑居住舒適度的要求越來越高。自然風(fēng)作為自然中可再生的清潔型能源，因其能夠促進(jìn)建筑節(jié)能、提高室內(nèi)空氣質(zhì)量而受到建筑業(yè)者的普遍關(guān)注。本文從自然通風(fēng)對居民舒適度要求及能源節(jié)約的重要意義出發(fā)，分析了常見的幾種自然通風(fēng)的設(shè)計形式，探討了如何將自然通風(fēng)與節(jié)能設(shè)計相結(jié)合進(jìn)行建筑工作。

【關(guān)鍵詞】新時期；自然通風(fēng)；建筑節(jié)能；設(shè)計；思考

1、自然通風(fēng)的必要性意義

隨著全世界科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，人們往往開始更多地從機(jī)械型設(shè)備入手來實現(xiàn)建筑舒適度的提高。但在全球性能源危機(jī)不斷爆發(fā)的背景下，單純采用機(jī)械型設(shè)備以越來越不符合節(jié)能減排的生態(tài)要求。因此人們開始將目光投向?qū)ψ匀荒茉吹睦?，被動地開始了建筑設(shè)計中節(jié)能技術(shù)研究的工作。在自然通風(fēng)問題上，相關(guān)領(lǐng)域研究人員也越來越多地用自然通風(fēng)取代空調(diào)的制冷系統(tǒng)進(jìn)行建筑的設(shè)計。

自然通風(fēng)模式因其低能耗、零污染的特點，在建筑通風(fēng)方式領(lǐng)域具有天然的優(yōu)勢地位，未來發(fā)展中也具有很大潛力。自然通風(fēng)是人類歷史上長久以來依靠自然調(diào)節(jié)自身周圍環(huán)境的原始方式之一，放眼當(dāng)今世界，也是能夠?qū)崿F(xiàn)各國生態(tài)目標(biāo)，實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的重要方式。

此外，我國大部分區(qū)域?qū)儆跍貛Щ驘釒?，因此夏季時普遍氣溫較高，為空調(diào)等制冷系統(tǒng)提供能量的供電系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)供不應(yīng)求的壓力。在此情況下應(yīng)用自然通風(fēng)，一方面能夠減緩空調(diào)、電風(fēng)扇等制冷系統(tǒng)為供電行業(yè)帶來的壓力，還能讓居民的室內(nèi)環(huán)境冷熱舒適度轉(zhuǎn)換更加自然，提高居民室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量。最重要的是，自然通風(fēng)還能夠改善建筑內(nèi)部整體的生態(tài)環(huán)境，降低建筑的總體能耗，從而促進(jìn)城市的資源節(jié)約型建設(shè)。

2、自然通風(fēng)的技術(shù)設(shè)計

2.1利用物理壓力的通風(fēng)技術(shù)設(shè)計

（1）利用風(fēng)壓的自然通風(fēng)設(shè)計

在具有良好外部環(huán)境條件，即風(fēng)能源充足的地區(qū)，自然風(fēng)產(chǎn)生的壓力即可以作為建筑自然通風(fēng)的設(shè)計基礎(chǔ)。風(fēng)壓帶來的風(fēng)是人們口中俗稱的“穿堂風(fēng)”，來自于風(fēng)吹向建筑物時兩者的相互作用中。這種風(fēng)壓的大小不僅與風(fēng)速的大小有關(guān)，與建筑物的形狀、所在地形也有極大相關(guān)性。一般情況下，當(dāng)自然風(fēng)垂直向建筑的正面吹過時，風(fēng)的最中心處正壓處于最大值，此時可以實現(xiàn)的自然通風(fēng)力度最大。自然風(fēng)吹向建筑的角落時負(fù)壓呈最大值狀態(tài)，此時可利用的風(fēng)壓較小。

（2）通過熱壓實現(xiàn)自然通風(fēng)設(shè)計

通過熱壓實現(xiàn)的自然通風(fēng)設(shè)計往往與“煙囪效應(yīng)”密切相關(guān)?？諝鉄崦浝淇s，熱升冷降，根據(jù)這一原理，建筑業(yè)者往往能夠通過在建筑頂部設(shè)置煙囪的方式實現(xiàn)自然通風(fēng)的設(shè)計。當(dāng)建筑內(nèi)部的經(jīng)過人們呼吸的渾濁熱風(fēng)向室外排出時，室外會相對使得新鮮干凈的冷空氣進(jìn)入建筑，從而形成溫度上的熱差，帶動自然風(fēng)壓的形成，促進(jìn)自然通風(fēng)。

在應(yīng)用此原理進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計的過程中紅，建筑周圍的植被情況、自然環(huán)境生態(tài)功能及建筑物除了煙囪以外的其他設(shè)計都能夠顯著影響到熱壓作用的大小。實際情況下，室內(nèi)外溫差越大、煙囪的高度越高，熱壓作用力越強(qiáng)，自然通風(fēng)的效果也隨之更好。

2.2利用機(jī)械輔助實現(xiàn)的自然通風(fēng)設(shè)計

單純利用自然風(fēng)力進(jìn)行自然通風(fēng)的設(shè)計，有時會因建筑設(shè)計及其周圍環(huán)境的不同和弊端而影響通風(fēng)效果。此時可以通過機(jī)械對自然力通風(fēng)進(jìn)行輔助，利用溫度熱壓或者風(fēng)差壓力與機(jī)械力量結(jié)合進(jìn)行室內(nèi)外的冷熱空氣對流。與單純的自然成風(fēng)通風(fēng)相比，雖然此種方式會消耗一定的資源，但是通過這種方式能夠達(dá)到更好的通風(fēng)效果。

（1）對流通風(fēng)

早在16世紀(jì)時，應(yīng)用對流型機(jī)械外力通風(fēng)的設(shè)備已經(jīng)被應(yīng)用到地下礦井的通風(fēng)工作中。但由于彼時科學(xué)技術(shù)水平不夠發(fā)達(dá)，對流通風(fēng)的驅(qū)動力量僅限于水動力及蒸汽機(jī)產(chǎn)生的動力，這些動力都不適用于建筑通風(fēng)設(shè)施建設(shè)，因此對流通風(fēng)型設(shè)備并沒有進(jìn)入建筑應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行開發(fā)工作。直到19世紀(jì)時，對流型通風(fēng)系統(tǒng)才被很好地改良應(yīng)用到建筑通風(fēng)的機(jī)械設(shè)備中。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱力學(xué)產(chǎn)生，促進(jìn)了流體型動力帶動風(fēng)力產(chǎn)生系統(tǒng)的發(fā)展。到在70年代時，建筑業(yè)者Billing首先在建筑設(shè)計中安排了吸氣型風(fēng)管進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計，同時他還利用氣流對流的方式建設(shè)建筑的供暖系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)了建筑供暖與通風(fēng)系統(tǒng)的統(tǒng)一。加之后來建筑水平進(jìn)一步完善，較小的蒸汽系統(tǒng)開始可以在建筑中應(yīng)用，才影響了對流型通風(fēng)系統(tǒng)最終被機(jī)械力通風(fēng)設(shè)計系統(tǒng)所取代。

（2）置換通風(fēng)

相較于對流型通風(fēng)方式，置換型通風(fēng)方式更為創(chuàng)新，效率較對流通風(fēng)也更高。置換通風(fēng)以向建筑內(nèi)低速地送入低于室內(nèi)溫度的新空氣為基本原理，使得新風(fēng)受到室內(nèi)高溫的影響受熱膨脹上升進(jìn)行房間上部的排風(fēng)，有利于排出室內(nèi)較熱的空氣及污染物含量高的空氣。置換型通風(fēng)系統(tǒng)能夠改善建筑中電扇、空調(diào)等制風(fēng)系統(tǒng)的不足之處，在節(jié)省能源的同時也能夠極大地改善室內(nèi)的控制質(zhì)量。

3、自然通風(fēng)與節(jié)能設(shè)計

3.1屋頂自然通風(fēng)設(shè)計

進(jìn)行自然通風(fēng)與節(jié)能設(shè)計的共同安排時，首先可以從屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)設(shè)計系統(tǒng)入手。通常情況下，屋頂自然通風(fēng)的設(shè)計類型有兩種實現(xiàn)方式：一、設(shè)置熱度隔離層：這種方式要求在建筑的屋面結(jié)構(gòu)中就設(shè)置自然通風(fēng)設(shè)備層，并且要求自然通風(fēng)層與屋面基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層中要建構(gòu)一層架空型的隔熱層。架空型的隔熱層能夠與自然通風(fēng)相互作用，利用中間空氣的流動方式帶走屋面的熱量，以實現(xiàn)為屋面降溫的目的。另外，架空式的屋頂自然通風(fēng)設(shè)計還能夠保護(hù)建筑屋頂?shù)臐穸?。二、?dāng)遇到屋頂自帶坡度的建筑情況時，應(yīng)當(dāng)合理利用屋頂?shù)淖陨砥露群侠碓O(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)與屋頂結(jié)構(gòu)之間的隔離層以隔斷屋頂熱量。

3.2雙層玻璃技術(shù)應(yīng)用到自然通風(fēng)設(shè)計

雙層玻璃技術(shù)是我國現(xiàn)階段建筑行業(yè)中被普遍應(yīng)用的較為先進(jìn)的隔離技術(shù)。雙層玻璃結(jié)構(gòu)由兩層玻璃幕墻構(gòu)成，被建筑業(yè)內(nèi)稱贊為“會呼吸的皮膚”。雙層玻璃幕墻型的自然通風(fēng)設(shè)計通過兩層玻璃之間留下空間的方式控制風(fēng)力，在兩層玻璃空間兩端，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)能夠通過控制進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的方式形成“陽光溫室”，保證溫度，提高制冷效能。

參考文獻(xiàn)：

[1]王云山，王蘭，楊晶.太陽能煙囪強(qiáng)化自然通風(fēng)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究.《科技創(chuàng)新導(dǎo)報》，2015年15期.

[2]楊鋮.自然通風(fēng)技術(shù)在建筑節(jié)能方面的實現(xiàn)方法.《黑龍江科技信息》，2010年26期.

[3]石瑩.中美建筑通風(fēng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)對比及自然通風(fēng)應(yīng)用效果分析.建筑與土木工程重慶大學(xué)，2013（學(xué)位年度）.