房屋建筑的通風設計思路分析

袁濤，洪琛

（天津市化工設計院，天津 300193）

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房屋建筑的通風設計思路分析

袁濤，洪琛

（天津市化工設計院，天津 300193）

摘要：在房屋建筑中融入科學合理的通風設計可以提高房屋建筑的舒適度，也可以降低能耗，自然通風更有利于人們的健康。本文針對房屋的通風設計，進行了多方面探討。

關鍵詞：房屋建筑；自然通風；通風設計；粉塵凈化

從長遠發(fā)展來看，我國應當將自然通風作為建筑通風的主要方法來發(fā)展，同時以機械通風輔助，構成一個完善的通風設計體系［1］。

1　自然通風設計原理

自然通風是指通過房屋建筑表面有用的開口使得空氣流動產(chǎn)生氣流。風力大小和房屋建筑開口的位置都會影響流動氣流的大小。自然通風除了可以實現(xiàn)為室內(nèi)提供流動新鮮空氣的基本作用外，還能滿足國家走可持續(xù)發(fā)展道路的要求［1］。自然通風的原理分為三種：風壓、熱壓和風壓與熱壓相結合。利用風壓通風是最基本的自然通風方式之一。室外的風速與室內(nèi)的風速形成的“壓力差”和溫差，再加上房屋建筑表面開口的位置，三者結合就形成了完全的自然通風，從而達到室內(nèi)外空氣流動的作用［2］。而房屋建筑內(nèi)外部的熱力壓差就會形成熱壓的自然通風，空氣因受熱而上升，到達建筑物上部的通風口排除陳舊空氣，下部的進風口即可引入新鮮的室外氣體。

2　自然通風在房屋建筑設計中的運用

2.1房屋建筑的間距和自然通風

對于南北相對的兩座房屋建筑，如果兩者之間的距離較小，那么位于對于風向來說前排建筑物就會遮擋住后排的建筑，這樣就會使得這兩座建筑之間的風壓變小，基本失去了自然通風的條件。相反的，較大的間距則會促進兩座建筑物的自然通風。比如：一般在1∶1.2（樓高：樓間距）左右，按照國家規(guī)定（設計規(guī)范），房屋左右間距：多層（4～6層及以下）與多層建筑間距為6米，多層與高層（12層及以上）為9m，高層與高層之間為13米。

2.2房屋建筑的朝向和自然通風

每個地區(qū)由于所處的地理位置不同而有不同的通風情況，日照方向和地面風向也會有不同特點，要根據(jù)各個因素綜合分析，以此來得出建筑物的朝向。比如：根據(jù)北京地區(qū)多年的實測值，計算出最冷月（1月份）和最熱月（7月份）各朝向墻面上接受的太陽直射輻射熱日總量，可知，冬季各朝向墻面上接受的太陽直射輻射熱量，以南向最高為16529 KJ/m2·d。

而在北偏東（西）300朝向的范圍內(nèi)，冬季接受不到太陽直射輻射熱。房屋建筑的朝向要由一個地區(qū)夏季和冬季不同的風向來共同決定。為了適應人們要求，房屋建筑的主立面應當朝向夏天主導風吹來的方向，而冬天主導風向最好迎向建筑物的側面［3］。依據(jù)我國的地理位置，大多數(shù)房屋建筑朝向采用南向。對于工業(yè)建筑中，由于產(chǎn)生的粉塵很多，所以除塵也是不可缺少的一部分，有時兩臺除塵器的全效率分別為99%或99.5%，兩者非常接近，但是從大氣污染的角度去分析，兩者的差別是很大的，前者排入大氣的粉塵量要比后者高出一倍［4］。

3　建筑群的通風布局

3.1平面規(guī)劃布局和通風設計

在現(xiàn)在的建筑群規(guī)劃設計中，規(guī)劃平面布局的方式主要采用行列式，除此之外還有周邊式和散點式。行列式的布局方式使得建筑群呈一字排開，排與排之間的距離都合理有規(guī)律，朝向遵循一定的科學理論，并且符合人們生活工作的日常環(huán)境。沿原有的道路或街道來布置房屋建筑的方式稱為周邊式，由于內(nèi)院空間屬于封閉或半封閉，風難以導入，陽光投射面積小之又小，所以這種布局的最大好處是可以抵抗冬日的寒冷。比如：位于上海市虹口區(qū)東南三角地（吳淞路，漢陽路，九龍路，大名路，天潼路之間），建筑層數(shù)低層與多層結合，以低層為主；地塊劃分較小，吳淞路，大名路為城市主干道，中間長治路為城市次干道，建筑布局為周邊行列式，沿街建筑圍合地塊，內(nèi)部建筑行列式布局，形成小型周邊式街坊。

3.2立面設計布局的通風設計

房屋建筑群中如果建筑單體的高度不一，錯落有致，那么就可以阻止漩渦和下沖氣流等不良高速氣流，實現(xiàn)立面設計中的自然通風。在一個建筑群中，如果有一個建筑比其他周圍建筑高出許多或房屋間距遠遠大于均衡間距，那么風到達建筑被阻就形成強大的下沖氣流，造成高速風，這樣不僅會流失熱量，甚至造成人體的不適。建筑群的邊緣宜為低層或多層，這樣更貼近主導風向，在遠離主導風向的外沿安排小高層和高層建筑，這樣既可以享受夏日涼風，又可以隔絕冬日寒風。比如：RWE-AG大樓，采用削弱“邊角強風”優(yōu)化設計策略，邊角圓潤的形體能較大的削弱強風，降低風荷載。哈姆拉菲爾杜斯大廈，采用旋轉削減25%周邊樓板的方法滿足了對建筑面積的控制要求，從而通風效果有了很大改善。

4　房屋建筑通風設計中存在的問題

在我國實行建筑節(jié)能來響應國家政策后，這個行業(yè)卻暴露出了更多不合理的問題。

4.1對當?shù)氐臍夂蚝偷匦畏治霾坏轿?/p>

目前來看，全國建筑的通風設計都采用統(tǒng)一的設計標準，但全國南北跨度大，氣候和地形也有諸多差異，都采用一樣的通風設計標準顯然不能滿足全國人民對室內(nèi)通風的要求。設計房屋通風時要注意結合當?shù)氐臍夂驐l件和地理差異等自然環(huán)境制定科學的通風系統(tǒng)，以滿足不同的通風需求。比如：廣州冬半年盛行偏北風，夏半年盛行偏南風，還有地方風如熱島環(huán)流，海陸風的影響，產(chǎn)生不同的升降氣流、渦動和“高樓風”。所以風速減小，風向不定，通風不良，靜風頻率大是廣州城市風象的典型特征。這就要求規(guī)劃部門將易產(chǎn)生大氣污染的工業(yè)擺到離城市和居民有一定距離的地方，否則，應該設置綠化隔離帶。

4.2通風負荷的計算分析問題

建筑通風負荷的計算可依據(jù)我國規(guī)定的《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》，在規(guī)范中詳盡的給出了空氣調節(jié)的計算公式，這是因為空氣調節(jié)的負荷會因為季節(jié)和地域有不同的計算。房屋建筑的通風負荷計算要由圍護結構和室內(nèi)兩部分的負荷得出。如果室內(nèi)產(chǎn)生熱量或水蒸氣，為了消除余熱或余濕所需的全面通風量計算可分別為消除余熱：G= Q/CP（tp－t0）；消除余濕：G=W/dp－do。

Q：室內(nèi)余熱量；W：室內(nèi)余濕量；tp：排出空氣的溫度；to：進入空氣的溫度；dP：排出空氣的含濕量；dO：進入空氣的含濕量。結合寧夏紫光天化5萬噸/年蛋氨酸二期工程案例：5，6，7單元MCC建筑二層10KV配電室，室內(nèi)按30℃設計，該房間的維護結構冷負荷是24257W，房間內(nèi)部設備發(fā)熱量為25KW，此房間需除去的熱量是兩者之和（45507W）。由邊墻排風機和空調組合負擔。G=25KW×3600/［1.01× 1.2×（30-27.2）］=26520m3/h（邊墻排風機負擔），圍護結構冷負荷24257W由空調機負擔。

4.3通風量的計算

目前為止，在我國的建筑通風設計中還沒有規(guī)范的關于通風量計算的規(guī)定，這使得在建筑通風設計中存在許多不確定的問題。通風量的大小是否合適會影響消耗的資源和室內(nèi)的空氣質量。通風量的計算還要根據(jù)建筑物內(nèi)部結構特性做出一定的調整，并驗證室內(nèi)的溫度和濕度等，調整通風量的大小來適應人們的要求。對于全年新風量可變的系統(tǒng)，空氣平衡的關系應從多方面考慮。新風量的確定要從三方面入手，①最小新風量LW1=LP1+LS；②最小新風量LW2=n×lW；③最小新風量LW3=0.1L，從LW1，LW2，LW3中選取最大的一個作為最終的新風量。LP1：局部排風量，LS：維持正壓所需的滲透風量，lW：滿足衛(wèi)生要求的房間體積，L：系統(tǒng)總風量。結合黃驊港綜合港區(qū)冀海散雜貨碼頭工程案例：綜合辦公樓一層食堂，室內(nèi)按18℃設計，新風量的確定：LW1= LP1+LS=5000m3h；LW2=n×lW=184×25=4600m3h；LW3= 0.1L=0.1×n×V=0.1×5952=595.2m3/h。所以，選擇LW1作為該房間最終的新風量。

5　關于房屋建筑自然通風問題的反思

5.1自然通風要與機械通風結合

因地形和其他環(huán)境因素的影響，我國的一些地區(qū)無法利用自然通風來實現(xiàn)房屋建筑通風，需要通過機械通風來實現(xiàn)。在一些內(nèi)部空間較大而且人流量較多的大型建筑物中，若只是依靠自然通風來實現(xiàn)內(nèi)外空氣流通，基本不能夠滿足對室內(nèi)空氣溫度和流通的要求。還有一些建筑對通風條件有特殊的要求，這樣就必須借助一些機械通風工具來完成。由此看來，單純依靠自然通風不能滿足龐大的需求系統(tǒng)，只有和機械通風合理結合起來，才能盡可能的滿足對房屋建筑通風的要求。

5.2風垂直分布帶來的問題

實現(xiàn)自然通風的垂直分布建筑主要存在于一些大學的節(jié)能樓和其他建筑物中，例如中庭、天井等。這種設計帶來的自然通風雖然能耗較低，但若設計的中庭高度太高，就會使下部熱空氣膨脹上升，從而減低下部的取暖換氣效率。另外，若這種房屋建筑的通風裝置高度太高，會使建筑內(nèi)部的部分空間出現(xiàn)風速過大的紊流現(xiàn)象，對室內(nèi)人員的工作和生活都會帶來不利影響。要使通風房間溫度保持不變，必須使室內(nèi)的總得熱量等于總失熱量，保持室內(nèi)熱量平衡。

等號左側為失熱量，右側為得熱量。

Qh：維護結構失熱量，

LP：局部和全面排風風量，

Qf：設備放熱量，Ljj：機械進風量，

LZj：自然進風量，Lhx：再循環(huán)空氣量。

5.3建筑物與遮蔽物

房屋建筑通常不會是單獨存在，周圍一般會有綠化帶或外部圍墻等隔斷設施，這些綠化帶和隔斷設施可能會使房屋建筑產(chǎn)生空氣流剝離的現(xiàn)象，致使自然通風效果減弱。房屋建筑不宜四周都有樹木遮擋，房屋建筑的迎風面最好不要有太茂密的樹木，這樣會把風吹向別處而不是進入室內(nèi)。房屋建筑的周圍設計也會影響自然通風，這在設計布局時也要著重考慮。

總之，隨著節(jié)能減排和科學發(fā)展的不斷推進，綠色能源越來越多的應用于人們的生活。自然通風利用可再生的風能來實現(xiàn)房屋建筑的通風設計，這不僅可以緩解我國現(xiàn)在的能源緊張問題，還能減少使用能源帶來的污染問題［5］。自然通風符合我國在發(fā)展上的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，也為城市的綠化工作帶來幫助。所以在設計房屋建筑的通風結構時，要注意盡量發(fā)揮自然通風的優(yōu)勢，減少機械通風的比例，并使用更科學節(jié)能的空調設施，為現(xiàn)有的建筑通風設計方面貢獻更多成果。

參考文獻：

［1］張偉.淺談房屋建筑的通風設計思路研究［J］.現(xiàn)代物業(yè)新建設，2014（13）.

［2］王旭.淺談房屋建筑的通風設計.［J］.黑龍江科技信息，2009（07）.

［3］由申甲.房屋建筑的通風設計思路.［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2013.

［4］孫一堅，工業(yè)通風（第三版）.中國建筑工業(yè)出版社.

［5］朱唯，狄育慧，王萬江等.室內(nèi)環(huán)境與自然通風［J］.建筑科學與工程學報，2006（01）.

doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2016.01.017

中圖分類號：TU834.1

文獻標志碼：C

文章編號：1008-1267（2016）01-0052-03

收稿日期：2015-04-30