建筑通風技術淺談
關鍵詞:自然通風；輔助通風；結構通風
自然通風具有節(jié)能、改善室內熱舒適性和提高室內空氣品質等優(yōu)點，自然通風的理論是利用建筑外表的風壓和建筑內部的熱壓在建筑內產(chǎn)生空氣流動。自然通風在實現(xiàn)原理上利用風壓、利用熱壓、風壓與熱壓相結合以及機械輔助通風等幾種形式�？山柚ㄖ車h(huán)境、建筑布局、建筑構造、太陽輻射、氣候、室內熱源等，來組織和誘導自然通風。
1.自然通風的原理、功能與意義
自然通風的動力是風和溫度。冷空氣比熱空氣密度大,結果冷空氣較重,向凹地下沉;熱空氣較輕,向上升騰。另外,氣流也受壓差的影響。氣流通常從正壓區(qū)流向負壓區(qū),氣流在流動途中如遇到障礙物則會引起氣流的聚集,從而在迎風側形成氣流正壓區(qū)。同樣在背風側形成負壓區(qū),此時氣流的速度和方向取決于障礙物的形狀及壓差的大小。隨著氣流截面積的減小,空氣速度則會增大,反之亦然。
1.1自然通風具有三種不同的功能
�、沤】低L：利用室外的新鮮空氣更新室內被污染的空氣，以保持室內空氣的潔凈度達到某一個最低標準水平。這是無論在任何氣候條件下，建筑首先要保證的。
�、剖孢m通風：通過人體周圍空氣流速的增加，而增強人體散熱并防止有皮膚潮濕引起的不舒適感，以改善人的舒適條件。
⑶降溫通風：當室內氣溫高于室外氣溫時，利用通風使建筑內部構件降溫。
1.2采用自然通風具有三方面的意義
�、女斒彝饪諝忪手档陀谑覂瓤諝忪手禃r，自然通風可以在不消耗能源的情況下降低室內空氣溫度，帶走潮濕氣體，從而達到人體熱舒適，以減少能耗、降低污染，符合可持續(xù)發(fā)展思想。
�、瓶商峁┬迈r、清潔的自然空氣，帶走潮濕污濁的空氣，保證室內良好的空氣品質，有利于人體的生理和心理健康。
�、窍臒岫涞貐^(qū)的夏季，晚上室外空氣溫度較室內要低，因此可充分利用自然通風來降低室內空氣溫度，從而達到節(jié)能的目的。
2.自然通風的物理機理與國外實例
通風與換氣的方式有自然通風和機械通風兩種。自然通風是借助于熱壓或風壓使空氣流動，使室內外空氣進行交換，而不使用機械設備。如在總平面布置、建筑體型和朝向、門窗處理以及利用地形和綠化等方面組織好自然通風，則可獲得良好的效果。一般應盡量采用自然通風，以節(jié)省設備和投資。
2.1利用熱壓實現(xiàn)自然通風
自然通風的一種機理是利用建筑內部的熱壓即平常所講的“煙囪效應”，熱空氣上升，從建筑上部風口排出，室外新鮮的冷空氣從建筑底部被吸入。也就是說，室內外空氣溫度差越大，進出風口高度差越大，則熱壓作用越強。煙囪越高,頂部與底部之間的溫度、壓力差越大,頂部通風口周圍的空氣速度就越大,這就增大了煙囪內空氣的流動速度。（如圖1）
熱壓計算式為：
Δp=h(ρe-ρi)
式中：Δp—風壓，kg/m2；ρe—室外空氣密度,kg/m3；ρi—室內空氣密度,kg/m3；h—進、排風口中心線間的垂直距離，m。
從公式中可以看出，室內外空氣密度差越大，進出風口高度差越大，則熱壓作用越強。對于室外環(huán)境風速不大的地區(qū)，煙囪效應所產(chǎn)生的通風效果是改善舒適的良好手段。
2.2利用風壓實現(xiàn)自然通風
在具有良好的外部風環(huán)境的地區(qū)，風壓可作為實現(xiàn)自然通風的主要手段。在我國大量的非空調建筑中，利用風壓促進建筑的室內空氣流通，改善室內的空氣環(huán)境質量，是一種常用的建筑處理手段。風壓通風就是利用建筑的迎風面和背
風面之間的壓力差實現(xiàn)空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式，建筑與風的夾角以及建筑周圍的環(huán)境有關。當風垂直吹向建筑的正立面時，迎風面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負壓最大。（如圖2）
風壓計算式為:
p=Kv2ρe/2g式中p—風壓,kg/m2;v—風速,m/s;ρe——室外空氣密度,kg/m3;g—重力加速度,m/s2;K—空氣動力系數(shù)。
利用風壓通風的典型實例為倫佐•皮亞諾設計的Tjibao文化中心。其位于澳大利亞東側的南太平洋熱帶島國，氣候炎熱潮濕，常年多風，為此通風降濕成為適應氣候的核心技術。
由于該建筑被設計為利用當?shù)氐男棚L形成自然通風，所以為了適應不同的風力情況，建筑物的不同部分將在不同的風力條件下發(fā)揮各自不同的作用。通常情況下，當有主導信風吹過時，可調節(jié)式百葉窗打開。微風穿過內外層的水平板條進入單元體，再經(jīng)由單元體和走廊之間閣墻上百葉窗進入走廊，最后通過庭院屋頂上的孔洞排出。如果使位于單元體和辦公室、展覽區(qū)間的百葉窗也開啟，則自然風同樣能促進這些空間的空氣流通。
2.3利用熱壓與風壓相結合實現(xiàn)自然通風
利用風壓與熱壓來進行自然通風往往是互為補充密不可分的。一般來說，建筑進深小的部分多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位多利用熱壓來達到通風的效果。外維護結構采用厚重的蓄熱材料，使得建筑內部的熱量降至最低。
3.機械輔助式自然通風
對于體育場館、展覽館、商業(yè)設施等大型公建，由于通風路徑較長，流動阻力較大，單純依靠自然的風壓、熱壓往往不足以實現(xiàn)自然通風，需采用輔助式通風。諾曼•福斯特設計的德國新議會大廈位于城市重要的歷史地段，其采用了機械式自然通風。新風經(jīng)機械裝置從進風口進入后，從座位下的風口低速均勻的散發(fā)到大廳內，然后再從穹頂內倒錐體的中空部位排出室外。此時，倒錐體成為巨大的拔風罩，建筑通風效果十分有效。
4．雙層維護結構通風
雙層維護結構是當今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項先進技術,被譽為“可呼吸的皮膚”。雙層維護結構一般由雙層玻璃或三層玻璃組成,在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層,并配有可調節(jié)的深色百頁。在冬季,空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置,提高建筑外墻表面溫度,有利于建筑的保溫采暖;在夏季,則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出,達到降溫的目的。對于高層建筑來說,直接對外開窗容易造成紊流,不易控制,而雙層維護結構則能夠很好的解決這一問題。
