建筑自然通风设计和屋顶的应用

Word版本，下载可自由编辑建筑自然通风设计和屋顶的应用结合自然通风的基本原理和一些实践阅历,分析了现代建造自然通风系统设计的若干限制条件。

1自然通风的原理与模式

建造的自然通风从动力来源上可分为彻低自然通风和机械辅助自然通风两种模式。彻低自然通风是由来自室外风速形成的“压差”和建造表面的洞口间位置及温度造成的“温差”形成的室内外空气流淌。根据热力学原理,建造室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建造随层高增强而使上下之间温差加剧的主要缘由,设计师也常常通过这一点,挖掘建造自然通风的潜力。

机械辅助自然通风是通过温差造成的热压和机械动力相结合而形成的室内外空气对流。与彻低自然通风相比,虽然建造内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源,但利用这种装置重新组织气流,甚至在局部“强迫”气流改向,可以使自然通风达到更好的效果。在这两种通风模式中,屋顶都是形成温差,组织气流的重要环节,在囫囵自然通风系统中起着重要作用。

2自然通风系统设计中的限制性条件

2.1室内得热量的限制。应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低,利用室内空气的通风换气,将室外风引入室内,降低室内空气的温度。很明显,室内、外空气温差越大,通风降温的效果越好。对于普通的依赖空调系统降温的建造而言,应用自然通风系统可以在适当初间降低空调运行负荷,典型的如空调系统在过渡时节的全新风运行。对于彻低依赖自然通风系统举行降温的建造,其使用效果则取决于无数因素,建造的得热量是其中的一个重要因素,得热量越大,利用降温达到室内舒服要求的可能性越小。现在的讨论结果表明,彻低依赖自然通风降温的建造,其室内的得热量最好不要超过40W/m2。

2.2建造环境的要求。应用自然通风降温措施后,建造室内环境在很大程度上依赖室外环境举行调整,除了空气的温、湿度参数外,室内的空气品质和噪音控制也将被室外环境所破坏。按照目前的一些标准要求,采纳自然通风的建造,其建造外的噪音不应当超过70dB;尤其在窗户开启的时候,应当保证室内周边地带的噪音不超过55dB。同时,自然通风进风口的室外空气质量应当满足有关卫生要求。

2.3建造条件的限制。应用自然通风的建造,在建造设计上应当参考以上两点要求,充分发挥自然通风的优势。

(1)建造位置。周围是否有交通干道、铁路等。普通认为,建造的立面应当离开交通干道20米,以避开进风空气的污染或噪音干扰;或者,在设计通风系统时,将逼近交通干道的地方作为通风的排风侧。地区的主导风向与风速。按照当地的主导风向与风速确定自然通风系统的设计,特殊注重建造是否处于周围污染空气的下游。周围环境。因为城市环境与乡村环境不同,对建造通风系统的影响也不同,特殊是建造周围的其它建造或障碍物将影响建造周围的风向和风速、采光和噪音等。

(2)建造外形。外形建造的宽度直接影响自然通风的形式和效果。建造宽度不超过10米的建造可以使用单侧通风办法;宽度不超过15米的建造可以使用双侧通风办法;否则,将需要其它辅助措施,例如烟囱结构或机械通风与自然通风的混合模式等。建造朝向为了充分通过风压作用,系统的进风口应当面向建造周围的主导风向。

(3)建造内部设计。比较大的层高有助于通过室内热负荷形成的热压加强自然通风。室内分隔的形式直接影响通风气流的组织和通风量。建造内竖直通道或风管可以通过竖直通道产生的烟囱效应有效组织自然通风。

(4)室内人员。室内人员密度和设备、照明得热的影响。对于建造得热超过40W/m2的建造,可以按照建造内热源的种类和分布状况,在适当的区域分离设置自然通风系统和机械制冷系统。工作时光将影响其它辅助技术的挑选(如晚间通风系统)。

2.4室外空气湿度的影响。应用自然通风对降低室内空气温度效果显然,但对调整或控制室内空气的湿度,效果甚微。因此,自然通风措施普通不能在十分湿润的地区使用。

3屋顶在彻低自然通风中的作用

当室内存在贯通整幢建造的“竖井”空间时,就可通过其上下两端的温差来加速气流,以带动室内通风,其实质就是“温差――热压――通风”的原理。作为建造分享空间的中庭就可以胜任这个“竖井”的职能,普通来说,其所占空间比例以超过整幢建造的1/3为宜。这种中庭的屋顶普通都具备两项性能:

它们是所有或局部可开启的,在需要通风时能让气流找到出口。赫尔佐格设计的德国林茨城的HOLZ大街住所区,每幢住所楼的显著特征是带玻璃顶的分享中庭。这个中庭贯通建造五层并稍稍高出两侧房间的屋面。冬天,阳光透过玻璃屋顶直射进来,中庭屋顶的侧窗关闭,使中庭成为一个巨大的“暖房”,到了夜晚,白天中庭储存的热量又可以向两侧的房间辐射;夏天,中庭屋顶的侧窗开启,将从门厅引进的自然风带着热量一并排出,使建造在夜间能冷却下来。当建造体量小,内部的“竖井”空间高度不够形成有效温差时,也可以做成冲出屋面的竖向突兀空间。如何使那些突出屋面的部分在外观上和屋顶协调,甚至使其成为囫囵建造造型的亮点,对每个建造师来说既是挑战,更是机遇。

4屋顶在机械辅助自然通风中的作用

对于无数地区的建造来说,彻低自然通风并不是每个时节都相宜的;有的建造受特定条件的制约,也不具备低进高出的气流走廊。这时的建造自然通风就必需借助机械装置的辅助,或者是按照不同时段、不同时节举行彻低自然通风和机械通风的轮换。在炽热或寒冷时节,建造的门窗关闭,新奇的空气利用屋顶上风塔的机械抽风和热回收装置被引到风道中,然后进入各层楼板的夹层空间,进而在楼板低压发散装置的辅助下进入室内;而废气的排出是利用走道和楼梯间的抽风作用,终于又回到风塔上部,经过热回收和蒸发冷却装置,终于由风斗排出,这时采纳的就是机械辅助的自然通风模式。

总之,自然通风技术作为一种与气候相相宜的生态技术,在实际运用的过程中,应当结合太阳能、建造材料、自然采光、地下蓄冷蓄热、自动控制等技术,并运用计算机模拟技术,对实际的案例