生态建筑中的自然通风调查分析与评估(一)

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生态建筑中的自然通风调查分析与评估

关键词：生态建筑自然通风节能分析评估

摘要:自然通风是具有很大潜力的通风方式，不仅具有改善室内热舒适度和提高室内空气品质的优点，而且是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段，也是当今建筑物实现节能、生态、环保等目标的重要手段。

我国大部分地区夏季气候炎热，供电系统常常面临紧张的电能需求和消耗压力，自然通风技术在建筑物中的应用，不仅能够节约空调、风扇等机械通风所消耗的电能，还能够改善建筑空间的生态环境，对降低建筑能耗和建设节约型城市具有非常重要的意义。

正文

1、生态建筑及其特点：

所谓生态，是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等，合理安排并组织建筑与其它相关因素之间的关系，使建筑和环境之间成为一个有机的结合体，同时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住生活的环境舒适，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。当今世界俄的现状表现为，人口剧增，资源锐减，生态失衡，环境遭到严重破坏，人类生存和发展与全球的环境问题愈演愈烈，生态危机几乎到了一触即发的程度。在严峻的现实面前，人们不得不重新审视和评判我们现实正奉为信条的城市发展观和价值系统。建筑，是我们赖以生活和活动的场所，对我们的影响非常直接和持久，如果能够合理的使用”绿色”，我们就将很好的改善环境资源问题，而且在经济上也会收到不错的效益。一般来说，生态是指人与自然的关系，那么生态建筑就应该处理好人、建筑和自然三者的关系，因此它既要为人创造一个舒适的空间小环境，都需要相关建筑行业的通力协作才能完成，这其中建筑师起着重要作用。从设计的角度来讲，生态建筑主要表现为：以人为本，注重自然通风等。

2、建筑中自然通风的原理：

通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口，产生空气流动。这种流动直接受建筑外表的压力分布和不同开口特点的影响。压力分布是动力，而各开口的特点则决定了流动阻力，就自然通风而言，建筑物内空气运动主要有两个原因，风压以及室内外空气密度差。这两种因素可以单独起作用，也可以共同气作用。

风压作用下的自然通风

风的形成是由于大气中的压力差，如果风在通道上遇到了障碍物，就会产生能量的转换。动压力转变为静压力，于是迎风面产生正压，而背风面上产生负压。由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内，而室内空气则从背风面孔口排出，就形成了全面换气的风压自然风，某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状，建筑相对于风向的方位，风速和建筑周围的自然地形有关。

热压作用下的自然通风

热压是室内外空气的温度差引起的，这就是所谓的烟囱效应。由于温度差的存在，室内外密度差产生，沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。如果室内温度高于室外，建筑物的上部分将会较高的压力，而下部存在较低的压力，当这些位置存在孔口时，空气通过较低的开口进入，从上部流出。如果，室内温度低于室外温度，气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。

而在实际中，建筑师们多采用烟囱，通风塔，恬静等形式，为自然通风的利用提供有利的条件，使得建筑物能够具有良好的通风效果。

风压和热压共同作用下的自然通风

而在实际建筑中的自然通风是热压和风压共同作用的结果，只是各自的作用有强有弱。由于风压受到天气，室外风向，建筑物形状，周围环境等因素的影响，风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加，因此建筑师要充分考虑各种因素，使风压和热压作用相互补充，密切配合实现建筑物的有效自然通风。

3、生态建筑中的自然通风设计

生态建筑不仅应当具有与自然环境相和谐的良好的建筑外部环境 ,还要能提供舒适安全的室内环境。与其他相对复杂、昂贵的生态技术相比,自然通风是一项比较成熟而低廉的技术措施,并能取代(或部分取代)传统空调制冷系统,做到节能减排。自然通风从动力来源上可分为完全自然通风和机械辅助自然通风两种模式。对于建筑本身而言 ,建筑物的高度、进深、长度和迎风方位等都能影响其自然通风的效果。在建筑构造上,通过中庭、双层幕墙、风塔、门窗、屋顶等构件的优化设计,也能实现良好的自然通风效果,因而在建筑结构设计时应充分考虑并合理加以利用。

（一）　利用风压实现自然通风在具有良好的外部风环境的地区,风压可作为实现自然通风的主要手段,风压通风也就是我们通常所说的“穿堂风”。当风吹向建筑时,因受到建筑的阻挡,会在建筑的迎风面产生正压力,而气流绕过建筑的各个侧面及背面,会在相应位置产生负压力,建筑的迎风面和背风面之间的压力差就实现空气的流通。压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。当风垂直吹向建筑的正立面时 ,迎风面中心处正压最大,在屋角和屋脊处负压最大。

（二）利用热压实现自然通风受到周围建筑布局或高大植被的影响的建筑物可以利用建筑内部空气的热压差,即“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。根据热空气上升的原理,在建筑上部设排风口它既可以弥补其它空调通风方式的不足,也能带来相当的节能效果。室内温度、低速的送进新风,新风受到室内热源的影响而受热上升,同时也降低了发热物表面的温度,带走热量和污染物,排风在房间的上部进行,以利于排出最热的和污染物浓度最高的部分空气。

（三）置换多元通风系统。多元通风系统是一个能够在不同时间、不同季节利用自然通风和机械通风的不同特性的系统,是一个结合了机械通风系统和自然通风的二元系统。它的基本原理是通过在机械通风和自然通风之间切换以维持良好的室内环境,并且避免建筑全年运行空调系统所带来的成本、能源的过度消耗和导致的环境问题。系统的运行模式随着季节改变而改变,在每一天的任意时刻,系统的运行模式反应了外部环境状况并且充分利用了当时的环境。多元通风系统由建筑设计、内部负荷、自然驱动力、外界环境决定,并能以最节能的方式满足内部环境的需要。

4、生态建筑通风改进方法

采用自然通风取代空调制冷技术至少具有两方面的意义：一是实现了被动式制冷。自然通风可在不消耗不可再生能源情况下降低室内温度，带走潮湿污浊的空气，改善室内热环境。二是可提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人体的生理和心理健康。建筑中常用的自然通风实现方式主要有以下几种：

（一）利用风压实现自然通风

　　自然通风最基本的动力是风压和热压。在具有良好的外部风环境的地区，风压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中，利用风压促进建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用的建筑处理手段。风洞试验表明：当风吹向建筑时，因受到建筑的阻挡，会在建筑的迎风面产生正压力。同时，气流绕过建筑的各个侧面及背面，会在相应位置产生负压力。风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差实现空气的流通。压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。当风垂直吹向建筑的正立面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大。

　　另外，伯努利流体原理显示，流动空气的压力随其速度的增加而减小，从而形成低压区。依据这种原理，可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定方向上封闭，而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。这种通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。

（二）利用热压实现自然通风

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