浅析生态建筑中的自然通风和节能设计问题.doc

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1、浅析生态建筑中的自然通风和节能设计问题摘 要：介绍建筑自然通风生态设计原则、设计方法及节能设计控制。关键词：自然通风；节能环保设计；生态建筑1 引言季节性气候的影响，建筑通风是不可缺少的，而靠供电系统通风，既消耗电能，也无保障。利用自然通风，不仅能节省设备、电能，且能改善建筑空间的生态环境。自然通风的潜力很大，不仅能改善室内热舒适度和提高室内空气品质，也能为人们长期调节室内环境，是建筑物实现节能、生态、环保的重要方式。2 建筑自然通风生态设计原则建筑利用自然通风，除了在建筑物结构上应用外，还可与其它能源相结合进行，以充分发挥可再生能源的优势，做到可持续发展的生态原则。1）建筑通风和太阳能利用。

2、太阳能在建筑通风中的应用，是利用被动式太阳能技术加强风压和热压在建筑物中实现自然通风，原理类似于机械辅助式通风。通过太阳能烟囱、Trombe墙及太阳能空气集热器等结构形式，使太阳能成为强化自然通风的动力。在冬天可利用机械装置将位于屋顶太阳能集热器中的热空气吸到房间的地板处，并通过地板上的气孔进入室内，实现采暖的目的。利用热压原理实现气体在房间内的循环。夏季的夜晚，利用天空背景辐射使太阳能集热器迅速冷却，并将集热器中的冷空气吸入室内，实现夜间通风降温。2）夜间自然通风的利用。用蓄热材料作建筑维护结构，延缓日照等因素对室内温度的影响，使室温稳定、均匀。蓄热材料在白天吸收大量热量，使得室温不至于过高

3、，但夜间室内温度居高不下。夜晚就要利用室外温度较低的冷空气对蓄热材料进行充分的通风降温，以改善夜间室温，发挥蓄热材料的潜力作用。3）应用风力发电系统。集中式风力发电系统，可以建筑群和小区为单位，放在上风处；分散式可在多风偏僻地区安装独立风车，自成体系为建筑能源。该风能利用系统多将电力送入电网，建筑物再从电网获取电力。偏远有条件的建筑，可设风/光互补发电系统，以综合利用风能和太阳能，节省电力网。3 自然通风技术设计方法生态建筑要具有与自然环境相和谐的外部环境，还要能提供舒适安全的室内环境。自然通风这项技术措施，能取代（部分取代）传统空调制冷系统，既节能又减排。它分完全自然通风和机械辅助自然通风模

4、式。建筑物的高度、进深、长度和迎风方位等，都影响自然通风效果。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，就能实现良好的自然通风效果。1）完全自然通风技术。完全自然通风技术在实现原理上有利用风压、热压及风压与热压相结合等形式。利用风压自然通风。良好的外部风环境地区，风压可作为主要利用手段。风压通风也就是通常所说的“穿堂风”。当风吹向建筑时，因受建筑的阻挡，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，建筑迎风面和背风面间的压力差就实现空气的流通。其压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角及建筑周围的环境有关。一般风垂直吹向建筑的正立

5、面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大。利用热压自然通风。建筑布局及周围高大植被影响，可利用建筑内部空气的热压差，即“烟囱效应”实现自然通风。根据热空气上升的原理，在建筑上部设排风口，将污浊的热空气从室内排出，室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入，达到自然通风。在建筑设计中，可利用建筑物的楼梯间、中庭等竖向空腔满足进排风口的高差要求，室内外温差和进、出风口的高差越大，热压作用就越强。与风压自然通风不同的是：热压自然通风更能适应常变的外部风环境和不良的外部风环境。风压与热压相结合自然通风。建筑物受气候因素、地理位置、周边环境及布局等影响，通常设计是以风压和热压相结合的，只是各自的作用有

6、强、弱。建筑进深较小的部位，多利用风压直接通风，反之用热压通风。因此，建筑师在进行通风设计时，需要充分考虑各种因素，使风压和热压相互补充，相互配合，实现有效自然通风的效果。2）辅助自然通风技术。机械辅助式自然通风是利用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。它虽然消耗一定的能源，但通过该装置重新组织气流，可使自然通风效果更好。对流通风。以前在建筑系统中采用了吸气风管的通风设计，还利用气流给建筑供暖，不是将燃烧器直接安放在吸气管中，而是装备建筑供热用的蒸汽盘管，从而最终利用同一管道实现通风和供暖。随着小型蒸汽引擎技术在建筑中使用，导致机械风机通风系统取代了对流通风系统。置换通风。它

7、是一种新型、高效的空调送风方式，具有通风效率高、改善室内空气品质的优点。既可以弥补其它空调通风方式的不足，又能带来相当的节能效果。置换通风以低于室内温度、低速的送进新风，新风受到室内热源的影响受热上升，这样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，有利于排出热气和气体污染物。置换多元通风。该系统是一个能够在不同时间、季节利用自然通风和机械通风的不同特性的系统，它结合了机械通风系统和自然通风的二元系统。其基本原理是通过在机械通风和自然通风之间切换，维持良好的室内环境，避免建筑长期运行空调带来的成本、能源过度消耗和导致的环境问题。运行模式随季节改变，每天的任意时刻，系统的运

8、行模式反应了外部环境状况，且充分利用了当时的环境。建筑设计、内部负荷、自然驱动力、外界环境决定了多元通风系统形式，且以最节能的方式满足内部环境需要。4 节能设计控制在生态建筑中，自然通风不仅能提供新鲜、清洁的自然空气，带走潮湿污浊的空气，也有利于人体生理和心理健康，减少使用空调的负面影响，又能降温通风，还可以在不消耗非再生能源情况下降低室内温度，改善室内热环境，减少空调耗电量，实现建筑节能。其主要是通过对建筑物的屋顶、窗户、地板等建筑构件上的优化设计，以增强自然通风效果。1）屋顶节能设计。在屋顶上，利用天窗、烟囱、风斗等构造，为气流提供进出通道，形成一个独立的通风系统。屋顶的形状和高度影响室外

9、风压，采用翼形屋顶可形成自然风的高压区和低压区，增强自然通风的效果；通风屋顶内部设有空气间层，利用热压通风原理使气流在空气间层中流动，提高或降低屋顶内表面的温度。在屋顶上分别设置连通空气阻热层和室内空气的风帽，使屋顶可以自由地选择机械通风，也可通过室内自然通风或空气阻热层内通风中的某一种或多种通风模式调节室内气候。2）窗户通风节能设计。自然通风设计常以窗户充当风口，其形式、面积大小及安装位置等，都会影响通风效率、室内气流组织和室内热舒适。窗户的通风系数随着开口面积、窗户类型和室内外温差的变化而变化。对单侧通风或贯流通风及热压驱动的自然通风，在冬季最好选择底悬式窗户，夏季选侧悬式窗户。不少建筑都

10、是通过百叶的开合和不同方向上百叶的配合控制室内气流，从而实现完全被动式的自然通风，达到节能，减少污染的作用。3）地板自然通风节能。采取地板通风，新鲜空气从地板的进气口上来，温度比较低，人的活动，新风就围绕着人体（热源），不仅提供了新鲜的空气，且增加了体内散热及防止由皮肤潮湿引起的不适等。5 结束语生态建筑中的自然通风，通过上述途径的综合运用，能实现节能、生态环保及可持续发展的要求的。此自然通风设计，仅有定性的还不行，要在建造和施工过程中根据建筑的功能和地理位置进行考虑，以降低建筑能耗，使建筑的人工环境与自然环境达到动态的平衡才是目标。参考文献1王鹏，谭刚.生态建筑中的自然通风J.世界建筑，2000（4）：62-65.2李哲海.现代建筑屋顶与建筑的自然通风J.节能创新，2007（01）：81-82.4