自然通风在建筑中应用.doc

自然通风的简介及其在建筑中的应用简介 摘要：在建筑设计中通过引入自然风方式加强人与自然的联系，提高人们的生活质量和环境质量，以节约建筑能耗，保护人类身心健康。使人类与自然相近、相亲、相融。 关键词：自然通风；建筑；热压;风压 前言： 随着空调技术的不断发展，人们越来越能主动的控制室内环境，创造前所未有的室内舒适气候要求，从而使人们逐渐淡化对自然通风这种气候适宜性技术的应用。然而，在今天全球能源紧张、节能压力增大、空气品质（IAO）恶化以及建筑综合征（SBS）等发生的情况下，全球的科学家不得不重新审视自然通风技术。在这样的背景下，把自然通风这种建筑生态技术引入现代建筑中，有着重要的意义。 一 空气流动原理 空气总是从高压区流向低压区，导致自然气流的原因有自然风和对流。 大气环流 太阳辐射、地球重力和地球自转共同造就了这个星球上常年不衰的自然风。赤道地区温度高，热空气上升，极低地区温度低，冷空气下降，形成环流。不过，地球径圈方向的环流不止一个，而是有三个，各个环流并不相互孤立。这些环流在地球自转惯性力的影响下，方向发生偏转，形成了低纬度地区的信风带和高纬度地区的西风带。由于海陆间热力效应，亚洲大陆季风现象明显。季风的特点是大范围盛行，并且风向随季节有明显变化。以我国为例，长江以南、华北和东北部分地区都处于季风区，夏季盛行东南季风，冬季盛行西北风。我国的建设活动，大多都发生在季风地区。 自然风和对流 自然风和对流是自然通风的驱动力，其中，自然风带来的通风强度要远高于对流。如果自然风在建筑物的不同开口处造成的气压不同，就能在建筑内部形成气流，气流的强度和方向受建筑物开口大小和位置的影响。对流是由冷热空气密度不同而产生的，当建筑物与室外存在温差时，就可以形成对流通风。对流通风强度较弱，但是能够在无风天气里实现通风。 近地气流 地面约2千米厚的大气层，通常被称为边界层或摩擦层，这层大气的气流受地面影响很大，多湍流，气象复杂。由于受到地面各种阻碍物的作用，边界层中风速随高度增加而增加，风向也在地球自传惯性力作用下发生偏转。 局部地貌 建筑师和规划师通常从风玫瑰图获取有关的信息。需要注意的是风玫瑰图的数据往往在开阔地采集，由于受到局部地貌和微气候的影响，建筑物所在位置的气流情况可能与风玫瑰图的描述有显著差异。建筑物附近的树木和其他结构都会影响该地的风向和风速。 二 自然通风方式 自然通风主要通过建筑上有目的的开口产生空气流动，而这种空气流动主要是在压差的作用下进行的。压差是动力，各开口则决定了阻力。根据压差的形成机理不同自然通风可分为以下几种。1 热压作用下的自然通风　　在外围护结构的不同高度上设有窗孔a和b，两者的高差为h。假设窗孔外的静压力分别为Pa、Pb，窗孔内的静压力分别为Pa、Pb，室内外的空气温度和密度分别为，和，。g h (- ) 称为热压。如果室内外没有空气温度差或者窗孔之间没有高差就不会产生热压作用下的自然通风　　室内某一点的压力和室外同标高未受扰动的空气压力的差值称为该点的余压。仅有热压作用时，窗孔内外的压差即为窗孔内的余压，该窗孔的余压为正，则窗孔排风；如该窗孔的余压为负，则窗孔进风。　　如果以窗孔a的中心平面作为一个基准面，任何窗孔的余压等于窗孔a的余压和该窗孔与窗孔a的高差和室内外密度差的乘积之和。该窗孔与窗孔a的高差h愈大，则余压值愈大。室内同一水平面上各点的静压都是相等的，因此某一窗孔的余压也就是该窗孔中心平面上室内各点的余压。余压值从进风窗孔a的负值逐渐增大到排风窗孔b的正值。在O-O平面上，余压等于零，这个平面称为中和面。位于中和面的窗孔上是没有空气流动的。某一窗孔余压的绝对值与中和面至该窗孔的距离有关，中和面以上的窗孔余压为正，中和面以下的窗孔余压为负。 2 风压作用下的自然通风　　某一建筑物周围的风压分布与该建筑的几何形状和室外的风向有关。风向一定时，建筑物外围护结构上某一点的风压值可用下式表示：　　　　　　　 　　K称为风压系数或空气动力系数。K值为正，说明该点的风压为正值，K值为负，说明该点的风压为负值。不同形状的建筑物在不同方向的风力作用下，风压系数分布是不同的。风压系数要在风洞内通过模型试验求得或通过计算流体力学 (CFD) 模拟计算获得。　　同一建筑物的外围护结构上，如果有两个风压值不同的窗孔，风压系数大的窗孔将会进风，风压系数小的窗孔将会排风。如果建筑处在风速为υw的风力作用下，由于＝，没有热压的作用。在风的作用下，迎风面窗孔的风压大于背风面窗孔的风压。因为没有热压的作用，室内各点的余压均保持相等。　　如果只开启迎风窗a，关闭背风窗b，不管窗内外的压差如何，由于空气的流动，室内的余压逐渐升高，当