浅析生态建筑中的自然通风-1.doc

浅析生态建筑中的自然通风 摘 要：从自然通风的原理入手，分析了建筑中自然通风的生态原则和设计方法，最后以本次课程设计即镇江北固湾绿色社区中心建筑为例，分析如何利用生态技术实现建筑的自然通风。 关键词：生态建筑 自然通风 原理 生态原则 方法 自古以来，自然通风就是一项改善人与环境的重要技术手段。较其它相对昂贵、复杂的生态技术，自然通风是一项比较成熟而廉价、朴素的技术措施。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。 随着空调技术的不断发展，人们渐渐淡忘了自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天，为了保持良好的室内空气品质、节约能源以及减少建筑综合症发生的多重压力下，科学家们不得不重新重视自然通风这一传统技术。在这样的背景下，把自然通风这一传统建筑生态技术重新引回现代建筑中，有着比以往更为重要的意义。 1. 自然通风的原理 空气的流动必须要有动力。建筑物中的自然通风，关键在于室内、外空气之间存在着压力差，主要通过建筑物的门、窗、过道、中庭、天井等来实现。形成空气压力差有两种方式，产生了两种机制的自然通风，即热压引起和风压引起的自然通风。 1.1 生态建筑中的完全自然通风技术 1.1.1 风压作用下的自然通风 室外气流与建筑物相遇时，将发生绕流，经过一段距离后，气流才恢复平行流动。由于建筑物的阻挡，建筑物四周室外气流的压力分布将发生变化，迎风面气流受阻，动压降低，静压增高，侧面和背风面由于产生局部涡流静压降低。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（图1）。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。 如果希望利用风压来实现建筑自然通风，首先，要求建筑有理想的外部风环境(平均风速3 m/s~4 m/s)。其次，建筑应面向夏季主导风向，房间进深要适宜(一般应小于14 m左右)，以便形成穿堂风。利用风压进行自然通风的典范之作当属伦佐·皮亚诺设计的Tjibaou文化中心。针对不同风速(从微风到飓风)和风向，通过调节百叶的开合和不同风向百叶的配合来控制室内气流，从而实现完全被动式的自然通风,达到节约能源、减少污染的目的。 1.1.2 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（图2）。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，而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入，达到自然通风的目的。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，而室内外温差和进、出风口的高差越大，热压作用越明显。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。例如，英国卡斯廷的旧改新生态建筑BRE(Building Research Establishment)办公建筑就是利用热压实现自然通风的典型实例。在该建筑物的南侧立面上设置五个可以吸收太阳能加热建筑内部空气的风塔，由于热空气上升，产生热压差，逐渐形成上升气流，从而实现自然通风。 1.1.3 风压与热压共同作用下的自然通风 由于建筑物受气候因素、地理位置、周边环境以及建筑布局等的影响，在实际应用中自然通风设计通常都是风压和热压相结合的，只是各自的作用有强有弱。在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。因而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，配合使用，实现建筑的有效自然通风。 1.2 生态建筑中的机械辅助式自然通风技术 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。与完全自然通风相比，虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源，但是通过这种装置重新组织气流，可以使自然通风达到更好的效果。 1.2.1 对流通风系统 对流通风器在16世纪已经被用于矿井通风，但是最初的水力与蒸汽动力等驱动力都不适用于建筑通风，直到热力学的进展促进了流体动力通风的发展。19世纪70-80年代，Bill-ing在建筑系统中采用了吸气风管的通风设计，同时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，而是装备了建筑供热用的蒸汽盘管，从而最终利用同一管道实现了通风和供暖的统一。但是随着技术的进一步完善，小型蒸汽引擎能够在建筑中使用，导致机械风机通风系统在19世纪90年代最终取代了对流通风系统。 1.2.2 置换通风系统 置换通风系统是一种新型、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。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。置换通风以低于室内温度、低速的送进新风，新风受