建筑设备-自然通风-穿堂风研究报告分析解析

自然通风 穿堂风 建筑设备 建筑 目录 自然通风naturalventilation 自然通风的动力是风和温度 其依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压 促使空气流动 使得建筑室内外空气交换 自然通风可以保证建筑室内获得新鲜空气 带走多余的热量 又不需要消耗动力 节省能源 节省设备投资和运行费用 因而是一种经济有效的通风方法 气流受压差影响 气流从正压区流向负压区 气流在流动途中如遇到障碍物则会引起气流的聚集 从而在迎风侧形成气流正压区 同样在被风侧形成负压区 此时气流的速度和方向取决于障碍物的形状及压差的大小 作用在建筑上的风压大小取决于风向 风速和建筑物的形状 热压通风则是因为室内外温度差引起空气的密度差而产生的空气流动 当室内空气温度高于室外时 自然通风naturalventilation 利用风压做驱动力的称风压通风 室外自然风吹向建筑物时 在建筑物的迎风面形成正压区 背风面形成负压区 利用两者之间的压差进行室内通风 就是风压通风 利用热压做驱动力的称热压通风 热压通风则是因为室内外温度差引起空气的密度差而产生的空气流动 当室内空气温度高于室外时 使室外空气由建筑物的下部进入室内 而从建筑物的上部排到室外 而当室外温度高于室内时 则气流流向相反 多数情况下风压和热压是同时起作用的 这时主流空气的流向依两种驱动力的作用方向和强弱对比来确定 自然通风naturalventilation 自然通风的作用1 提供新鲜空气 自然通风带来的新鲜空气提供充足的氧气 稀释空气中的二氧化碳浓度 冲淡气味 有利于人们的生理和心理健康 2 生理降温 空气的对流降温是人体调节舒适度的重要途径 3 建筑物的夜间降温 室内外的空气相互替换 使建筑降温 以减轻白天的冷负荷 自然通风可以保证建筑室内获得新鲜空气 带走多余的热量 又不需要消耗动力 节省能源 节省设备投资和运行费用 因而是一种经济有效的通风方法 自然通风的形式 贯流式通风 俗称穿堂风 指建筑物迎风一侧和背风一侧均有开口 且开口之间有顺畅的空气通路 从而使自然风能够直接穿过整个建筑 如果进出口间有阻隔或空气通路曲折 通风效果就会变差 这是一种主要依靠风压进行的通风 单面通风 当自然风的入口和出口在建筑物的同一个外表面上 这种通风方式被称为单面通风 单面通风靠室外空气湍流脉动形成的风压和室内外空气温差的热压进行室内外空气的交换 在风口处设置适当的导流装置 可提高通风效果 风井或者中庭通风 主要利用热压进行自然通风的一种方法 通过风井或者中庭中热空气上升的烟囱效应作为驱动力 把室内热空气通过风井和中庭顶部的排气口排向室外 在实际设计中 往往采用一些利用太阳能热作用的措施来增强热压的作用 双层皮通风 穿堂风throughflow 1 即过堂风 是气象学中一种空气流动的现象 流动于建筑物内部空间的风 2 穿堂风驱动力主要是风压 在一些情况下热压也有明显作用 在风压作用下 室外空气从建筑物一侧进入 贯穿内部 从另一侧流出的自然通风 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 穿堂风throughflow 穿堂风构造 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 穿堂风throughflow 穿堂风构造 穿堂风通常产生于建筑物间隙 高墙间隙 门窗相对的房间或相似的通道中 由于在空气流通的两侧大气温度不同 气压导致空气快速流动 又由于建筑物等阻挡 间隙 门窗 走廊等提供流通通道使大气快速通过 风向一般为有阳光一侧至背阴处一侧 风速根据两侧温度差决定 温差越大 风速越大 以春 秋季居多 穿堂风throughflow 穿堂风构造 建筑平面 横向伸展的平面有利于自然通风 进深不宜过大 这样有利于穿堂风的形成 一般情况下平面进深不超过楼层净高的5倍 可取得较好的通风效果 单侧通风的建筑 进深最好不超过净高的2 5倍 进出口窗面积比例 进出风口相对大小决定了室内空气流速 据有关试验表明 获得室内整体最好风速的最佳办法是 出风口面积大于进风口面积10 左右 穿堂风throughflow 穿堂风构造 建筑房间与窗口朝向 如果窗户在相对的两面墙上 房间的方向不应顺着主导风向 如果窗户在两面相交的墙上 房间最好直接面朝风向开窗 建筑纵轴线垂直于夏季主导风向 气流控制 进风口与出风口之间有高度差 可以在风速不大的时候帮助增进室内通风 内廊双面房间的建筑 内走道墙顶或墙底应开一些通风窗 通风效果会好的多 这种形式尤其适合教室或人多的空间 穿堂风的设计问题 自然通风对于室内环境改善的成效 很大程度上取决于室外气候条件 在我国大部分地区的春秋季节 自然通风完全可以在不消耗任何能量的前提下 取得良好效果 但是 夏季却应该区别对待 由于此时室外空气温湿度普遍高于室内 单纯进行自然通风 会造成热风进入室内 降低人体舒适度并增加空调能耗 不过在夜间 建筑物可以利用室外冷空气排除室内热量 不仅能节省夜间能耗 缩短空调设备运行时间 还能同时降低围护结构蓄热 最终达到建筑节能的目的 指建筑物迎风一侧和背风一侧均有开口 且开口之间有顺畅的空气通路 从而使自然风能够直接穿过整个建筑 如果进出口间有阻隔或空气通路曲折 通风效果就会变差 这是一种主要依靠风压进行的通风 建筑中穿堂风的设计 建筑在设计阶段就应当充分考虑自然通风环节 尤其是新民居设计 不仅要关注自然通风技术 更要把这一传统技术与当地地理气候特征和气候因素等结合起来 提出多层次的 全面的和适宜的建筑技术 建筑体型与建筑群布局的设计 建筑群布局对自然通风的影响效果很大 在考虑单体建筑得热与防止太阳过度辐射的同时 应尽量使建筑的法线与夏季主导风向一致 对于建筑群体 若风沿着法线吹向建筑 会在背风面形成很大的漩涡区 对后排建筑的通风不利 在建筑设计中 设计要综合考虑这两方面利弊 根据风向投射角 风向与房屋外墙法线夹角 对室内风速的影响来决定合理的建筑间距 同时结合建筑群体布局的改变达到缩小间距的目的 考虑到前幢建筑对后幢建筑的通风影响 单体设计还应结合总体情况 对建筑体型包括高度 进深 面宽乃至形状等参数实行控制 穿堂风的设计 注重围护结构开口设计 建筑物开口的优化配置以及开口尺寸 窗户型式和开启方式 窗墙面积比等设计要素 都直接影响建筑物内部的空气流动以及通风效果 根据测算 当开口宽度为开间宽度1 3 2 3 开口大小为面积15 25 时 通风效果最佳 开口的相对位置对气流路线起着决定性作用 进风口与出风口宜相对错开布置 这样可以使气流在室内改变方向 让室内气流更均匀 通风效果更好 穿堂风的组织 穿堂风是自然通风中效果最好的方式 指风从建筑迎风面的进风口吹入室内并穿过房间 从背风面的出风口流出 进风口和出风口之间存在的风压差越大 房屋内部空气流动阻力越小 通风越流畅 因此 房屋在通风方向的进深不能太大 否则效果会大打折扣 穿堂风的设计 周围环境对建筑的通风影响 利用树木的合理布置引导风吹入室内 加强建筑的自然通风 案例caseanalysis 柯里亚的孟买干城章嘉公寓 KanchanjungaApartments该建筑场地位于孟买风景优美的滨海区 建筑朝向以西为主 朝西开窗 这是大海的方向 也是主导风向和主要景观的朝向 设计师在这个项目里完美的解决了季风 西晒和景观三个主要矛盾 柯利亚处理空间 挖掘传统建筑精华 针对气候和景色进行的综合能力 通过它展现得淋漓尽致 案例caseanalysis 柯里亚的孟买干城章嘉公寓 柯里亚在住宅的生态研究方面提出了以 开放向天 open to skyspace 的空间为中心的适应气候的设计策略 其具体措施有 走廊围绕主空间 空气对流散热 中央空间作为通风管道 中间区域 分散组织 案例caseanalysis 柯里亚的孟买干城章嘉公寓 该建筑采用东西向布局 使每层围绕电梯间对称布局两户 每户占据纵向的两个狭长的开间 东西贯通 产生了穿堂风 从剖面设计上看 此住宅采用半跃层形式交错布局 形成朝西或朝东的两层花园阳台 形成了良好的景观 更有利于遮阳和通风 穿堂风throughflow 优点 1 自然通风不需动力设备 不消耗动力 是一种经济节能的通风方式 2 相比机械通风 造价低 且无需后期维护 3 通过室内外空气的交换提高空气质量 低碳环保 缺点 1 通风量收到自然条件和建筑结构的约束难以有效控制 通风效果不稳定 2 穿堂风对建筑的进深 朝向 开口和周边环境布置有较大的限制 穿堂风的设计 穿堂风效果 穿堂风由建筑物迎风面进入室内 在穿过住宅室内后再由建筑背面吹出 按照相关的试验结果发现 如果穿堂风足够 只需二十分钟就室内的气温最少可以下降1到2摄氏度 因此穿堂风对于改善室内的温度环境非常有效 只在将位于进风口位置的门窗以及背风面的门窗都打开 室内才会有穿堂风经过 通常出风窗口的面积要稍大于进风窗口的面积 最好大于10 这样才可以获得最佳的室内通风效果 窗口的设置及开启要密切的结合住宅的外部环境以及内部布局 可以通过角窗 高窗等不同的形式来提高室内自然通风的效果 开启窗口时也要考虑到立面效果以及室内的通风 还要考虑到擦窗方便 如果户型为内廊双面房间 那么要在墙底或者走道的墙顶设置通风窗 建筑设计过程中对窗户的设计要引起重视 使得窗户的功能不再局限于看的功能 还要起到增强房间自然通风效果的作用 总之 自然通风是一项成本非常低的节能技术 因此在进行建筑设计时 要从多方面加以考虑 对其影响因素做进一步改进 从而使得自然通风改善室内环境的功用得到最大化利用 穿堂风的设计 穿堂风效果 作为一种节能设计的手段 自然通风还可以和多种其他手法相结合 如太阳能 建筑材料 自然采光 地下蓄热蓄冷 地热 自动控制等 且引进计算机模拟和风洞试验技术 从量化的层面对建筑的生态节能设计进行深入的研究 虽然我国目前对此研究不多 但随着可持续发展的设计理念的不断发展 建筑自然通风必将受到越来越多的关注 我国现状 目前我国利用自然通风实现室内环境改善和建筑节能降耗的形势不容乐观 城市中存在部分建筑特别是公共建筑如高档宾馆 商场 写字楼等 由于业主和设计单位过分追求建筑立面效果而大量使用玻璃幕墙 造成窗户无法开启或者开启角度较小 难以满足室内自然通风的基本要求 此外 一些公共建筑没有安装技术先进的通风设备和设施 也使得室内空气难以流通 这些现象都与当今倡导绿色建筑的初衷背道而驰 国外一些地区 自然通风技术已经被越来越多地运用到建筑节能工作中 据统计 欧洲地区利用自然通风 每年可减少约三成的建筑能耗 指建筑物迎风一侧和背风一侧均有开口 且开口之间有顺畅的空气通路 从而使自然风能够直接穿过整个建筑 如果进出口间有阻隔或空气通路曲折 通风效果就会变差 这是一种主要依靠风压进行的通风 误解 目前人们的生活过于依赖于空调 但长期使用空调容易滋生军团细菌 造成污染物超标 而且 长期使用空调的室内空气即使经过消毒 仍然会对人体造成二次污染 人在空调房间内停留时间过长 会明显感觉不舒服 甚至影响身体健康 患上所谓的 空调病 联合国世界卫生组织于1990年提出健康建筑的概念 健康建筑首先要求室内通风 进入室内的新风量越大 室内污染程度就越低 有人认为 室外汽车尾气污染严重 空气混浊 关闭门窗可以保证室内空气相对干净 这种想法是极其错误的 根据哈佛大学一项长期研究 不管外界的空气质量如何糟糕 紧闭窗户时 室内污染物至少要比室外高一倍 研究数据表明 我国每年因室内空气污染造成的死亡人数达到11 1万人 经济损失高达数千亿美元 健康专家由此建议 通风是一种非常健康的生活方式 而自然通风则是最好的选择 只要在降低能耗方面做足工作 人们就能在自然通风中享受健康生活 解决办法 目前我国利用自然通风实现室内环境改善和建筑节能降耗的形势不容乐观 城市中存在部分建筑特别是公共建筑如高档宾馆 商场 写字楼等 由于业主和设计单位过分追求建筑立面效果而大量使用玻璃幕墙 造成窗户无法开启或者开启角度较小 难以满足室内自然通风的基本要求 此外 一些公共建筑没有安装技术先进