建筑中常用的自然通风实现方式主要有以下几种:
1.利用
风压实现自然通风节能,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。
2.利用热压实现自然通风
自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差———即通常讲的“
烟囱效应”———来实现建筑的自然通风。利用热空气上升的原理,在建筑上部设排风口可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。热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关,室内外温差和进、出风口的高差越大,则热压作用越明显。在建筑设计中,可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔———如楼梯间、中庭、拔风井等满足进排风口的高差要求,并在顶部设置可以控制的开口,将建筑各层的热空气排出,达到自然通风的目的。与风压式自然通风不同,热压式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。
3.风压与热压相结合实现自然通风
在建筑的自然通风设计中,风压通风与热压通风往往是互为补充、密不可分的。一般来说,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。位于英国莱彻斯特的蒙特福德大学女王馆就是这方面的一个优秀实例。建筑师
肖特和福特将庞大的建筑分成一系列小体块,既在尺度上与周围古老的街区相协调,又能形成一种有节奏的韵律感,同时小的体量使得自然通风成为可能。位于指状分支部分的实验室、办公室进深较小,可以利用风压直接通风;而位于中间部分的报告厅、大厅及其它用房则更多地依靠“烟囱效应”进行自然通风 。同时,建筑的外维护结构采用厚重的蓄热材料,使得建筑内部的得热量降到最低。)
4.机械辅助式自然通风
在一些大型建筑中,由于通风路径较长,流动阻力较大,单纯依靠自然风压与热压往往不足于
实现自然通风。而对于空气污染和
噪声污染比较严重的城市,直接的自然通风还会将室外污
浊的空气和噪声带入室内,不利于人体健康。在这种情况下,常常采用一种机械辅助式的自
然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道,辅以符合生态思想的空气处理手段(如土
壤预冷、预热、深井水换热等) ,并借助一定的机械方式加速室内通风。
5.双层维护结构
双层维护结构是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术,被誉为“可呼吸的皮肤”。双
层维护结构一般由双层玻璃或三层玻璃组成,在两层玻璃之间留有一定宽度的空隙形成空气
夹层,并配有可调节的深色百页。在冬季,空气夹层和百页可以形成一个利用太阳能加热空
气的装置,提高建筑外墙表面温度,有利于建筑的保温采暖;在夏季,则可以利用热压原理将
热空气不断从夹层上部排出,达到降温的目的。对于
高层建筑来说,直接对外开窗容易造成
紊流,不易控制,而双层维护结构则能够很好的解决这一问题。