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            自然通風,開啟建筑節能之窗
            2012-04-20
            來自:  發布:管理員  發表時間:  閱讀次數:2053
             

            經歷過愈加嚴重的城市“空調依賴癥”,又迫于節能減排、關注健康的雙重壓力,通過自然通風來調節室內空氣品質、降低建筑能耗的做法近年來重回思考的軌道??茖W和工程界人士紛紛重新審視這項古老卻進步的技術。

            專家認為,采用自然通風來部分替代空調的方式高度可行,至少有兩方面意義:一是實現被動式制冷。自然通風可在不消耗不可再生能源的情況下降低室內溫度,改善室內熱環境。二是向大自然免費索取新鮮、清潔的自然空氣,帶走潮濕污濁,改善室內衛生環境,有利于人們身心健康。

            自然通風對于室內環境改善的成效,很大程度上取決于室外氣候條件。在我國大部分地區的春秋季節,自然通風完全可以在不消耗任何能量的前提下,取得良好效果。但是,夏季卻應該區別對待。由于此時室外空氣溫濕度普遍高于室內,單純進行自然通風,會造成熱風進入室內,降低人體舒適度并增加空調能耗。不過在夜間,建筑物可以利用室外冷空氣排除室內熱量,不僅能節省夜間能耗、縮短空調設備運行時間,還能同時降低圍護結構蓄熱,最終達到建筑節能的目的。

            在我國,利用自然通風實現室內環境改善和建筑節能降耗的形勢不容樂觀。大中城市中存在部分建筑特別是公共建筑如高檔賓館、商場、寫字樓等,由于業主和設計單位過分追求建筑立面效果而大量使用玻璃幕墻,造成窗戶無法開啟或者開啟角度較小,難以滿足室內自然通風的基本要求。此外,一些公共建筑沒有安裝技術先進的通風設備和設施,也使得室內空氣難以流通。這些現象都與當今倡導綠色建筑的初衷背道而馳。在國外,自然通風技術已經被越來越多地運用到建筑節能工作中。據統計,歐洲地區利用自然通風,每年可減少約三成的建筑能耗。

            要想在我國取得成效,這個過程顯然不可一蹴而就。業內人士建議,建筑在設計階段就應當充分考慮自然通風環節,尤其是新民居設計,不僅要關注自然通風技術,更要把這一傳統技術與當地地理氣候特征和氣候因素等結合起來,提出多層次的、全面的和適宜的建筑技術,體現出“氣候決定建筑”的設計理念。具體可從六方面加以考慮:

            第一,建筑體型與建筑群布局的設計。建筑群布局對自然通風的影響效果很大,在考慮單體建筑得熱與防止太陽過度輻射的同時,應盡量使建筑的法線與夏季主導風向一致;對于建筑群體,若風沿著法線吹向建筑,會在背風面形成很大的漩渦區,對后排建筑的通風不利。在建筑設計中,設計要綜合考慮這兩方面利弊,根據風向投射角(風向與房屋外墻法線夾角)對室內風速的影響來決定合理的建筑間距,同時結合建筑群體布局的改變達到縮小間距的目的??紤]到前幢建筑對后幢建筑的通風影響,單體設計還應結合總體情況,對建筑體型包括高度、進深、面寬乃至形狀等參數實行控制。

            第二,注重圍護結構開口設計。建筑物開口的優化配置以及開口尺寸、窗戶型式和開啟方式、窗墻面積比等設計要素,都直接影響建筑物內部的空氣流動以及通風效果。根據測算,當開口寬度為開間寬度1/3~2/3、開口大小為面積15%~25%時,通風效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起著決定性作用。進風口與出風口宜相對錯開布置,這樣可以使氣流在室內改變方向,讓室內氣流更均勻,通風效果更好。

            第三,“穿堂風”的組織有講究?!按┨蔑L”是自然通風中效果最好的方式。所謂“穿堂風”,是指風從建筑迎風面的進風口吹入室內并穿過房間,從背風面的出風口流出。進風口和出風口之間存在的風壓差越大,房屋內部空氣流動阻力越小,通風越流暢。因此,房屋在通風方向的進深不能太大,否則效果會大打折扣。

            第四,在建筑設計中形成豎井空間,可加速氣流流動實現自然通風。豎井空間主要形式有兩種:首先是純開放空間。目前,大量建筑設計有中庭,主要是平面過大的建筑出于采光的考慮,而設計則可利用建筑中庭的熱壓形成自然通風。其次是“煙囪”空間(或風塔),由垂直豎井和風口組成,在房間的排風口末端安裝太陽能空氣加熱器,以對從風塔頂部進入的空氣產生抽吸作用。這種系統類似于風管供風系統。風塔由垂直豎井和風斗組成,在通風不暢的地區,可利用高出屋面的風斗,把上部氣流引入建筑內部,加速室內空氣流通。風斗的開口應該為主導風向,在主導風向不固定的地區,可以設計多個朝向的風斗,或者設計成可隨風向轉動的樣式。

            第五,重視屋頂的自然通風。通風隔熱屋面常有兩種方式:首先是在結構層上部設置架空隔熱層。這種做法把通風層設置在屋面結構層上,利用中間的空氣間層帶走熱量,達到為屋面降溫的目的。架空板還能保護屋面防水層。其次是利用坡屋頂自身結構,在結構層中間設置通風隔熱層,也可得到較好的隔熱效果。

            第六,選用雙層玻璃幕墻圍護結構。雙層(或三層)幕墻是當今生態建筑中所普遍采用的先進技術,被譽為“會呼吸的皮膚”,由內外幕墻組成。雙層玻璃幕墻在保持外形輕盈的同時,能夠很好地解決高層建筑中過高的風壓和熱壓帶來的風速過大所產生紊流不易控制的問題,夜間開窗通風而無需擔心安全;加強圍護結構保溫隔熱性能,降低室內噪音。在節能方面,雙層通風幕墻由于換氣層的作用,比單層幕墻在采暖時節約能源42%~52%,在制冷時節約能源38%~60%,是解決建筑節能問題新的思路。

            專家解讀:閉窗建筑不健康

            現代人的生活依賴于空調,但專家表示,長期使用空調容易滋生軍團細菌,造成污染物超標。而且,長期使用空調的室內空氣即使經過消毒,仍然會對人體造成二次污染。人在空調房間內停留時間過長,會明顯感覺不舒服,甚至影響身體健康,患上所謂的“空調病”。 聯合國世界衛生組織于1990年提出健康建筑的概念。健康建筑首先要求室內通風,進入室內的新風量越大,室內污染程度就越低。

            有人認為,室外汽車尾氣污染嚴重,空氣混濁,關閉門窗可以保證室內空氣相對干凈,這種想法是極其錯誤的。根據哈佛大學一項長期研究,不管外界的空氣質量如何糟糕,緊閉窗戶時,室內污染物至少要比室外高一倍。研究數據表明,我國每年因室內空氣污染造成的死亡人數達到11.1萬人,經濟損失高達數千億美元。健康專家由此建議,通風是一種非常健康的生活方式,而自然通風則是最好的選擇。只要在降低能耗方面做足工作,人們就能在自然通風中享受健康生活。

             



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