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自然通风 不可忽视的绿色能量

2015-07-31 来源:能源世界 发布: 点击量:

近年来,随着我国经济建设快速发展,各类型活动对于能源消耗亦迅速增加。节能环保由此上升为社会性话题。而作为占据社会总能耗近半的建筑能耗,如何让建筑利用自然的可再生能源、节约建筑能耗,已成为未来很长一段时期我国建筑行业发展之重点。建筑的自然通风是指依靠室内外风力和气温差异造成风压和热压,促使空气流动,从而使得建筑室内外的空气进行交换。自然通风不需要消耗任何动力,便可使建筑室内获得新鲜空气,带走多余热量,起到降温、通风和节能的显著效果。

建筑自然通风是当前行业公认的经济、节能和环保的通风方法。无论是公共建筑还是住宅,自然通风多有利于室内环境改善和保障民众健康。随着城市人口密度增长以及建筑体量和规模的逐渐膨胀,多数老旧建筑自然通风能力差,单纯依靠机械通风效果不好。风扇、空调的机械通风甚至容易引发各类疾病。同时,自然通风可节省机械通风所带来的能量消耗,有效节约不可再生资源,符合节能环保以及可持续发展的理念。此外从经济角度来考虑,自然通风更可以节约机械通风的电费。

自然通风存三种原理

自然通风与建筑室外气候条件关系密切,根据其形成主要分为三类:

一是风压产生的自然通风。我国许多非空调建筑中,大部分都是利用风压来促进室内外空气流通,从而改善室内空气质量。利用风压实现自然通风的首要条件是建筑外部有良好的风环境。当建筑外部的风吹及建筑时,由于受到阻挡会在建筑的迎风一面上产生正压力。同时,气流绕过建筑背面及各个侧面时,会在相应的位置产生负压力。风压正是在这正负压力差下产生的,从而实现空气流通。压力差的大小与建筑外形、风吹向建筑时的夹角和建筑周围的环境等都有关系。例如,当风垂直吹向建筑的正立面时,迎风面中心处产生的正压力最大,而屋角和屋脊处产生的负压最大,从而形成最大的压差。

二是热压产生的自然通风。这种形式是利用建筑内部空气的热压差形成的自然通风,也称“烟囱效应”。它利用热空气上升的原理,在建筑的上部设置排风口,将室内的污浊热空气从高处排风口排出,室外的新鲜冷空气则从建筑底部被吸入室内,形成风力循环。热压通风作用与室内外的温差以及进出风口的高度差有关。通常情况下,室内外温差越大、进出风口高度差越大,热压产生的自然通风效果越明显。

三是风压与热压综合作用通风。实际的建筑案例利用风压与热压共同作用的情形亦不少见,并能很好地形成互补优势,来对建筑进行自然通风设计。通常,在建筑某部位进深较小时,多采用风压来直接通风,而当建筑进深较大时则多采用热压来提高自然通风的效果。但是,在实际利用二者共同组织通风时,要特别注意避免风压和热压相互产生抵消作用,从而降低通风效果。

影响自然通风因素须重视

影响自然通风因素较多,在进行规划和建筑方案设计时,需要注重以下四个方面:

一是建筑朝向对于自然通风节能的影响至关重要。节能型建筑必须首先考虑朝向对于节能的影响。我国多数地区尤其是北方地区建筑以“坐北朝南”为正向,正是考虑到太阳方位对于建筑节能的直接影响。冬季阳光直射入室内及主墙面,可以节省因采暖而消耗的能量,提高室内温度及建筑保暖的效果。此外,建筑朝向的设置还会直接改变建筑物周边以及建筑本身的通风情况,从而提高建筑的自然通风效果。

二是建筑结构形式对自然通风节能影响很大。建筑的几何形状如建筑挑檐、屋顶坡度、女儿墙等都和建筑周边风压分布有关。此外,建筑周边的植被、绿化及建筑密度等也会改变风速和风向并影响到自然通风。与此同时,热压的影响因素主要来自于室内外温差以及建筑的开口位置。合理的建筑结构设计应当能够有效组织通风,保持室内温度和空气质量。如将通风器安置在屋顶,并在各层都设置好通风格栅,形成良好的烟囱效应,这样能够为自然通风的余压创造有利条件。

三是重视围护结构热惯性的影响。通常来讲,建筑的围护结构都有一定热惯性,其热容量越大,蓄热能力就越大,相对衰减和滞后就愈明显。因此,重型墙体的蓄热能力要远高于轻型墙体,由蓄热能力强的厚重材料所组成的围护结构稳定性好,建筑室内温度抵抗外扰波动的能力就很强。尤其在北方昼夜温差较大的地区,在夏季夜晚利用自然通风将冷量储存在室内的围护结构中,白天可将室内温度降低约2 3℃,明显延长非空调时间,起到节能效果。

四是室内气流组织不可忘。建筑室内气流组织的好坏会直接影响到建筑物的能耗、室内空气质量以及热环境,并最终影响建筑的自然通风效果。在进行建筑设计时,住宅朝向以及内部构造设计应以有利于自然通风为原则,不留死角,同时保证气流畅通、阻力小、少拐弯,甚至形成“穿堂风”。总之,现代建筑的自然通风应是有组织、有控制的自然通风。

利用自然通风来实现室内环境控制是应当大力提倡的、节能环保的举措。人们应当充分认识到,仅仅有这些理论基础是不够的,更重要的则来源于行业基层的决心、探索和实践。习大大总书记提出,不要搞奇奇怪怪的建筑。从通风科学的角度来说,这一观点亦不无道理。通风虽然是建筑行业内极微小的环节,但作为政府管理部门,亦应当考虑制定相关政策法规,对自然通风所带来的绿色感受加以提倡,需要从城乡规划、建筑设计等多方面来完善及实现。所谓“牵一发而动全身”,这是个长久和远大的命题。

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