建筑通風(fēng)中節(jié)能問題探討

摘 要：當(dāng)前自然風(fēng)已經(jīng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為建筑節(jié)能中普遍采用的一項(xiàng)重要手段。又根據(jù)自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)原理的不同可分為：依靠風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)的自然通風(fēng)、依靠熱壓實(shí)現(xiàn)的自然通風(fēng)、將風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合的自然通風(fēng)以及機(jī)械輔助通風(fēng)等幾種形式，從自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)方法著手，結(jié)合具體實(shí)例，分析其原理，并對雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)和高層建筑的自然通風(fēng)問題進(jìn)行了初步的分析。

關(guān)鍵詞：建筑；節(jié)能；通風(fēng)

中圖分類號：T022文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2008）02-0283-01

1 前景分析

經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，尤其是近年住房制度的改革極大地促進(jìn)了住宅產(chǎn)業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前每年新建房屋17億～18億平方米（城鎮(zhèn)居住建筑4億～5億平方米，公共建筑4億～5億平方米，鄉(xiāng)村居住建筑7億～8億平方米），拉動國民經(jīng)濟(jì)增長約兩個百分點(diǎn)，并極大地提高了城鄉(xiāng)人民生活水平。 隨著人民生活水平的提高，建筑能耗增長迅猛。建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器等方面的能耗，其中采暖、空調(diào)能耗約占60％～70％。根據(jù)1998年估算的數(shù)據(jù)，中國建筑用商品能源消耗已占全國商品能源消費(fèi)總量的27.6％，接近發(fā)達(dá)國家的30％～40％。由于保溫隔熱差，采暖系統(tǒng)效率低，我國單位面積采暖能耗是相同氣候條件下世界平均值的三倍，一些嚴(yán)寒地區(qū)城鎮(zhèn)建筑能耗已高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣偰芎牡囊话胱笥?。?/p>

2 自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)方法

采用自然通風(fēng)取代空調(diào)制冷技術(shù)至少具有兩方面的意義：一是實(shí)現(xiàn)了被動式制冷。自然通風(fēng)可在不消耗不可再生能源情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕污濁的空氣，改善室內(nèi)熱環(huán)境。二是可提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人體的生理和心理健康。建筑中常用的自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種：

2.1 利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

自然通風(fēng)最基本的動力是風(fēng)壓和熱壓。在具有良好的外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，風(fēng)壓可作為實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的主要手段。在我國大量的非空調(diào)建筑中，利用風(fēng)壓促進(jìn)建筑的室內(nèi)空氣流通，改善室內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量，是一種常用的建筑處理手段。風(fēng)洞試驗(yàn)表明：當(dāng)風(fēng)吹向建筑時(shí)，因受到建筑的阻擋，會在建筑的迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓力。同時(shí)，氣流繞過建筑的各個側(cè)面及背面，會在相應(yīng)位置產(chǎn)生負(fù)壓力。風(fēng)壓通風(fēng)就是利用建筑的迎風(fēng)面和背風(fēng)面之間的壓力差實(shí)現(xiàn)空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風(fēng)的夾角以及建筑周圍的環(huán)境有關(guān)。當(dāng)風(fēng)垂直吹向建筑的正立面時(shí)，迎風(fēng)面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負(fù)壓最大。

另外，伯努利流體原理顯示，流動空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區(qū)。依據(jù)這種原理，可以在建筑中局部留出橫向的通風(fēng)通道，當(dāng)風(fēng)從通道吹過時(shí)，會在通道中形成負(fù)壓區(qū)，從而帶動周圍空氣的流動，這就是管式建筑的通風(fēng)原理。通風(fēng)的管式通道要在一定方向上封閉，而在其他方向開敞，從而形成明確的通風(fēng)方向。這種通風(fēng)方式可以在大進(jìn)深的建筑空間中達(dá)到較好的通風(fēng)效果。

2.2 利用熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

自然通風(fēng)的另一原理是利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差——即通常講的“煙囪效應(yīng)”——來實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設(shè)排風(fēng)口可將污濁的熱空氣從室內(nèi)排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸人。熱壓作用與進(jìn)、出風(fēng)口的高差和室內(nèi)外的溫差有關(guān)，室內(nèi)外溫差和進(jìn)、出風(fēng)口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設(shè)計(jì)中，可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空腔- - 如樓梯間、中庭、拔風(fēng)井等滿足進(jìn)排風(fēng)口的高差要求，并在頂部設(shè)置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。9個研究用房沿一個長約300 m的西向臨湖“拱廊”依次排列?！肮袄取笔且粋€設(shè)有商店和咖啡館的公共場所，高三層，外側(cè)為傾斜的玻璃墻面，在走廊中人們可以俯瞰整個湖泊?！肮袄取钡恼姘惭b可隨季節(jié)變化而自由調(diào)節(jié)的隔熱玻璃。在冬季，可將低處的擋板關(guān)閉，這樣，拱廊便成為一個溫室，有利于節(jié)約采暖能耗；在夏季，可將擋板滑向上方，就像是大型的上下推拉窗。這樣，經(jīng)過水面冷卻的冷空氣便可從玻璃墻面下部吹人“拱廊”內(nèi)部，而室內(nèi)的熱空氣則由玻璃墻面與屋頂?shù)慕雍咸幙p隙中排出。除此以外，地板下還設(shè)有調(diào)節(jié)室溫的水冷系統(tǒng)，調(diào)節(jié)過程中被熱空氣加熱的水在晚間則可向室內(nèi)補(bǔ)充熱能

2.3 風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

在建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中，風(fēng)壓通風(fēng)與熱壓通風(fēng)往往是互為補(bǔ)充、密不可分的。一般來說，在建筑進(jìn)深較小的部位多利用風(fēng)壓來直接通風(fēng)，而進(jìn)深較大的部位則多利用熱壓來達(dá)到通風(fēng)效果。

2.4 機(jī)械輔助式自然通風(fēng)

在一些大型建筑中，由于通風(fēng)路徑較長，流動阻力較大，

單純依靠自然風(fēng)壓與熱壓往往不足于實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。而對于空氣污染和噪聲污染比較嚴(yán)重的城市，直接的自然通風(fēng)還會將室外污濁的空氣和噪聲帶人室內(nèi)，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機(jī)械輔助式的自然通風(fēng)系統(tǒng)。

2.5 雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)

雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“可呼吸的皮膚”。雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)一般由雙層玻璃或三層玻璃組成，在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層，并配有可調(diào)節(jié)的深色百頁。在冬季，空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置，提高建筑外墻表面溫度，有利于建筑的保溫采暖；在夏季，則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出，達(dá)到降溫的目的。對于高層建筑來說，直接對外開窗容易造成紊流，不易控制，而雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)則能夠很好的解決這一問題.

3 小結(jié)

與同緯度許多發(fā)達(dá)國家相比，我國冬天氣候更冷，夏天氣候更熱，南方空氣濕度還很高。在這種濕熱環(huán)境下，我國房屋的保溫隔熱性能卻要比發(fā)達(dá)國家差得多，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家在同等條件下采暖耗能的2至3倍。自然開窗通風(fēng)更是大量的浪費(fèi)建筑熱能。沒有高效建筑節(jié)能的解決方案，不可再生的化石能源是不可能支撐我國這樣的大國全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的！一般而言，GDP增長8%，能源消耗增長約為5%，而我國2002年和2003年的能源相應(yīng)增長為14.5%和13.5%，相當(dāng)于2年時(shí)間耗盡了5年的能源供應(yīng)。中國的能源供應(yīng)正面臨深刻危機(jī)，傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長方式已走到盡頭。我國的能源利用效率目前僅為33%，比發(fā)達(dá)國家落后20年，相差10個百分點(diǎn)。能源消費(fèi)強(qiáng)度大大高于發(fā)達(dá)國家及世界平均水平，約為美國的3倍，日本的7.2倍。近幾年愈演愈烈的“電荒”告訴我們今后中國總體能源偏緊是不爭的事實(shí)。除了南方沿海生產(chǎn)用電的大量增長，電荒的罪魁禍主要是空調(diào)，也就是建筑能耗，其實(shí)北方燃?xì)夤┡悄芎拇蟮枚唷?003年全國年用電量為1.89萬億千瓦，空調(diào)能耗就占到了全國用電總量的15％，且在逐年猛增。其實(shí)冬季采暖的耗能，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于夏季！夏天南方室內(nèi)外溫差超過10℃的時(shí)間只有兩到三個月，而北方冬天室內(nèi)外溫差超過20到30℃的時(shí)間有采暖期是四到六個月。北京的采暖標(biāo)準(zhǔn)是室內(nèi)溫度不低于16或18℃，而12月21日以來北京最低氣溫徘徊在零下10℃左右，溫差超過25℃，東北地區(qū)溫差更大，這比夏季空調(diào)能耗高一個數(shù)量級。采暖耗能的節(jié)能是個根本性問題。雖然我國目前對此研究不多，但隨著可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念的不斷發(fā)展，建筑自然通風(fēng)必將受到越來越多的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

［1］周浩明，張曉東．生態(tài)建筑［M］．南京：東南大學(xué)出版社，2002．

［2］王鵬，譚剛．生態(tài)建筑中的通風(fēng)［J］．世界建筑，2000，(4)：62-65．