拔風井自然通風效果測試與評價研究

摘要：文章以拔風井自然通風的應用現狀作為研究切入點，對上海某建筑拔風井自然通風進行測試與評價，以此總結出以拔風井的通風量和通風換氣次數作為評價指標，并且對其檢測方法進行了闡述，為評估拔風井自然通風的實際應用效果，提供可行性檢測方法及可量化指標。

關鍵詞：拔風井；自然通風效果；效果測試；效果評價；建筑工程；通風量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU834 文章編號：1009-2374（2017）11-0229-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.115

隨著科學技術的不斷發展，人們為了提高居住環境質量廣泛應用空調。雖然空調能夠為人們提供冬暖夏涼的居住環境，但是其不僅消耗能源，而且還不利于室內空氣的流動，影響人們的身體健康，因此迫于節能環保以及良好生活品質的要求，人們加強了對自然通風技術的研究與應用。利用自然通風是傳統建筑防熱的主要舉措，并且在世界各地的建筑中得到廣泛的應用。尤其是在濕熱地區，經常會遇到建筑物設計開闊的窗戶，采取架空建筑的方式，此種現象在南方地區更是普遍，其應用原理就是通過自然通風技術的應用達到生態節約的目的。

長期以來，建筑設計中有關自然通風的設計普遍采用的方法是基于定性分析的常規靜態設計，即以城市的主導風向和風速為主要設計依據，采用簡單流量平衡，估計建筑物內部空間在主導風向和風速下的靜態空氣流向和流量，從而定性地給出采用自然通風時的估計結果。目前，綠色建筑中自然通風的評價手段仍然是以模擬手段為主，無實際數據，無法對建筑的自然通風效果進行有效的評判，所以迫切需要研究出一套完整的建筑自然通風效果測試與評價方法。

1 拔風井自然通風的應用現狀

1.1 中庭通風

中庭通風是當前建筑設計所采取的最常見的一種自然通風技術，一般建筑主要是通過設計平面較大的建筑形成中庭通風，例如法蘭克福商業銀行就是一個利用中庭進行自然通風的成功案例。該設計集中體現了中庭通風的原理，例如為了避免中庭內部形成過大的紊流，設計者將60層的建筑設計為每12層作為一個獨立的單元進行自然通風的設計，通過計算該設計取得了良好的效果。

1.2 太陽能強化自然通風

太陽能屬于新能源，利用太陽能實現自然通風具有廣闊的發展空間，其主要工作原理就是利用太陽能轉化為風能，一般建筑物采取安裝加熱采熱構件的方式，使建筑物內部的空氣上升，以此形成熱壓，引起空氣流動，形成自然通風的效果，例如圖1就是利用太陽能轉化為自然通風的典型案例。在該建筑中通過在西側設計太陽能通風口使得內部的空氣上升，并且在井內形成負壓，以此形成自然通風，并且通過自然通風將過道內的熱量帶走。

1.3 設置可捕捉風向的風帽強化自然通風

實踐證明，良好的自然通風必須要依賴于良好的外部環境，然而基于自然風向的不穩定導致傳統的單排風帽難以滿足實際需要，因此針對該問題，科學家設計出利用導向器的導風原理，這樣可以讓導向器始終在風力的作用下處于下風口，以此達到自然通風的效果。

1.4 組合型強化自然通風

一般在建筑中為了達到更好的自然通風效果，一般建筑中往往采取組合型的設計為自然通風創造條件。例如蒙特福特大學女王樓的設計，就是通過大膽的設計，通過合理調整建筑的平面、剖面，在建筑物的房頂上設計相應的抽風煙囪，并且將其與教學樓內的其他教室相連接，這樣通過增加近、排風口的高差，實現自然通風，達到良好的通風效果。

2 上海某大學建筑的拔風井自然通風的測試

上海某大學具有高大的中庭，該建筑總高度100m，地下1層，地上21層。中庭從地上1層開始，貫穿整個建筑。建筑采用玻璃幕墻結構，中庭的頂部為玻璃幕墻頂，其中玻璃頂的中部有部分可開啟的天窗。

測試儀器：QDF-2型的熱球式風速儀；哈爾濱工業大學建筑節能儀表研究所生產的BES-02型號的溫濕度采集記錄儀。

測試方案：測試時間在8月份，測試時刻為每天的9∶00～16∶00。在中庭內距地面的高度分別為2m、16m、30m、44m、58m、72m、86m和100m處布置8個溫度測點，記錄中庭內不同的逐時溫濕度。同時在不受陽光直射通風良好的建筑室外布置1個溫度測點，用于記錄室外的逐時溫濕度氣象參數。

測點布置：

測試工況：通風天窗全開啟。

測試結果：（1）通風天窗全開啟時平均自然通風量：13855m3/h；（2）通風天窗全開啟時最大自然通風量：21977m3/h。

該項目的評價指標有通風天窗全開啟時平均自然通風量、通風天窗全開啟時最大自然通風量，僅能夠反映出拔風井的通風能力大小，不能夠正確地反映拔風井自然通風對建筑的作用（效果），應該增加通風換氣次數來反映其效果。通風天窗的打開角度應該為設計角度，風速儀不應該布置在通風天窗口，應該選取一個氣流相對穩定的通風截面上。

3 拔風井通風效果評價指標

拔風井的通風效果指標包括：通風量和通風換氣次數。

3.1 通風量

通風量的確定按照《建筑通風效果測試與評價標準》（JGJ/T 309-2013）對通風量的技術要求進行確定。

3.2 通風換氣次數

通風換氣次數確定按照《建筑通風效果測試與評價標準》（JGJ/T 309-2013）的技術要求。

3.3 拔風井通風效果檢測方法

3.3.1 檢測設備。（1）VT100型號的風速儀；（2）Testo610型號的數字溫濕度計（手持式）；（3）174H型號的溫濕度數據存儲記錄器。

3.3.2 檢測條件要求。（1）拔風井所在功能區域的門和窗應處于全開啟狀態；（2）拔風井頂部開啟扇應開啟，百葉調成設計角度；（3）應選擇在晴天進行檢測，室外風速不超過3.3m/s。室外風速的大小對拔風井通風換氣能力有比較大的影響，在室外風速超過3.3m/s的環境條件下，其檢測結果不具代表性。

3.3.3 測點布置要求。（1）拔風井進風口風速測點布置，對于矩形拔風井，依據實際的拔風井尺寸，按照圖3要求進行測點劃分和布置；（2）拔風井進風口和排風口溫度測點布置。在拔風井進風口和排風口處各布置一個溫度記錄儀，用來記錄測試期間拔風井進、排風口風溫。

3.3.4 測試過程。（1）先量取拔風井斷面尺寸，長和寬；（2）開啟門窗，拔風井開啟扇，調整百葉位置到設計角度；（3）同時測量室內斷面風速與拔風井進風口風速；（4）拔風井進、排風風口風溫采用溫度記錄儀自動記錄；（5）檢測數據應每隔15min記錄一次，不少于8次。

3.3.5 結果處理。

第一，通風量計算：

式中：

Q——拔風井自然通風量

Vave——風口平均風速

△T——設計的理論熱壓溫差

Tout——測試期間實際的排風口平均溫度

Tin——測試期間實際的進風口平均溫度

第二，通風換氣次數計算：

式中：

Q——拔風井自然通風量

V——拔風井作用的建筑體積

通風量可以準確地體現拔風井的通風能力，通風量越大則其通風能力越強，通過檢測拔風井的通風量，可以對其通風能力進行直觀的判定。

通風換氣次數可以準確地體現拔風井的通風換氣的效果，通風換氣次數直接關系到建筑內的空氣質量，通過計算其通風換氣次數，可以對拔風井對建筑的作用進行有效的評價。

參考文獻

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[2] 吳耀華，宋德萱.生態建筑中的風井設計[J].同濟大學學報（自然科學版），2008，36（5）.

[3] 程小軍.自然通風在建筑設計中的應用[J].西部大開發（中旬），2010，（2）.

作者簡介：陳精健（1984-），男，福建福州人，供職于上海市嘉定區建設工程質量檢測中心有限公司，研究方向：工程檢測。

（責任編輯：小 燕）