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(yīng)用現(xiàn)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(jié)出以拔風井的通風量和通風換氣次數(shù)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(yīng)用效果，提供可行性檢測方法及可量化指標。

關(guān)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(shù)的不斷發(fā)展，人們?yōu)榱颂岣呔幼…h(huán)境質(zhì)量廣泛應(yīng)用空調(diào)。雖然空調(diào)能夠為人們提供冬暖夏涼的居住環(huán)境，但是其不僅消耗能源，而且還不利于室內(nèi)空氣的流動，影響人們的身體健康，因此迫于節(jié)能環(huán)保以及良好生活品質(zhì)的要求，人們加強了對自然通風技術(shù)的研究與應(yīng)用。利用自然通風是傳統(tǒng)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(yīng)用。尤其是在濕熱地區(qū)，經(jīng)常會遇到建筑物設(shè)計開闊的窗戶，采取架空建筑的方式，此種現(xiàn)象在南方地區(qū)更是普遍，其應(yīng)用原理就是通過自然通風技術(shù)的應(yīng)用達到生態(tài)節(jié)約的目的。

長期以來，建筑設(shè)計中有關(guān)自然通風的設(shè)計普遍采用的方法是基于定性分析的常規(guī)靜態(tài)設(shè)計，即以城市的主導風向和風速為主要設(shè)計依據(jù)，采用簡單流量平衡，估計建筑物內(nèi)部空間在主導風向和風速下的靜態(tài)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(jié)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(shù)據(jù)，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(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 中庭通風

中庭通風是當前建筑設(shè)計所采取的最常見的一種自然通風技術(shù)，一般建筑主要是通過設(shè)計平面較大的建筑形成中庭通風，例如法蘭克福商業(yè)銀行就是一個利用中庭進行自然通風的成功案例。該設(shè)計集中體現(xiàn)了中庭通風的原理，例如為了避免中庭內(nèi)部形成過大的紊流，設(shè)計者將60層的建筑設(shè)計為每12層作為一個獨立的單元進行自然通風的設(shè)計，通過計算該設(shè)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(xiàn)自然通風具有廣闊的發(fā)展空間，其主要工作原理就是利用太陽能轉(zhuǎn)化為風能，一般建筑物采取安裝加熱采熱構(gòu)件的方式，使建筑物內(nèi)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(zhuǎn)化為自然通風的典型案例。在該建筑中通過在西側(cè)設(shè)計太陽能通風口使得內(nèi)部的空氣上升，并且在井內(nèi)形成負壓，以此形成自然通風，并且通過自然通風將過道內(nèi)的熱量帶走。

1.3 設(shè)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(huán)境，然而基于自然風向的不穩(wěn)定導致傳統(tǒng)的單排風帽難以滿足實際需要，因此針對該問題，科學家設(shè)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(shè)計為自然通風創(chuàng)造條件。例如蒙特福特大學女王樓的設(shè)計，就是通過大膽的設(shè)計，通過合理調(diào)整建筑的平面、剖面，在建筑物的房頂上設(shè)計相應(yīng)的抽風煙囪，并且將其與教學樓內(nèi)的其他教室相連接，這樣通過增加近、排風口的高差，實現(xiàn)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(jié)構(gòu)，中庭的頂部為玻璃幕墻頂，其中玻璃頂?shù)闹胁坑胁糠挚砷_啟的天窗。

測試儀器：QDF-2型的熱球式風速儀；哈爾濱工業(yè)大學建筑節(jié)能儀表研究所生產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(shù)。

測點布置：

測試工況：通風天窗全開啟。

測試結(jié)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(yīng)該增加通風換氣次數(shù)來反映其效果。通風天窗的打開角度應(yīng)該為設(shè)計角度，風速儀不應(yīng)該布置在通風天窗口，應(yīng)該選取一個氣流相對穩(wěn)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(shù)。

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(shù)要求進行確定。

3.2 通風換氣次數(shù)

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

3.3 拔風井通風效果檢測方法

3.3.1 檢測設(shè)備。（1）VT100型號的風速儀；（2）Testo610型號的數(shù)字溫濕度計（手持式）；（3）174H型號的溫濕度數(shù)據(jù)存儲記錄器。

3.3.2 檢測條件要求。（1）拔風井所在功能區(qū)域的門和窗應(yīng)處于全開啟狀態(tài)；（2）拔風井頂部開啟扇應(yīng)開啟，百葉調(diào)成設(shè)計角度；（3）應(yīng)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(huán)境條件下，其檢測結(jié)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(jù)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(diào)整百葉位置到設(shè)計角度；（3）同時測量室內(nèi)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(shù)據(jù)應(yīng)每隔15min記錄一次，不少于8次。

3.3.5 結(jié)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(shè)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(shù)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(xiàn)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(shù)可以準確地體現(xiàn)拔風井的通風換氣的效果，通風換氣次數(shù)直接關(guān)系到建筑內(nèi)的空氣質(zhì)量，通過計算其通風換氣次數(shù)，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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作者簡介：陳精健（1984-），男，福建福州人，供職于上海市嘉定區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心有限公司，研究方向：工程檢測。

（責任編輯：小 燕）