自然通风技术

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1、调节自然通风技术,自然通风的概念及优缺点 自然通风技术的原理 自然通风现行规范要求 建筑设计中的实现,自然通风与工艺设计的配合 自然通风整体设计 自然通风研究方法 实例,自然通风的概念及优缺点,自然通风 自然通风是指利用建筑物内外空气的密度差引起的热压或室 外大气运动引起的风压来引进室外新鲜空气达到通风换气作 用的一种通风方式。它不消耗机械动力，同时，在适宜的条 件下又能获得巨大的通风换气量，是一种经济的通风方式。 自然通风在一般的居住建筑、普通办公楼、工业厂房（尤其 是高温车间）中有广泛的应用，能经济有效的地满足室内人 员的空气品质要求和生产工艺的一般要求。 自然通风的优势 降低能耗 提高空

2、间利用率 提高舒适度 经济且无设备噪音,自然通风的局限 依靠自然力 受室外空气品质制约,自然通风的概念及优势,自然通风是一项古老的技术，与复杂、耗能的空调技术相比，自然通风是能够适应气候的一项廉价而成熟的技术措施。通常认为自然通风具有三大主要作用： （1）提供新鲜空气； （2）生理降温； （舒适自然通风） （3）释放建筑结构 中蓄存的热量。 （夜间通风）,自然通风技术的原理,自然通风意义：通过有目的的开口,产生空气流动。 直接受影响：建筑外表面的压力分布和不同开口特点 压力分布提供动力，各开口的特点决定流动阻力 室内空气运动主要有2个原因:风压以及室内外空气密度。 其从动力来源上可分为完全自然

3、通风和机械辅助自然通风2种 模式。 风压作用下的自然通风 热压作用下的自然通风 风压和热压共同作用下的自然通风 机械辅助式自然通风 双层维护结构,自然通风技术的原理,1.风压作用下的自然通风 当风吹向建筑时,因受到建筑的阻挡,会在建筑的迎风面产生 正压力。同时,气流绕过建筑的各个侧面及背面,会在相应位置 产生负压力。风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的 压力差实现空气的流通。 风压的计算公式： 式中：P风压 风速 室外空气密度 g重力加速度 K空气动力系数,自然通风技术的原理,建筑要良好的自然通风就要有较大 的风压，由上式可以看出，较大的 风压就要有较大的风速和室外空气 密度。而室外空气

4、密度，与室外环 境温度和湿度密切相关。因此影响 风压通风的的气候因素包括： 空气温度、相对湿度、空气流速。 此外，影响风压通风效果的还有 建筑物进出风口的面积、开口位置 以及风向和开口的夹角。当处于正 压区的开口与主导风向垂直，开口 面积越大，通风量就越大。,自然通风技术的原理,2.热压作用下的自然通风 热压是室内外空气的温度差引起的。由于温度差的存在,室内 外密度差产生,沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。如果 室内温度高于室外,建筑物的上部将会有较高的压力,而下部存在 较低的压力。当这些位置存在孔口时,空气通过较低的开口进入, 从上部流出。如果室内温度低于室外温度,气流方向相反。即利 用

5、室内外空气温差所导致的空气密度差和进出风口的高度差来 实现通风。即通常所说的“烟囱效应”。 热压计算公式： 式中： 热压 进出口中心线间的高差 室内空气密度 室外空气密度,自然通风技术的原理,由上式可知，影响热压通 风效果的主要因素为进出风口 的高度差和室内外的空气密度 差。 在实际中,建筑师们多采 用烟囱、通风塔、天井中 庭等形式,为自然通风的利 用提供有利的条件,使得建 筑物能够具有良好的通风 效果,自然通风技术的原理,3.风压和热压共同作用下的自然 在实际建筑中的自然 通风,是风压和热压共同作用的 结果,两种作用，有时相互加强 ，有时相互抵消。由于风压受到 天气、室外风向、建筑物形状、

6、周围环境等因素的影响,风压与热 压共同作用时,并不是简单的线性 叠加。因此,建筑师要充分考虑各 种因素,使风压和热压作用相互补 充,密切配合使用,实现建筑物的 有效自然通风。,自然通风技术的原理,自然通风技术的原理,4.机械辅助式自然通风 在一些大型建筑中,由于通风路径较长,流动阻力较大,单纯 依靠自然风压与热压,往往不足以实现自然通风。而对于空气 污染和噪声污染比较严重的城市,直接的自然通风还会将室外 污浊的空气和噪声带入室内,不利于人体健康。在这种情况下, 常常采用一种机械辅助式的自然通风系统。该系统有一套完 整的空气循环通道,辅以符合生态思想的空气处理手段(如土 壤预冷、预热、深井水换热

7、等),并借助一定的机械方式加速 室内通风。,自然通风技术的原理,与完全自然通风相比,虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源,但通过这种装置重新组织气流,甚至在局部“强迫”气流改向,可以使自然通风达到更好的效果,自然通风技术的原理,5.利用双层维护结构自然通风 双层维护结构是当今生态建筑中所普遍采用的一项先 进技术,被誉为“可呼吸的皮肤”。双层维护结构一般由双层玻璃 或三层玻璃组成,在两层玻璃之间留有一定宽度的空隙形成空气 夹层,并配有可调节的深色百页。在冬季,空气夹层和百页可以 形成一个利用太阳能加热空气的装置,提高建筑外墙表面温度, 有利于建筑的保温采暖;在夏季,则可以利用热压

8、原理将热空气 不断从夹层上部排出,达到降温的目的。对于高层建筑来说,直 接对外开窗容易造成紊流,不易控制,而双层维护结构则能够很 好的解决这一问题。,自然通风技术的原理,利用双层围护结构自然通风,自然通风现行规范要求,民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012 6.2.1 利用自然通风的建筑在设计时，应符合下列规定： 1.利用穿堂风进行自然通风的建筑，其迎风面与夏季最多风 向宜成6090角，且不应小于45，同时应考虑可利用 的春秋季风向以充分利用自然通风： 2.建筑群平面布置应重视有利自然通风因素，如优先考虑错 列式、斜列式等布置形式。 6.2.2 自然通风应采用阻力系数小、

9、噪声低、易于操作和维修的 进排风口或窗扇。严寒寒冷地区的进排风口还应考虑保温措施。 6.2.3 夏季自然通风用的进风口，其下缘距室内地面高度不宜大于1.2m。自然通风进风口应远离污染源3m以上；冬季自然通风用的进风口，当其下缘距室内地面的高度小于4m时，宜采取防止冷风吹向人员 活动区的措施。,自然通风现行规范要求,6.2.4 采用自然通风的生活、工作的房间的通风开口有效面积不应小于该房间地板面积的5%；厨房的通风开口有效面积不应小于该房间面积的10%，并不得小于0.60。 6.2.5 自然通风设计时，宜对建筑进行自然通风潜力分析，依据气候条件确定自然通风策略并优化建筑设计。 6.2.6 采用自

10、然通风的建筑，自然通风量的计算应同时考虑热压及风压的作用。 6.2.7 热压作用的通风量，宜按下列方式确定： 1. 室内发热量较均匀、空间形式较简单的单层大空间建筑，可采用简化计算方法确定； 2. 住宅和办公建筑中，考虑多个房间或多个楼层之间的通风，可采用多区域网络法进行计算； 3. 建筑体型复杂或室内发热量明显不均的建筑，可以计算流体动力学（CFD）数值模拟方法确定。,自然通风现行规范要求,6.2.8 风压作用的通风量，宜按下列原则确定： 分别计算过渡季节及夏季的自然通风量，并按其最小值确定； 室外风向按计算季节中的当地室外最多风向确定； 室外风速按基准高度室外最多风向的平均风速确定。当采用

11、计算流体动力学（CFD）数值模拟时，应考虑当地地形条件及其梯度、遮挡物的影响； 仅当建筑迎风面与计算季节的最多风向成4590角时，该面上的外窗或有效开口利用面积可作为进风口进行计算。 6.2.9 宜结合建筑设计，合理利用被动式通风技术强化自然通风。被动通风可采用下列方式： 1. 当常规自然通风系统不能提供足够风量时，可采用捕风装置加强自然通风；,自然通风现行规范要求,2. 当采用常规自然通风难以排除建筑内的余热、余湿或污染物时，可采用屋顶无动力风帽装置，无动力风帽的接口直径宜与其连接的风管管径相同； 3.当建筑物利用风压有局限或热压不足时，可采用太阳能诱导等通风方式。,建筑设计中自然通风的实现

12、,现代建筑设计中实现自然通风的方式主要有以下几点： 1.建筑体型与建筑群的布局的设计 2.围护结构开口的设计 3.注重“穿堂风”的组织 4.拔风井 5.通风墙体 6.屋顶的自然通风 7.双层玻璃幕墙围护结构 8.太阳能强化自然通风,建筑设计中自然通风的实现,1.建筑体型与建筑群的布局的设计 建筑群的布局对自然通风的影响效果很大。考虑单体建筑得热与防止太阳过度辐射的同时，应该尽量使建筑的法线与夏季主导风向一致；然而对于建筑群体，若风沿着法线吹向建筑，会在背风面形成很大的漩涡区，对后排建筑的通风不利。在建筑设计中要综合考虑这两方面的利弊，根据风向投射角（风向与房屋外墙面法线的夹角）对室内风速的影响

13、来决定合理的建筑间距，同时也可以结合建筑群体布局的改变以达到缩小间距的目的。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响，因此在单体设计中还应该结合总体的情况对建筑的体型，包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。,建筑设计中自然通风的实现,2.围护结构开口的设计 建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的型式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。根据测定，当开 口宽度为开间宽度的1/32/3时，开口大小为地板总面 积的1525时，通风效果最佳。开口的相对位置对 气流路线起着决定作用。进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀

14、，通风效果更好。,建筑设计中自然通风的实现,3.注重“穿堂风”的组织 “穿堂风”是自然通风中效果最好的方式。所谓“穿堂 风 ”是指风从建筑迎风面的进风口吹人室内，穿过房间，从 背风面的出风口流出。 显然进风口和出风口之间的风压差越大，房屋内部空 气流动阻力越小，通风越流畅。此时房屋在通风方向的进深 不能太大，应该尽量组织好室内的通风:主要房间应该朝向 主导风迎风面,背风面则布置辅助用房;利用建筑内部的开口, 引导气流;建筑的风口应该可调节,以根据需要改变风速风量 。室内家具与隔断置不应该阻断“穿堂风”的路线;合理的布局 家具与隔断,还能让风的流速、风量更加宜人。,建筑设计中自然通风的实现,4.

15、拔风井 拔风井利用烟囱效应,造成室内外空气的对流交换。英国 诺丁汉大学朱比丽分校是一个成功的生态建筑案例。在建筑 中结合楼梯间设计,在顶部集成机械抽风和热回收装置,完成 建筑的通风。在机械的辅助下,充分利用“烟囱效应”在建筑内 部形成自然风循环。新鲜的空气通过处于风塔上部的机械抽 风装置被引入到风道中,然后进入到各层楼板的夹层空间,进 而进入到室内;而废气通过走道和楼梯间的低压抽风作用,最 终又回到风塔上部,再经过热回收或蒸发冷却装置,通过风斗 排出。,建筑设计中自然通风的实现,5.通风墙体 通风墙体即将需要隔热的外墙 做成带有空气间层的空心夹层 墙,并在下部和上部分别开有进 风口和出风口。通

16、风间层厚度 一般为30100mm。夹层内的 空气受热后上升,在内部形成压 力差,带动内部气流运动,从而可以带走内部的热量和潮气。 外墙加通风间层后,其内表面温度可大幅度降低，而且日辐 射照度愈大,通风空气间层的隔热效果愈显著,故对东西向墙 更为明显。如图所示是通风墙体的示意图和典型构造做法。,建筑设计中自然通风的实现,6.屋顶的自然通风 通风隔热屋面通常有以下两种方式： （1）在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层 设置在屋面结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到 屋面降温的目的，另外架空板还保护了屋面防水层。 （2）利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果,建筑设计中自然通风的实现,7.双层玻璃幕墙围护结构 其通风原理是在两层玻璃幕墙之间留一个空腔，空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。在冬季，关闭进出风口，双层玻璃之间形成一个“阳光温室”，提高围护结构表面的温度；夏季，打开进出风口，利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通