兼顾自然通风的建筑设计
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如何设计一个具有良好自然通风的建筑?
在设计一个具有良好自然通风的建筑时,需要考虑以下几个方面:首先,要合理规划建筑物的布局。
建筑物的布局应该有利于自然通风,避免阻挡风向,同时要充分利用建筑物之间的间距,形成自然通风通道。
例如,在规划住宅区时,可以将建筑物排列成行,使风能够顺畅地通过整个住宅区。
其次,要合理设计建筑物的窗户和通风口。
窗户和通风口的设计应该能够让自然风顺利进入室内,同时避免过度的日晒和风雨侵袭。
例如,可以采用大面积的落地窗,或者在窗户上安装可调节的通风口,以实现更好的通风效果。
此外,要合理利用建筑物的结构和材料。
建筑物的结构和材料也会影响自然通风的效果。
例如,可以采用开放式的结构,或者使用轻质的建筑材料,以减少对风的阻挡。
最后,要充分考虑当地的气候和环境因素。
不同地区的气候和环境因素不同,因此需要根据当地的情况进行具体的设计。
例如,在热带地区,建筑设计应该注重通风效果,以降低室内温度;在寒带地区,建筑设计应该注重保温效果,以保持室内温度。
总之,设计一个具有良好自然通风的建筑需要考虑多个方面,包括建筑物的布局、窗户和通风口的设计、建筑物的结构和材料、以及当地的气候和环境因素。
只有综合考虑这些因素,才能设计出既美观
又实用的建筑。
建筑设计中自然通风的实现及自然通风是一种利用自然风力进行室内空气流通的设计方式,可以在建筑中提供清新舒适的空气环境,降低室内温度,减少冷热负荷,节约能源。
以下是实现自然通风的一些方法和技术。
1.建筑布局:在建筑设计中,可以通过合理的布局来引导自然风进入室内。
例如,多设置门窗,将室内与室外空气连接,使自然风能够自由进出;同时应尽量避免局部形成死角,以减少空气的停滞。
2.通风口设计:通风口是实现自然通风的关键设备之一、可以通过设置风口和排气口来帮助自然风进出建筑。
风口一般设置在建筑的向风面或顶棚上,可以利用气流的差异来实现自然通风。
排气口一般设置在建筑的背风面或地面上,用于排出废气和热气。
3.屋顶设计:屋顶是建筑最容易受到太阳辐射和气温影响的部分,合理的屋顶设计可以有效降低室内温度。
例如,可以采用浅色材料覆盖屋顶,减少太阳辐射吸收;同时可以设置天窗或天棚等透光装置,引入自然光线和空气。
4.窗户设计:窗户是建筑通风的重要途径。
合理的窗户设计可以最大程度地利用自然风力进行通风。
窗户的位置、尺寸和开启方式都需要考虑到建筑的风向和气流路径。
例如,可以设置大小不一的窗户,配合建筑的布局和气流路径,实现自然风的自由进出。
5.遮阳和隔热措施:在实现自然通风的同时,还需要考虑建筑的遮阳和隔热措施,以减少太阳辐射和热量的进入。
可以使用遮阳板、树荫等方式阻挡太阳辐射;同样,可以使用隔热材料和隔热层来减少热量的传递。
6.利用地形和环境:建筑周围的地形和环境条件也对自然通风起到影响。
可以通过合理利用周围的绿化和水体来引导自然风进入建筑。
例如,可以设计庭院或花园,利用树木和草坪来降低环境温度,增加风力。
7.控制系统:在建筑中还可以使用自动控制系统来调节自然通风。
例如,可以使用风速和温度传感器来监测室内外的气候状况,根据设定的参数来控制通风口和窗户的开关,以实现最佳的通风效果。
综上所述,实现建筑设计中的自然通风需要考虑布局、通风口、屋顶、窗户、遮阳和隔热、地形和环境等多个因素,并可以通过控制系统进行调节。
建筑的自然通风设计摘要:自然通风是建筑节能设计的重要内容,风压和热压是自然通风的基本原理。
在建筑设计中,通过地形利用、布局改善,以及天井、开口等形体设计,能够有效组织建筑室内通风。
岭南民居中“天井—冷巷—厅堂”体系是自然通风设计的成功经验。
关键词:自然通风;建筑布局;地形;天井;开口设计正文:自然通风是建筑中常见的降温和防潮措施,我国传统建筑中的底层架空、开阔窗户,深远挑檐以及大坡度屋面设计,能够有效促进室内外空气循环,是建筑与自然相适应的朴素经验。
随着现代建筑科技的发展,机械通风逐渐取代自然通风,并增强人类调节建筑室内温湿度的能力。
然而,机械通风技术能耗较大,据统计建筑取暖、空调能耗约占建筑总能耗的60%[1],如何优化建筑布局及平立面设计,运用自然通风技术,低碳经济可持续的改善建筑室内热工环境是一项重要课题。
一.自然通风原理风是空气在压力作用下的水平运动,建筑室内外形成压力差是自然通风的关键。
风压和热压都能形成压力差。
1.风压自然通风自然界的风作用在建筑物上会产生压力差。
当风吹到建筑物上时,在迎风面上,由于空气流通受阻,部分空气的动能转化为静压,使迎风面气压大于大气压,形成正压区。
在建筑物背面或两侧,由于气流旋绕,风速加大,气压小于大气压,形成负压区。
如果在建筑维护结构上设置窗口,气流就会从正压区流向负压区,形成自然通风。
2.热压自然通风空气受热后温度升高,密度降低;相反,空气遇冷后温度则降低,密度则增加。
热空气上浮,冷空气下沉,就会产生空气对流,形成自然通风。
当室内温度高于室外温度时,室外空气密度较大而下沉,并通过建筑下部的门、窗口流入室内,同时将较轻的空气从建筑上步的窗口排出。
进入室内的空气被室内温度加热后,变轻上升,被新流入的室外空气排出。
因此,室内外空气自下而上形成自然通风。
二.建筑布局策略1.地形利用地形能够影响局部区域的温度和气流,建筑适应地形布局,能够改善自然通风环境。
地形对气流的影响。
环境设计中的自然通风规范要求环境设计中的自然通风规范要求是指在建筑物设计和施工过程中对于自然通风的具体要求和标准。
自然通风是指利用自然气流进行空气交换和调节的方法,以减少对机械通风的依赖,提高建筑物的能源效益和人体舒适度。
本文将就环境设计中的自然通风规范要求进行探讨。
一、建筑物整体规划要求在进行建筑物整体规划时,需要考虑自然通风所需的基本条件。
首先,建筑物的朝向和布局应该合理,以利用地形和气流的有利条件。
其次,建筑物周围的环境要有良好的通风条件,避免被高楼、密集建筑物等阻挡风向。
同时,建筑物的高度和体量应适中,以保证自然通风的有效性。
二、建筑物外部设计要求在建筑物的外部设计上,需要考虑以下要求。
首先,建筑物的外立面和入口处应合理设置通风口,以保证新鲜空气的流动。
其次,可以采用具有通风效果的构件,如窗户、百叶窗等,以调节室内温度和空气流通。
另外,在建筑物的屋顶上可以设置天窗或风滚,以利用自然气流实现通风效果。
三、建筑物内部布局要求在建筑物的内部布局上,需要考虑以下要求。
首先,要合理设置室内空间和功能区域,确保每个区域都能够得到良好的通风。
例如,厨房、卫生间等湿润区域应设置排气设备,以保证室内空气的流通和换气。
其次,室内空间的布置要避免遮挡通风口和风道,以充分利用自然气流。
此外,建筑物内部的通风系统应设置合理,保证室内外空气的流通和交换。
四、自然通风的设计计算要求在进行自然通风的设计计算时,需要考虑以下要求。
首先,要根据建筑物的尺寸、形状和使用功能等因素,确定合适的通风量和风速。
其次,要根据气象数据,计算出不同季节和不同时间段内的通风需求。
最后,要选择合适的通风设备,如风口、排气扇等,以实现自然通风的效果。
五、自然通风的监测评估要求在建筑物的使用阶段,需要对自然通风的效果进行监测和评估。
首先,可以通过测量室内外的温度、湿度、二氧化碳浓度等指标,评估自然通风的效果。
其次,可以通过模拟计算或实际测量,评估建筑物内部通风系统的运行情况和效果。
绿色建筑自然通风的外围护结构设计分析绿色建筑自然通风是指建筑利用自然的气流和温度差异来实现室内空气流通和温度调节,从而减少对人工通风和空调系统的依赖,降低能源消耗,减少环境污染,提高建筑的舒适性和可持续性。
外围护结构作为建筑的外部保护和支撑系统,在绿色建筑自然通风中发挥着重要作用。
本文就绿色建筑自然通风的外围护结构设计进行分析,探讨其设计原理和技术要点。
一、自然通风原理自然通风是指利用自然气流来实现建筑内部通风换气的过程。
在自然通风中,空气由高压向低压流动,因此在设计建筑外围护结构时需要考虑以下几个方面:一是气流的路径和方向,二是气流的速度和变化,三是外部环境对气流的影响。
气流的路径和方向主要取决于建筑的布局和外围护结构的形式,例如建筑的朝向、屋顶和立面的形状、窗户和通风口的位置等。
在设计中需要合理设置通气口和通风风道,以保证气流的畅通和方向的合理性。
气流的速度和变化影响着建筑内部的气流分布和舒适度。
一般来说,气流速度应该在0.1-0.3m/s之间,以保证室内空气的流通和舒适度。
气流的变化也需要得到合理的控制,避免产生局部通风或死角现象。
外部环境对气流的影响主要包括气温、风速和湿度等因素,这些因素会直接影响室内气流的温度和湿度,因此需要在设计中考虑外部环境对自然通风的影响。
二、外围护结构设计原则优化建筑布局和形式是绿色建筑自然通风的基本要求,良好的布局和形式可以使得气流在建筑内部得以自由流动,从而实现室内空气的流通和温度的调节。
合理设置通风窗和通风口,使得气流得以从低处向高处流动,从而带走室内的热空气和异味气体,然后在高处的天窗或顶棚排出。
合理设置通风口和通风风道是保证自然通风的关键,通过通风口和通风风道,可以使得外界新鲜空气得以迅速进入建筑内部,同时也有利于排出室内的热空气和异味气体。
通风口和通风风道的设置需要考虑气流速度和变化的合理性,避免产生过大的气流速度和不必要的气流变化。
三、外围护结构技术要点在绿色建筑自然通风的外围护结构设计中,需要重点考虑以下几个技术要点:一是合理设置通风口和通风风道,二是利用外部自然条件,例如太阳能和风能,提高自然通风效果,三是根据季节和气候的变化,调整通风口和通风风道的开启和关闭时间,四是采用适当的材料和工艺,提高外围护结构的气密性和隔热性。
自然通风建筑设计长期以来,自然通风做为一项传统的建筑防热技术,在世界各地的传统民居中,得到了广泛的应用。
在湿热地区,人们看到的传统民居往往有这样的外表:建筑都有开阔的窗户;采纳轻巧的墙体;深远的挑檐;高高在上的顶棚并且设置有通风口;建筑往往架空,以避开地面的潮气和热气,采集更多的凉风——这样形象的背后,隐蔽着劳动人民对利用自然通风技术的朴实观念。
自然通风是一种具有很大潜力的通风方式,是人类历史上长期赖以调整室内环境的原始手段。
空调的产生,使人们可以主动地掌握居住环境,而不是象以往一样被动地适应自然;空调的大量使用,使人们慢慢淡化了对自然通风的应用。
而在空调技术得以普及的今日,迫于节省能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下,全球的科学家不得不重新端详自然通风这一传统技术。
在这样的背景下,把自然通风这种传统建筑生态技术重新引回现代建筑中,有着比以往更为重要的意义。
1.自然通风的理论机理通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口,产生空气流淌。
这种流淌直承受建筑外外表的压力分布和不同开口特点的影响。
压力分布是动力,而各开口的特点则打算了流淌阻力。
就自然通风而言,建筑物内空气运动主要有两个缘由:风压以及室内外空气密度差。
这两种因素可以单独起作用,也可以共同起作用。
1.1风压作用下的自然通风风的形成是由于大气中的压力差。
假如风在通道上遇到了障碍物,如树和建筑物,就会产生能量的转换。
动压力转变为静压力,于是迎风面上产生正压(约为风速动压力的0.5-0.8倍),而背风面上产生负压(约为风速动压力的0.3—0.4倍)。
由于经过建筑物而消失的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内,而室内空气则从背风面孔口排出,就形成了全面换气的风压自然通风。
某一建筑物四周风压与该建筑的几何外形、建筑相对于风向的方位、风速和建筑四周的自然地形有关。
1.2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,这就是所谓的“烟囱效应”。
被动式设计如何实现建筑物的自然通风在现代建筑设计中,实现建筑物的自然通风是一个重要的目标。
被动式设计作为一种可持续的设计理念,能够有效地利用自然力量,为建筑物创造良好的通风条件,提高室内空气质量,降低能源消耗,为居住者提供更加舒适和健康的环境。
被动式设计是指通过合理的建筑布局、朝向、窗户设计、遮阳措施等手段,充分利用自然的能量,如太阳能、风能、温度差等,来满足建筑物的能源需求和舒适度要求,而不需要依赖机械通风或空调系统。
在实现建筑物的自然通风方面,被动式设计有多种策略和方法。
首先,建筑的朝向是影响自然通风的关键因素之一。
在北半球,建筑物朝向南面可以最大程度地接收阳光,同时利用夏季主导风向来促进通风。
例如,将主要的窗户和开口设置在建筑物的南面和北面,可以形成有效的穿堂风。
这样,当夏季南风盛行时,新鲜的空气能够从南面的窗户进入室内,从北面的窗户排出,带走室内的热量和污浊空气。
合理的建筑布局也对自然通风起着重要作用。
建筑物之间的间距和排列方式会影响风的流动。
如果建筑物之间过于密集或排列不合理,可能会形成风的阻挡和漩涡,影响通风效果。
因此,在规划建筑布局时,应考虑留出足够的间距,并采用行列式、错列式等布局方式,以引导风顺畅地流经建筑物。
窗户的设计是实现自然通风的重要环节。
窗户的位置、大小和开启方式都会影响通风效果。
窗户应该分布在不同的方向和高度,以增加空气的进入和排出路径。
例如,在高处设置通风窗可以利用热压原理,促进热空气的上升和排出,从而形成良好的自然通风循环。
此外,窗户的开启方式也有多种选择,如平开、推拉、上悬等,应根据实际需求和通风效果进行选择。
除了窗户,通风口的设置也不可忽视。
通风口可以设置在屋顶、墙壁或地板上,以增加空气的进出通道。
例如,在屋顶设置通风口可以利用风的吸力,将室内的热空气排出,同时引入新鲜的冷空气。
在墙壁上设置通风口时,可以结合遮阳设施,避免阳光直射的同时保证通风效果。
遮阳措施不仅可以减少太阳辐射带来的热量,还能对自然通风产生积极影响。
建筑中的自然采光与通风设计自然采光与通风是建筑设计中至关重要的要素。
合理的采光与通风设计可以有效提高室内环境的舒适性,减少能源消耗,并且对于人们的健康和生活质量也有着积极的影响。
本文将讨论建筑中的自然采光与通风设计的方法以及其重要性。
一、自然采光设计自然采光是通过合理的建筑形态设计、窗户的位置与大小、透明材料的选择等手段,将自然光线引入室内空间。
它不仅可以减少人工照明的使用,也能提供舒适的光照条件。
以下是几种常见的自然采光设计方式。
1. 方向与布局为了最大限度地获得光照,建筑的朝向是至关重要的。
在北半球,朝南的立面可以获得最多的阳光,因此设计师通常会调整建筑的朝向,使主要活动空间面向南方。
此外,合理的建筑布局可以确保光线在整个建筑内部的传播。
2. 窗户设计窗户是自然光线进入室内的媒介,其位置和大小的选择对自然采光至关重要。
大面积的窗户可以使更多的阳光进入室内,但也会引入过多的热量。
因此,在选择窗户的大小时需要进行合理的权衡考虑。
3. 透明材料的选择选择透明度高的材料可以增加室内的自然光线。
例如,玻璃作为常见的透明材料,可以起到传导光线的作用。
同时,也可以应用一些特殊的涂层来增加玻璃的隔热性能,以减少室内的能量损耗。
二、自然通风设计自然通风是指通过建筑的布局、开窗位置以及自然风的驱动来实现室内空气流动的方式。
合理的自然通风设计可以提供新鲜的空气,降低室内温度,并有效减少空调的使用。
以下是几种常见的自然通风设计方法。
1. 建筑布局建筑的布局可以通过避免拥挤布局来促进通风。
在设计中,可以考虑使用中庭、庭院或开放式的内部空间,以增加自然通风的条件。
2. 开窗位置合理的开窗位置可以促进自然通风的实现。
通常,建筑中的高低窗可以形成气流的路径,实现自然的通风效果。
3. 遮阳与通风设施在阳光强和风速较高的情况下,合适的遮阳设施可以有效地调节室内温度,减少直接日照的热量。
同时,可以设置适当的通风设施,如风口、风机和排风扇等,以增加室内空气的流动。
建筑物的自然通风设计随着人们对环保意识的增强和可持续发展的要求,建筑物的设计和建造逐渐注重环境友好型。
自然通风作为一种低耗能、高效率的空气调节方式,在建筑设计中扮演着重要角色。
本文将探讨建筑物的自然通风设计,包括原理、方法和效益。
一、自然通风的原理自然通风是利用自然的动力和气温差异,通过建筑物的开口和通道,使新鲜空气进入室内,同时排出室内污浊空气。
其原理可归纳为三个关键因素:风压差、风量和风速。
1. 风压差:建筑物内外的气压差异是形成自然通风的基础。
当室内温度高于室外时,室内空气会通过高处的通风口排出,而室外的新鲜空气会通过低处的通风口进入室内。
这种气压差异可以产生空气流动的动力。
2. 风量:风量是指单位时间内通过通风口的空气体积。
通风口的面积和数量决定了风量的大小。
大面积、充足的通风口可以提高风量,增强通风效果。
3. 风速:风速是指空气流动的速度。
风速越大,通风效果越好。
建筑物的形状、开口的位置和大小等因素都会影响风速的产生和分布。
二、自然通风设计方法1. 建筑布局设计建筑物的朝向和布局是自然通风设计的关键因素。
合理布局可以利用地理环境、气候条件和建筑形态来优化通风效果。
通常应尽量使建筑物的长立面朝向风向,以便于利用风力进行通风。
2. 开窗设计开窗是实现自然通风的重要手段。
在建筑设计中应合理设置通风口,包括门窗、通风窗、天窗等。
开窗的位置和尺寸应根据不同区域的气候条件和通风需求确定。
高处的开窗可用于室内排风,低处的开窗可用于室外进风。
3. 通道设计通道是空气流动的通道,对于建筑物的自然通风作用至关重要。
通道应设在建筑物的上部或侧面,并且通道的形状宜简洁平直,避免过多弯曲,以减小空气阻力。
4. 遮阳设计适当的遮阳设计有助于调节室内温度,改善通风效果。
合理设置遮阳设施,如百叶窗、遮阳板等,可减少夏季阳光直射,降低室内温度,避免过度依赖空调系统。
三、自然通风设计的效益1. 节能减排自然通风利用自然动力,节省能源消耗,减少对空调等机械设备的依赖,降低室内能耗,减少温室气体排放,有利于保护环境。
建筑设计中的自然通风策略在建筑设计中,自然通风是一个非常重要的考虑因素。
通过科学合理地利用自然通风,不仅可以提高建筑内部空气质量,同时还能减少对人工通风和空调系统的依赖,实现节能环保的目标。
本文将探讨建筑设计中的自然通风策略,包括原则、方法和案例分析等内容。
自然通风的原则自然通风是指利用自然气流来进行室内空气流动和换气的过程。
在建筑设计中,实现有效的自然通风需要遵循一些基本原则:通风口设置合理:建筑应具有合适位置和大小的通风口,以保证室内外空气的有效交换。
通风口应避免设置在污染源的周围,同时要考虑到气流的方向和速度。
通风路径畅通:建筑应设计合理的布局和结构,在室内形成明确的通风路径,避免出现死角和堵塞点,以保证空气流动的畅通。
利用自然气流:根据当地气候条件和环境特点,合理利用自然气流的方向和强度,通过合理布局建筑来引导气流进入室内。
考虑防暑降温:在炎热季节,要考虑如何最大限度地减少室内温度,可以通过合适的遮阳措施和调整通风量来实现防暑降温的效果。
自然通风的方法为了实现自然通风的效果,在建筑设计中可以采用多种方法和策略:单向流通:通过合理设置建筑朝向和开窗位置,利用单向流通原则来引导新鲜空气进入室内,同时将污浊空气排出建筑外部。
层流通风:利用建筑高差和层间空间设计,在建筑内部形成上下层次清晰、氛围平和的流线条系统,实现层流通风效果。
穿堂式通风:通过建立与南北两面相连的环形或‘H’形平面布局,在建筑内形成有效的空气对流,提高通风效果。
热对流通风:利用热空气上升、冷空气下沉的物理原理,通过设置高低开窗处,促进室内热对流效果,实现自然通风。
自然通风在建筑设计中的应用案例案例一:螺旋式智能办公楼这座办公楼位于城市商业区中心,采用螺旋式楼梯设计,并在楼梯周围设置开放式办公区域。
通过螺旋形状的设计,有效增加了空气流动路径,并结合开放式设计,在不同楼层形成明确、连续的空气对流系统。
办公楼外墙采用带有隐私板和透光板组合的结构,在保证开放性空间的同时,有效阻隔了噪音和灰尘对室内环境造成影响。
兼顾自然通风的建筑设计
作者:闫泽彬
来源:《建筑工程技术与设计》2015年第10期
摘要:经济的发展的同时带来了全球的能源危机与环境危机,人们越来越重视对可在生能源的利用,建筑能耗占全球能耗的一大部分越来越受到人们的关注。
本文旨在以设定建筑模块为例,探求自然风与建筑设计相结合的设计方法。
关键词:CFD 自然通风能源危机风环境
全球的能源、环境危机:经过了第三次科技革命世界经济得到了迅速的发展同时给全球带来了不可逆转的能源、环境危机。
主要表现在:1、环境遭到污染、自然资源消耗殆尽,2、空气与淡水遭到严重的污染,3、温室效应导致全球变暖并造成了全球的气候变迁。
人们正遭受了环境污染带来的危害,走节能低碳可持续发展的道路与合理利用可再生资源迫在眉睫。
建筑行业在近期得到了迅速的发展,建筑能耗占据全球总能耗的一大部分,不但包括建设过程中所消耗的能源也包括了建筑使用过程中的能耗。
自然界可再生资源非常丰富,与建筑相关的可再生资源主要包括:自然光、自然风、地下热能等。
自然风是上述可再生资源的重要组成部分,具有其特殊的意义引起了建筑师广泛的注意。
自然通风的意义:建筑的自然通风是指在不依靠消耗能源的情况下,被动式的满足室内通风换气。
其特殊意义有以下几点:1、节省了机械通风所消耗的能源。
2、适用范围比较广泛。
3、采用自然通风相比机械通风能增加人们的热舒适度。
4、投入比较少,在设计前期只要能将建筑设计与当地的风环境结合起来进行设计不用很大的投入就能做到在建筑使用过程中运用自然风。
建筑设计与自然通风相结合设计的思路:
建筑设计与自然通风结合设计的关键点在于设计前期就要将自然通风这一条件考虑进来,让自然通风这一概念贯穿于建筑设计以及建筑使用的全过程中。
这种思想必须与基地的热工学分区相结合,在不同的热工分区运用不同通风措施与其相结合。
通过文献的大量阅读笔者总结出其设计过程主要有这几个步骤组成:1、查阅基地的相关气候数据,主要包括:建筑所处的建筑热工分区及其对节能方面的要求、基地主导风向与平均风速。
2、在上述资料的基础上对基地进行风环境的模拟与分析,并且与基地的其它限制条件确定建筑的朝向,建筑的朝向与基地主导风向应该有一定的夹角,有助于充分利用自然通风。
3、建筑初期的模型放到基地内进行风环境模拟,查看通风效果,并且对模型进行调整,得出合理利用自然通风的最优建筑体块。
4、在确定建筑体块的基础上通过计算机模拟出来的结果选取建筑开窗的朝向以及开窗的方位与开窗高度,这里主要注意的是窗户的朝向与高度应该与
当地环境气候结合起来。
北京地区属于冬冷夏热地区,冬季主导风向处尽量少开窗,夏季主导风向处尽量多开窗。
5、对初步确定开窗位置的建筑模型进行室内风环境的模拟,对开窗区位、高度、大小进行调整争取能使建筑最大限度的利用自然通风。
下面笔者将以在理想状态下设定的标准模块进行分析,与大家共同探求建筑合理利用自然通风的设计方法。
自然风模拟方法:自然风的模拟方法主要有三种:风洞实验、现场测量、计算机CFD的模拟。
前两种方法需要做大量的实验并且投入大量的实验成本,计算机的模拟方法方便观察结果并且对模型的修改方便,故本文风环境的模拟方法为计算机CFD模拟。
标准模块自然通风的设计过程:
1、对基地气候环境资料的收集与整理,基地位于北京,属于夏热冬冷地区,要兼顾夏季排热冬季保温的要求。
北京冬季主导风向为西北风,平均风速为2.7米每秒,夏季主导风向为东南风,平均风速为2.3米每秒。
在此设定了以18mX12mX5m为单元模块进行风环境的设计。
并且模拟的条件为基地内没有任何建筑遮挡的理想状态,经过多次对模型进行风环境的模拟得出了模块为南北朝向时建筑模块夏季接受到自然风面积最大并且最均匀。
2、模块开窗部位以及开窗高度的确定,将模块的模型导入软件分别以北京冬季、夏季风环境的数据进行模拟,冬季结果如下图所示:
由上图可知在冬季建筑的西北侧风速比较大并且随着高度的增加而增加,平均值约为2.1米每秒。
夏季模拟结果如下图所示:
由上图所知在夏季建筑的东南侧风速较大并且随着高度的增加而增加,平均值约为1.8米每秒。
北京冬季刮西北风,为了减少冷风进入室内带走热空气,所以在建筑的西北侧尽量少开窗,但是为了冬季与夏季的通风换气,还是需要一定数量的窗户。
北京夏季刮西南风,夏季室内温度比较高,需要大量的自然风进入室内带走热空气,故在建筑的东南面开启比较多的窗户。
对开窗高度的确定,有上图分析所得,无论冬季还是夏季风速都随着高度的增加而增加,夏季要求更多的自然风进入室内,所以夏季开窗的位置尽量高,由此可得开窗高度应该位于建筑东南侧并且高度在1.5米到4米之间。
冬季为了保暖,要求进入室内的自然风尽量少,有上述分析可得冬季开窗位置在建筑的西北侧,并且高度位于0.2到1.5米之间。
3、通过上述分析的结果建立模型进行室内风环境的模拟并分析结果。
如图3所示:
由图可知冬季室内风速比较小,平均为0.2米每秒,夏季室内风速比较大,平均风速约为1.5米每秒,符合室内风环境的评价标准,基本达到了前期设想的设计要求。
结论:通过上述对设定模块在北京地区的风环境设计的过程,探讨了建筑与风环境相结合设计的基本方法,其主旨思想是将合理利用自然通风这一概念贯穿于建筑设计的各个过程中。
上面的案例只是理想状态的一种,在实际建筑基地中有非常多的设计限制,基地自然风也比较复杂,例如:基地原有建筑对自然风的遮挡、基地的热工分区条件的限制,只有将这些条件都考虑进去,需要对建筑模型进行反复调整并进行风环境的模拟,从而得出更好的结果,使自然通风与建筑设计更有机的结合起来,最大限度的利用自然通风。
参考文献:关滨蓉:建筑设计和风环境:建筑学报:1995.03
邱龄仪:风环境理念下的建筑设计:江苏建筑:2011.05
薛杰[法]. 可持续发展设计指南[M]. 北京:清华大学出版社,2006.5.。