自然通风若干实例浅谈
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住宅建筑设计中自然通风探讨自然通风作为现代住宅建筑设计中的一个重要环节,不仅是人们生活中离不开的一部分,也是创造一个健康舒适的居住环境不可或缺的一种手段。
下面我们将从建筑自然通风的意义、实现自然通风技术手段、在住宅建筑设计中的应用及案例分析等方面来探讨自然通风在住宅建筑设计中的重要性,以期为今后住宅建筑设计的实践提供一定的启示与参考。
一、建筑自然通风的意义人们日常生活中,无论是办公、学习还是居住,都需要一个轻松舒适、自然通风的环境。
而建筑自然通风作为一种简单、经济、环保的通风方式,在当前日益加剧的环境污染、气候变化的情况下,显得愈加重要。
当然,建筑自然通风在整个建筑能源浪费过程中,也是一种最为有效的降低能耗和环境污染的手段。
建筑自然通风的意义主要可以从以下两个方面来说明。
1. 改善室内空气质量建筑自然通风可以将新鲜的空气自然地引进室内,同时将室内污浊的空气排出,实现室内空气的自然循环。
这样可以有效降低室内污染物的含量,从而改善室内空气质量,提高居住者的生活质量。
2. 降低建筑能耗在建筑自然通风的过程中,利用气流和气压差,可以实现室内外空气的自然交换,从而降低了室内湿度、温度等参数制造室内恶劣环境的可能性,减轻了空调和电风扇在制冷、制热等方面的压力,降低了建筑能耗。
二、实现自然通风技术手段建筑自然通风可以通过几种技术手段实现。
1. 双向通风双向通风是将推力和吸力两个作用相结合,在建筑物中形成气流,实现室内外自然交换的一种通风手段。
双向通风的实现可以通过布置吹槽、换气设备、风口等来完成。
2. 局部通风局部通风是通过局部散热器、工业电风扇等设备将局部区域的空气流动起来,实现室内空气的自然交换。
局部通风应用广泛,可以用于对建筑内局部环境的治理和调节。
3. 自然进风自然进风是通过在建筑内设置空气进风口来实现室内新风的自然引入。
自然进风通常用于需要长时间保持良好空气质量的场所,如医院、实验室等地区。
4. 自然排风自然排风是通过在建筑顶部设置排风口,利用气压差将室内污浊空气自然排出,实现室内外空气自然交流的一种通风方式。
浅谈住宅建筑设计中自然通风的应用摘要:随着我国城镇建设的不断发展,人们的生活水平和质量得到明显提升,更多的人开始关注居住环境。
在建筑设计中,通风是比较重要的一个环节,如何借助自然通风,来提升居住质量成为研究重点。
文章针对自然通风在现代住宅建筑设计中的应用进行研究,从自然通风概述、自然通风的实现方式、自然通风的具体应用等方面进行分析。
实践证实:在现代住宅建筑设计中采用自然通风技术,能够减少空调使用率,实现节能环保的目的。
关键词:现代住宅建筑;建筑设计;自然通风;运用1自然通风的概述1.1自然通风的内涵在住宅建筑中,自然通风是指通过合理的内部空间、建筑布局,促使室内外空气流通,实现通风换气的目的。
当建筑物洞口两侧出现压力差时,空气会在压力差的影响下经过该洞口,这是自然通风的主要原理。
1.2自然通风的优缺点1.2.1优点在住宅建筑设计中采用自然通风技术,主要是为了满足人们的居住需求,落实保护环境的理念。
分析发现,自然通风有以下优点:(1)通过室内外的空气交换,为室内注入新鲜空气,提升室内空气质量,改善居住环境。
目前,空调是夏季、冬季的常用设备,其工作原理通常会使人们产生空气随时更新的错觉。
实际上,空调的使用确实能促进空气流动,但更多的是室内原有空气的流动,所补充的新鲜空气微乎其微,主要功能是调节室内温度。
(2)人们的呼吸、生活离不开新鲜空气,而自然通风技术的使用,能将室内受污染的空气带到室外,并为室内补充新鲜空气。
和机械设备通风相比,自然通风既不会产生噪音,又不需要消耗能源,符合我国的低碳环保要求。
(3)不同风速给人体的影响不同,调查显示,当室内风速处于每秒0.25~1.0m之间时,多数人会感到愉悦;而超过每秒1.5m后,则会出现不适感。
自然通风能够减低人体对室内环境的感知度,适当放宽人体的热舒适范围,在一定的风速影响下,即便是湿度加大、温度升高,人体仍感觉舒适。
1.2.2缺点(1)自然通风技术易受气候条件、天气因素影响,例如无风、高温的夏季,仅依靠自然通风很难满足调节室温的需求;(2)很多城市空气质量不稳定,受工业化水平、汽车尾气等因素影响,污染气体排放不达标,造成空气污染。
自然通风不仅仅能减少通风设备在建筑中的使用,并且在室外空气温度较低时,通风能够降低室内环境温度,从而减少空调设备的使用。
从节约能源,减少污染物排放角度考虑,自然通风应当在建筑领域受到大力推广。
一、住宅建筑设计中实现自然通风的策略(一)风压在自然通风的设计过程中,风压通风是较为重要的方式之一,所谓风压通风,即是借助住宅设计的有利地点和周边环境,集合当前住宅的合理格局设计,利用室内外的温差,实现通风效果。
因此,针对几个位置较好的住宅建筑,可以实现无空调设计,完全借助风压来实现自然通风,但是在风压通风的使用中也存在一定的弊端,即是对于地下停车场和地下室等都无法进行风压通风,因此针对地下室和地下停车场需要进行相关的通风设计,以保证通风,提高住宅整体的居住质量。
(二)热压自然通风需要动力,主要的流通方式即是通过室内外的压强来完成自然通风,而对空气流通来说,热压可以完成空气流通,借助室内外的空气差,推动空气进行流动,保证室内外的空去循环。
但是在热压的使用上,需要做到室内外具有一定的温差,所以易受限制,因此想要进行相关的热压应用,设计者应加强设计方式,提高热压使用效率。
二、自然通风整体设计自然通风与传统的机械通风不同,自然通风是通过气压的改变,为空气增加流通的动力,在自然通风中,首先需要对建筑物的结构进行合理的设计,其次在设计过程中,需要考虑建筑物的周边环境,所以说需要通过气候、环境、建筑物三位一体的综合考虑,再能完成相应的通风整体设计。
(一)确定气候的自然通风在实施建筑设计过程中,设计者第一点是需要了解所在地区的气候情况,可以和所在地区的气象局进行联系,收集所在地区的气象参数,在对资料进行合理分析,然后结合相关信息进行建筑设计。
(二)确定建筑微环境的自然通风对于建筑住宅来说,想要实施全面的自然通风,需要对建筑物微环境进行合理观察,所观察的具体包括建筑物周边的植被、其余建筑物和城市的地形。
在觀察过建筑物周边的微环境后,需要对建筑物的内部结构进行合理分析和布局,排除建筑物的周边环境,在建筑设计中,需要将建筑物的内部设置和建筑物高度等问题进行综合考虑,以此完成建筑物的自然通风设计。
自然通风系统在建筑设计中的实践案例随着环境保护意识的提高和能源消耗问题的日益突出,自然通风系统在建筑设计中的应用越来越受到重视。
自然通风系统通过合理的建筑布局和设计,利用自然气流的流动来实现室内空气的流通和新鲜空气的进入,从而达到舒适的室内环境和节能的目的。
在本文中,我们将介绍几个成功的自然通风系统实践案例,以展示其在建筑设计中的重要性和效果。
首先,我们来看一个位于热带地区的办公楼案例。
该办公楼采用了双层外墙设计,外墙之间形成了一个通风层。
通风层设置了适当的通风口和排气口,可以有效地引导自然气流进入室内,并将室内的热空气排出。
此外,办公楼的屋顶还设置了可开启的天窗,可以进一步增加自然气流的流动。
通过这些设计,办公楼在不使用空调的情况下,依然能够保持室内空气的流通和凉爽的环境温度,大大降低了能源消耗。
接下来,我们来看一个位于寒冷地区的住宅案例。
这个住宅的设计灵感来自于传统的温室结构。
整个住宅被一个玻璃屋顶覆盖,形成了一个封闭的空间。
在玻璃屋顶上设置了可开启的天窗,可以在需要时引入新鲜空气。
在住宅的底部设置了一个地下室,地下室内的空气通过自然对流的方式进入住宅,为室内提供新鲜空气。
此外,住宅的墙壁采用了保温材料,可以有效地减少能量的损失。
通过这些设计,住宅在寒冷的冬季依然能够保持舒适的室内温度,减少了取暖能源的消耗。
最后,我们来看一个位于城市中心的商业建筑案例。
这个商业建筑的设计非常注重室内外空气的流通和质量。
建筑的外立面采用了多层玻璃幕墙,幕墙之间形成了一个空气层,通过通风口和排气口,可以引导自然气流进入建筑并将室内的污浊空气排出。
此外,商业建筑的顶部设置了一个大型的开放空间,可以引入更多的自然气流。
在室内,商业建筑采用了自然通风系统,通过地面的通风孔和天花板的通风口,实现了室内空气的流通和新鲜空气的进入。
通过这些设计,商业建筑在繁忙的城市中心依然能够提供一个舒适和健康的室内环境。
通过以上的案例,我们可以看到自然通风系统在建筑设计中的重要性和实际应用。
简述自然通风的改善措施引言自然通风是利用自然力气流进行室内通风的一种方法。
合理利用自然通风可以降低室内温度、净化空气,提高人们的舒适度。
本文将就自然通风的改善措施进行探讨。
二级标题1:建筑设计自然通风的改善首先需要从建筑设计方面入手,以下是几个可以改善自然通风效果的设计措施:1.建筑朝向:建筑朝向的选择对自然通风效果有重要影响。
在温暖地区,建筑主要朝向应该是东西方向,以最大限度获取清凉的东风和凉爽的晚霞;而在寒冷地区,南北朝向能有效利用阳光进行室内加热。
2.建筑布局:合理的建筑布局有助于室内的通风效果。
在建筑规划中,应考虑到自然通风的通道,尽量避免任何阻碍气流流动的障碍物,比如高墙、厚墙等。
3.采光窗口:在建筑设计中,充足的采光窗口可以促进空气流通。
大尺寸的窗户可以增加自然光线的进入,搭配开窗设备,可以提供更好的通风条件。
二级标题2:开窗设计良好的开窗设计是保证自然通风效果的关键措施,以下是几个开窗设计方面的改善措施:1.窗户尺寸:合适的窗户尺寸能够更好地保证通风效果。
窗户尺寸过小会降低通风效果,窗户尺寸过大则容易引起室内局部的过度通风。
2.开窗位置:正确选择开窗位置也是提高室内通风效果的重要因素。
一般来说,建筑物两侧对称开窗可以保证室内空气的均匀流通,尽量避免室内通风死角。
3.开窗方式:开窗方式也是关键的改善措施。
传统的推拉窗、上悬窗和双开窗等多种开窗方式,可以根据实际需要选择最适合的开窗方式。
二级标题3:通风设备在自然通风的基础上,合理使用通风设备可以进一步改善通风效果,以下是几个通风设备方面的改善措施:1.风扇:安装风扇是一种简单而有效的改善通风效果的方式。
风扇能够帮助推动空气流动,增加室内的空气流通率,改善人们的舒适度。
2.空调系统:空调系统不仅可以提供制冷效果,还可以改善室内空气质量。
合理运用空调系统,可以通过排风和补风控制室内空气的流通方向,提高通风效果。
3.新风系统:新风系统通过引入新鲜空气,排除室内的污浊空气,进一步提高室内空气质量。
自然通风若干实例浅谈自然通风是当今建筑普遍采取的一项改善建筑热环境、节约空调能耗的技术,有两点至关重要的意义:1)实现有效被动式制冷;2)可以提供新鲜、清洁的自然空气,有利于人的生理和心理健康。
实现自然通风主要有两个途径:利用风压和热压。
利用风压来实现建筑自然通风,即平常所讲的“穿堂风”。
首先要求建筑有较理想的外部风环境,平均风速一般不小于3 m/s~4 m/s。
其次建筑应面向夏季夜间风向,房间进深较小:一般情况下,单向自然通风的进深应小于房间净高的2倍,大致在6 m左右;双向自然通风的进深应小于房间净高的5倍,大致在12 m~15 m左右,以便易于形成穿堂风。
由于自然风变化幅度较大,受周围环境影响,常在建筑周围形不成足够的风压,并且通常公共建筑进深大,如果同时处于不利朝向时,利用风压实现穿堂风常常不具备可能性。
因而建筑师利用自然通风的另一种机理:通过建筑内部的热压差实现自然通风,即平常所讲的“烟囱效应”。
热空气上升,从建筑上部风口排出,室外新鲜的冷空气从建筑底部或者建筑各层被吸入,从而实现通风的效果。
对于高层建筑而言,由于风速随着高度增加而变大,因而实现自然通风比较容易。
但是风速往往过大,窗户直接外开不仅存在安全隐患且风速过大不利于舒适度的改善。
自然通风尚有着强烈的地域性和适应性。
追求大同的国际式建筑文化,是现代派建筑大师们梦寐以求的理想。
但是,进入20世纪60年代以来,这种无视地域,民族和文化差异性的国际式风格引起人们的普遍反感。
人们认识到传统文化的重要性,它们不仅仅是那些具有地方特色的具体形式,它们还蕴含着人们的生活习惯和生活方式,建筑的发展不能以破坏传统为代价。
芬兰建筑师阿尔托(Alvar Aalto)的“人情化建筑”是早期探索建筑环境特色与建筑多元个性的典范,为后来建筑的发展提供了有益的启示。
人作为建筑的主体,建筑必须要尊重人的传统,符合人的尺度,体现人的价值。
在过去的几百年里,人们尊重自然,修建了许多复杂的建筑,如中东地区传统房屋上的捕风塔(Wmd Scoop)。
(图2.03)1983年获国际建筑师协会将它的第一枚金质奖章授予埃及建筑师哈桑·法西(Hassan Fathy),这是该会赠与建筑师的最高荣誉。
哈桑·法西一生致力于为发展中国家的贫困人口的建筑活动及研究,探索符合本土特色的建筑。
他主张,以较少的投入来创造一个以提高乡村地区经济和生活质量的本土化环境。
他认为“人们常常根据环境条件的不同来选择他们的居住形式,有些根据炎热选择建筑的形式,还有些依据温暖的凉爽的气候选择建筑的形式。
而埃及的所有工程项目都地处热带干旱地区。
因此,他们必须根据凉爽设计并建造住房”。
由于法赛负责的中心村大多是公共建筑,又处在沙漠的边缘,气候炎热,他在设计中遇到的最大困难就是为大型公共建筑解决内部降温的问题。
在当时埃及的经济条件下,使用空调或者电扇简直是天方夜谭。
只有采用一定的建筑构造技术,才能从根本上解决大型建筑内部空间的冷却问题。
在干热气候的中东地区,建筑的室内外温差极大,都采用小窗与厚重的墙体达到保温的效果。
室内主要的通风工作是由捕风塔来完成的,而并不是我们熟悉的窗户。
捕风塔可以捕捉到高处清洁的气流,通过一系列特殊的设计,将气流引向室内;而房屋的中庭往往建的非常高,可以将室内的热空气通过顶部传导出去。
无论房间的朝向如何,捕风塔都可以从最合适的角度为房屋内部提供新鲜空气。
法西在埃及新巴里斯村市场的建设过程中,运用了这种捕风塔形式,让微风进入捕风塔,通过一个盛有水和木炭的装置,经湿润、净化和降温下沉至室内,湿热空气则从穹顶上的出气孔排除,这一巧妙的设计使室内气温较室外下降l0℃。
这种源于伊斯兰传统建筑的捕风塔,采用烟囱原理,项部面向夏季主导风向开口,将高空的温度低、速流快的气流源源不断的引入室内。
这样,炎热地区的建筑主要朝向不必面向主导风向,从而给建筑布局带来了较大的灵活性。
在自然通风中,“形式服从于气候”。
气候与地域是紧密相连的两个概念。
气候是重要的环境因素,对于气候的关注在建筑中古已有之,作为人类“第三层皮肤”的建筑从产生之初就是为了庇护人类于各种气候条件下。
在影响建筑的诸多要素中,建筑材料、工艺技术、人们的生活方式、审美趣味等都随着社会经济和文化的发展而改变,惟有气候是一种相对稳定的因素比。
在印度这样一个气候特色十分鲜明的国家,作为极具代表性和影响力的建筑师,查尔斯·柯里亚(Charles Correa)针对气候的创作手法渗透到其建筑设计的方方面面。
他对建筑与气候关系的理解非常深刻,他认为,“因为气候在根本上影响着我们的建筑物和我们的城市。
首先是直接影响,建筑物外表是由阳光照射的角度、遮阳设施、能量节约问题等等决定的。
其次是间接影响,通过文化影响,因为气候对任何社会的礼节,礼仪以及生活方式等起着决定性的作用”。
柯里亚创作中“对空空间”(opento sky.space)的空间概念,便是来自于印度当地气候与传统建筑的深刻理解。
利用开敝空间,最大限度的增大通风量,以达到降温的作用。
“对空空间”一方面表现为庭院、阳台、屋顶平台及内廊等实体性的露天或半露天空间,另一方面在深层体现着印度人特有的利用室外、半室外空间的生活方式。
从柯里亚的作品——干城章嘉公寓(Kanchanjunga Apartment),充分体现出这种从传统继承而来的创作策略和“形式服从气候”(Form Follows Climate)的建筑观念,正如他自己所说,“在本源的意义上,气候乃是神话之源。
因此,在印度河文化中,开敞空间的玄学属性乃是伴随着它们而来的炎热气候。
”一、传统建筑的通风智慧自然通风的首要优势在于它是一种新风系统,现代人在封闭的盒子里面生活、办公,往往开始怀念与自然的接触,这也恰恰是自然通风的一大优势——它是一种健康通风。
各区域不同的生活方式和生活习惯影响建筑的成因及发展,反过来传统的建筑形式也恰恰反映了人们的生活。
自然通风是符合人们生活习惯和生活传统的一种生活方式,国人具有一种院落情结,不由自主的向往那种“庭院深深深几许”的意境,而院落也是中国传统建筑最为显著的特征之一,各种功能、各个时期、各个地区的建筑都普遍地运用院落来组织空间,并常常以其来承载空间的意义。
以住宅为例,北方的四合院中,以院落为核心的整体布局体现了传统中国社会伦理制度,同时院落也具有其生态的意义,它组织了各功能单元(堂屋和厢房)的采光和通风。
(图1)图1 北京四合院中的三进院落我国南方的天井民居,利用开放空间作为通风道来引导自然通风的应用更为有效。
“天井”其实也是院落,只是较小。
我国南方炎热多雨而且潮湿,因此住宅的防晒和通风尤为重要。
天井民居以横长方形天井为核心,四面或左右后三面围以楼房,阳光射入较少。
正房,即堂屋,面向天井,完全开敞。
在这里,狭高的天井一般面积不大,南北短、东西长,起着拔风的作用,其产生通风的原理为:四周墙壁遮挡太阳辐射,使得天井在白天受到较少的太阳辐射,配合院内植被、水体的蒸腾作用和调节,院内的空气温度较低,冷却后的空气就流向温度较高的室内,房间产生热压通风;在有风压的情况下,天井处于负压区,加强拔风的作用。
(图2)图2 广东粤中民居以东莞南社民居古村为例。
除天井以外,还有冷巷等其他利于自然通风的构造。
冷巷是建筑排列组合形成的一个比较窄的巷道,或者是在建筑的一侧留出的一条小廊道。
冷巷有两种:一种是室内连接各房间的通道,此巷道长期不受太阳辐射,空气流通又畅顺,生活余热最少而成为“室内冷巷”。
另一种是外墙与周围墙之间或相邻两屋之间狭窄的露天通道,后者有人称之为“青云巷”,此巷高宽比大,受太阳照射的面积小,受晒时间短而长波辐射少、空气温度较低而成为“露天冷巷”。
(南社民居属于后者)冷巷是截面面积较小的风道,其风速会增大,风压会降低,与冷巷接通的各房间较热空气就会被带出冷巷,较冷空气就会进入补充,达到通风效果。
江南地区水系纵横,建筑表现受水系影响,群体建筑沿河或者沿道路建设,不严格遵守南北朝向,群体布局纵深方向不拘泥于轴线对称布局,而依据小尺度、小规模的室外天井校正建筑的空间序列关系,宅内水系与水道的贯通增加了水体对建筑的微气候的调节作用。
以苏州为例,在高密度的传统街区中,一般采取平面满铺的方式,内部通过均匀布置天井实现自然通风。
民居内,天井空间尺度较小,布局吸收北方院落户外活动方面及南方天井通风的优势,往往根据房间要求灵活变化。
天井之间还有半室外的贯通廊道加以联系,可以更有效地组织自然通风。
通过天井和类似灰空间的通风廊,建筑以一种内向的空间组织方式将自然纳入到建筑中来,这与现代建筑对待自然的方式截然相反。
这种策略在当代依然有效,它可以有效增加地块容积率,提高土地利用率,尤其适用于高密度街区和大型建筑中。
当在江南民居建筑中,甚至出现了热缓冲层空间,在正方北侧增加一道用以满足夏季通风要求的横廊。
图3 苏州传统街区肌理二、自然通风技术的系统组成其有进风口和出风口、通风路径、控制系统三部分。
自然通风的形成依靠进风口和出风口之间的压力差。
如前所述,通风口可以位于建筑的围护结构系统,包括墙体,屋顶,或者捕风塔,通风塔等。
窗户是最常见的通风口,窗户为建筑提供自然采光和室外景观,而它也承担了通风的作用。
恰当的通风口位置对于获得有效的自然通风非常重要。
进风口和出风口位置的改变对通风的路径都可能产生影响。
通风路径是空气运动的通道,设计不当,空气将在流通过程将被消耗掉,不能到达出风口。
当通风设计采用烟囱效应,通过通风烟囱来促进自然通风时,通风路径很多情况下就是单独设计的一部分建筑空间,是建筑实实在在的一部分,他们在垂直方向将建筑各个楼面层联系在一起。
一些建筑设计中要素往往可以用来作为这个“路径”,如:中庭、楼梯间、垂直的通风塔、双层表皮、屋顶。
①中庭:建筑中庭常用来组织建筑的交通流线并为建筑的低层房间提供必要的采光,同时,中庭还可以作为通风的路径,如安田(Yasuda)研究院(图4)安田(Yasuda)研究院是安田保险公司的培训中心。
建筑通过自然通风的椭圆形中庭组织培训、住宿、健身、会议等多个功能。
图4 左上:安田研究院标准层平面图;左下:安田研究院剖面图;右图:有植被的中庭②楼梯间:作为垂直向交通空间,楼梯间在垂直方向将各楼层联系在一起,也可以作为烟囱效应的通风路径,实例如诺丁汉英国国内税务中心(图5):建筑最吸引眼球的圆柱形玻璃通风塔,用作建筑的入口和楼梯间,利用玻璃通风塔吸收太阳的能量,提高塔内空气温度,加强烟囱效应,带动各楼层的空气循环,实现自然通风。
图5 上左:英国国内税务中心的墙身剖面图;上右:利用楼梯间自然通风示意图;下图:沿街透视图③垂直的通风塔:垂直通风塔是专门设置的将各个楼层加以联系的通风路径,如英国沃特福德郡(Watford)的BRE未来办公大楼(Building Research Establishment)(图6)。