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住宅建筑設(shè)計(jì)自然通風(fēng)原理及其應(yīng)用分析論文
摘要：住宅建筑的通風(fēng)效果對(duì)居住者的居住舒適度和身心健康都有很大的影響。住宅的通風(fēng)過程不僅可以調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的溫度和濕度,還決定了室內(nèi)空氣中氧氣和有害健康細(xì)菌的含量。根據(jù)住宅建筑項(xiàng)目所在地的自然地理環(huán)境和氣候特點(diǎn),運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)原理,通過對(duì)建筑物主體與主要風(fēng)向的位置關(guān)系、進(jìn)出風(fēng)口的大小比例及合理布局、建筑主體結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)和導(dǎo)風(fēng)構(gòu)件的配置,有效的控制和引導(dǎo)空氣在住宅建筑內(nèi)部自然流動(dòng)。最大程度的利用天然風(fēng)力作為住宅居室的熱能交換與空氣交換的動(dòng)力,更有益于居住者的身心健康與環(huán)境的保護(hù)。
關(guān)鍵詞：自然通風(fēng);住宅建筑設(shè)計(jì);空氣動(dòng)力學(xué);
現(xiàn)代人的住宅由于城市化和人口急劇增加的原因而相對(duì)集中,住宅的周邊環(huán)境和建筑的規(guī)模以及主體結(jié)構(gòu)都發(fā)生了根本變化。為了獲得更好的通風(fēng)效果和舒適的環(huán)境溫度,人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械通風(fēng)設(shè)備的依賴程度越來(lái)越高。建筑設(shè)計(jì)者對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案中自然通風(fēng)效果的影響考慮的越來(lái)越少。隨著人們對(duì)自然、健康的生活方式的推崇和對(duì)建筑節(jié)能重要性認(rèn)知的不斷深化,住宅建筑設(shè)計(jì)中對(duì)建筑的建設(shè)與使用過程中的節(jié)能效果有了更多的思考。通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案,達(dá)到最佳的建筑自然通風(fēng)效果就是其中的一個(gè)重要研究方向。
1住宅建筑自然通風(fēng)原理及其應(yīng)用
1.1住宅建筑的自然通風(fēng)
住宅建筑的設(shè)計(jì)目的是為人類提供安全舒適的生活和休憩空間。在相對(duì)封閉的室內(nèi)環(huán)境生活的人需要獲得舒適的溫度、濕度和足夠的新鮮空氣,要求居室與外界的自然環(huán)境可以根據(jù)人體感官需求進(jìn)行熱能與空氣的交換。這就是建筑設(shè)計(jì)中建筑通風(fēng)部分的研究?jī)?nèi)容�，F(xiàn)代住宅建筑的通風(fēng)系統(tǒng)大多安裝了利用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的設(shè)備增強(qiáng)建筑的通風(fēng)效果,并且大多數(shù)住宅都安裝了中央空調(diào)系統(tǒng)或家庭空調(diào)用于調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度、濕度。但是這些設(shè)備的使用不僅需要消耗大量能源,長(zhǎng)期處于動(dòng)力系統(tǒng)營(yíng)造的環(huán)境下對(duì)人們的健康也產(chǎn)生了不利影響。這些通風(fēng)和調(diào)溫設(shè)備雖然可以便捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度的控制,卻無(wú)法帶來(lái)自然通風(fēng)效果下的健康。而住宅建筑的自然通風(fēng)就是運(yùn)用自然環(huán)境的風(fēng)力和室內(nèi)外溫差的作用促進(jìn)建筑內(nèi)外的空氣交換,達(dá)到通風(fēng)換氣和調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度的目的。在風(fēng)力與溫差的作用下,建筑通風(fēng)口附近的空氣由于局部壓力與密度的差異而形成一定流向與流速的氣流,帶動(dòng)室內(nèi)空間空氣向出口處流動(dòng),同時(shí)外部環(huán)境的空氣則在同樣的作用下流入室內(nèi)。
1.2住宅建筑自然通風(fēng)的應(yīng)用
人們對(duì)居室的空氣自然流動(dòng)有著很高的要求,由于處于不同緯度和地理環(huán)境的建筑對(duì)室內(nèi)空氣的流量、流向有不同的要求,以達(dá)到最佳的居住體驗(yàn)。因此為獲得舒適健康的自然通風(fēng)效果,在氣象條件不同的地域產(chǎn)生了極具智慧的經(jīng)典住宅建筑設(shè)計(jì)。例如在潮濕炎熱的南方,住宅建筑中的天井就充分利用了天井對(duì)空氣的抽拔效應(yīng),將住宅外部的干燥涼爽空氣引入室內(nèi),而居室內(nèi)潮熱污濁的空氣則被從天井頂部排除。而在北方的傳統(tǒng)民居大多在向陽(yáng)的一面建有寬大的窗戶和寬寬的屋檐,房屋背面的窗戶則位于高處并且面積很小。這種設(shè)計(jì)便于在夏季利用屋檐遮陽(yáng),形成導(dǎo)風(fēng)效應(yīng),有效促進(jìn)室內(nèi)空氣的流動(dòng)。由于緯度較高,冬季到來(lái)時(shí)屋檐并不影響前窗吸收日照帶來(lái)的熱能,并且通過封閉后窗就可以獲得很好的保溫效果。形成冬暖夏涼、節(jié)能舒適的居住環(huán)境。
2住宅建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)住宅建筑自然通風(fēng)的必要條件是建筑進(jìn)出風(fēng)口的合理布局以及建筑主體與周邊環(huán)境之間位置關(guān)系的科學(xué)規(guī)劃。只有做到以上兩點(diǎn)才能充分發(fā)揮自然風(fēng)能的作用,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空氣的有效交換。因此,在設(shè)計(jì)建筑的通風(fēng)系統(tǒng)時(shí),首先要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料研究建筑周邊不同季節(jié)的風(fēng)向、風(fēng)力以及室外溫度、濕度變化,確定建筑主體周邊的地理特點(diǎn)和建筑布局對(duì)風(fēng)力風(fēng)向的影響。在此基礎(chǔ)上選擇建筑主體的朝向與風(fēng)向之間的關(guān)系。如果是住宅小區(qū)多個(gè)主體建筑的設(shè)計(jì),則要考慮建筑之間的位置關(guān)系對(duì)各建筑自然通風(fēng)條件的相互影響。其次是建筑通風(fēng)口的設(shè)計(jì)決定了氣流的走向和流量的大小。自然通風(fēng)利用的是空氣的壓差與溫差效應(yīng),其中壓差效應(yīng)的作用利于空氣在橫向的流動(dòng),而溫差效應(yīng)的作用是密度較小,熱空氣向上方自然流動(dòng),而密度較大的冷空氣從低處填補(bǔ)熱空氣留下的空間。因此建筑進(jìn)出風(fēng)口的設(shè)計(jì)布局要注意前后和高低的結(jié)合。根據(jù)不同居室空間的大小和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過科學(xué)的空氣流量需求計(jì)算,確定建筑主體和內(nèi)部各獨(dú)立空間的進(jìn)出風(fēng)口的大小和位置。
3改善住宅建筑自然通風(fēng)效果的設(shè)計(jì)手段
由于現(xiàn)代住宅的建設(shè)受周邊既有建筑的影響以及建筑的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)住宅建筑良好的自然通風(fēng)效果的難度越來(lái)越大。但是出于節(jié)約能源和促進(jìn)人類與自然之間和諧共存的健康生活方式的考慮,對(duì)高層住宅建筑和周邊自然通風(fēng)條件不理想的住宅,設(shè)計(jì)界探索出了很多效果良好的設(shè)計(jì)理念。首先是充分利用建筑物的公共空間科學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)出風(fēng)口,例如:綜合利用樓梯井的煙囪效應(yīng)和公共區(qū)域的窗口,通過在樓梯井頂部的屋頂設(shè)置通風(fēng)口,加強(qiáng)建筑內(nèi)部的空氣流動(dòng)。其次是在建筑的墻體外制造利用天然空氣動(dòng)力的空氣交換空間。通過安裝玻璃幕墻或建造中空的外墻,并在中空的獨(dú)立空間兩側(cè)設(shè)置進(jìn)出風(fēng)口。封閉空間的空氣由于受到墻體外部陽(yáng)光或內(nèi)部空氣的加熱作用,產(chǎn)生自然的流動(dòng)�？梢杂行Ц纳平ㄖ䞍�(nèi)部的空氣流動(dòng)。最后還可以通過在建筑的樓層之間或屋面設(shè)置架空層,通過在架空層設(shè)計(jì)自然通風(fēng)系統(tǒng)改善相鄰樓層的通風(fēng)和隔熱效果。
4結(jié)束語(yǔ)
住宅建筑的自然通風(fēng)除了給住戶創(chuàng)造健康和環(huán)保的生活環(huán)境,還能在氣候適宜的季節(jié)和日常戶外體感舒適的時(shí)間段讓室內(nèi)環(huán)境與戶外的自然環(huán)境融為一體。讓人們充分感受自然界的日出日落、春去秋來(lái)帶來(lái)的生活情趣,擁有健康和充滿活力的精神境界。
參考文獻(xiàn)
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