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住宅建筑設(shè)計自然通風原理及其應(yīng)用分析論文
摘要：住宅建筑的通風效果對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菌的含量。根據(jù)住宅建筑項目所在地的自然地理環(huán)境和氣候特點,運用空氣動力學原理,通過對建筑物主體與主要風向的位置關(guān)系、進出風口的大小比例及合理布局、建筑主體結(jié)構(gòu)的科學設(shè)計和導風構(gòu)件的配置,有效的控制和引導空氣在住宅建筑內(nèi)部自然流動。最大程度的利用天然風力作為住宅居室的熱能交換與空氣交換的動力,更有益于居住者的身心健康與環(huán)境的保護。
關(guān)鍵詞：自然通風;住宅建筑設(shè)計;空氣動力學;
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效果和舒適的環(huán)境溫度,人們對空調(diào)系統(tǒng)和動力驅(qū)動的機械通風設(shè)備的依賴程度越來越高。建筑設(shè)計者對建筑設(shè)計方案中自然通風效果的影響考慮的越來越少。隨著人們對自然、健康的生活方式的推崇和對建筑節(jié)能重要性認知的不斷深化,住宅建筑設(shè)計中對建筑的建設(shè)與使用過程中的節(jié)能效果有了更多的思考。通過科學合理的設(shè)計方案,達到最佳的建筑自然通風效果就是其中的一個重要研究方向。
1住宅建筑自然通風原理及其應(yīng)用
1.1住宅建筑的自然通風
住宅建筑的設(shè)計目的是為人類提供安全舒適的生活和休憩空間。在相對封閉的室內(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)人體感官需求進行熱能與空氣的交換。這就是建筑設(shè)計中建筑通風部分的研究內(nèi)容�，F(xiàn)代住宅建筑的通風系統(tǒng)大多安裝了利用動力驅(qū)動的設(shè)備增強建筑的通風效果,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,長期處于動力系統(tǒng)營造的環(huán)境下對人們的健康也產(chǎn)生了不利影響。這些通風和調(diào)溫設(shè)備雖然可以便捷的實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度的控制,卻無法帶來自然通風效果下的健康。而住宅建筑的自然通風就是運用自然環(huán)境的風力和室內(nèi)外溫差的作用促進建筑內(nèi)外的空氣交換,達到通風換氣和調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度的目的。在風力與溫差的作用下,建筑通風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,帶動室內(nèi)空間空氣向出口處流動,同時外部環(huán)境的空氣則在同樣的作用下流入室內(nèi)。
1.2住宅建筑自然通風的應(yīng)用
人們對居室的空氣自然流動有著很高的要求,由于處于不同緯度和地理環(huán)境的建筑對室內(nèi)空氣的流量、流向有不同的要求,以達到最佳的居住體驗。因此為獲得舒適健康的自然通風效果,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。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)計便于在夏季利用屋檐遮陽,形成導風效應(yīng),有效促進室內(nèi)空氣的流動。由于緯度較高,冬季到來時屋檐并不影響前窗吸收日照帶來的熱能,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住宅建筑自然通風設(shè)計要點
實現(xiàn)住宅建筑自然通風的必要條件是建筑進出風口的合理布局以及建筑主體與周邊環(huán)境之間位置關(guān)系的科學規(guī)劃。只有做到以上兩點才能充分發(fā)揮自然風能的作用,實現(xiàn)室內(nèi)外空氣的有效交換。因此,在設(shè)計建筑的通風系統(tǒng)時,首先要根據(jù)當?shù)氐臍庀筚Y料研究建筑周邊不同季節(jié)的風向、風力以及室外溫度、濕度變化,確定建筑主體周邊的地理特點和建筑布局對風力風向的影響。在此基礎(chǔ)上選擇建筑主體的朝向與風向之間的關(guān)系。如果是住宅小區(qū)多個主體建筑的設(shè)計,則要考慮建筑之間的位置關(guān)系對各建筑自然通風條件的相互影響。其次是建筑通風口的設(shè)計決定了氣流的走向和流量的大小。自然通風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,而溫差效應(yīng)的作用是密度較小,熱空氣向上方自然流動,而密度較大的冷空氣從低處填補熱空氣留下的空間。因此建筑進出風口的設(shè)計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,通過科學的空氣流量需求計算,確定建筑主體和內(nèi)部各獨立空間的進出風口的大小和位置。
3改善住宅建筑自然通風效果的設(shè)計手段
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)日益復雜,實現(xiàn)住宅建筑良好的自然通風效果的難度越來越大。但是出于節(jié)約能源和促進人類與自然之間和諧共存的健康生活方式的考慮,對高層住宅建筑和周邊自然通風條件不理想的住宅,設(shè)計界探索出了很多效果良好的設(shè)計理念。首先是充分利用建筑物的公共空間科學的設(shè)計進出風口,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)置通風口,加強建筑內(nèi)部的空氣流動。其次是在建筑的墻體外制造利用天然空氣動力的空氣交換空間。通過安裝玻璃幕墻或建造中空的外墻,并在中空的獨立空間兩側(cè)設(shè)置進出風口。封閉空間的空氣由于受到墻體外部陽光或內(nèi)部空氣的加熱作用,產(chǎn)生自然的流動�？梢杂行Ц纳平ㄖ䞍�(nèi)部的空氣流動。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)計自然通風系統(tǒng)改善相鄰樓層的通風和隔熱效果。
4結(jié)束語
住宅建筑的自然通風除了給住戶創(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、春去秋來帶來的生活情趣,擁有健康和充滿活力的精神境界。
參考文獻
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