论文部分内容阅读
摘 要：大型公共建筑的自然通风差，会在很大程度上增加其对于不可再生能源的依赖性，不能保证环境的舒适，还会造成能源的浪费。本文对于大型公共建筑的自然通风节能设计进行了简单的阐述。
关键词：大型公共建筑；自然通风；节能设计
随着经济发展，人们对于大型建筑的需求越来越多，虽然大型公共建筑满足了人们休闲娱乐的需求，但是其的问题也在不断凸显，现有的大型公共建筑自然通风都不是很好，并且在采光上基本都是依赖人工的照明，对于不可再生资源的消耗严重。如何增加大型公共建筑的自然通风节能设计也就成为了相关人员重点研究的课题，良好的自然通风条件，是减少制冷能源浪费的有效手段，是节能的最高效措施。
1 大型公共建筑自然通风设计现状
大型公共建筑的占地面积广，进深以及体量都很大，所以必然不利于自然通风，虽然空调的出现可以在很大程度上对于室内环境进行人工调控，改善大型建筑的通风情况，但是空调制冷系统对于能源的消耗严重，并且自然通风和空调调控所制造的环境并不相同，相比较，让人们感觉更舒适的是自然通风制造的室内环境。空调调控制作的室内环境，对于人们的健康不利，室内恒温对于人体并不一定是好事，空调的存在对于人体产生了许多消极的影响。同时空调制冷系统产生的氟利昂，对于大气的臭氧层会产生严重的破坏，对于环境造成了严重的影响。自然通风需要的投资少，如果在大型建筑中，可以以自然通风替代空调调控，不仅可以达到节能的目的，还可以为人们提供更加舒适的室内环境，并且减少环境负担、能源浪费。
2 大型公共建筑自然通风物理环境要求
2.1 温度要求
实现自然通风的条件之一就是有室内外温差。一般情况下，在晴朗的天气下，气温在昼夜的变化是由规律可循的，最高值一般出现在下午两点左右，气温最低点则出现在日出的前后。大型公共建筑适用于提供人们生活活动场所的区域，许多设备在运行的时候，往往会产生较高的热量，所以自然通风就可以利用室内外温差的不同，来进行通风。室内外的温差越大，其效果也就越好。在不同季节自然通风手段也要进行调节，春秋自然通风效果最好也最简单，夏季由于温度过高，一般要对室外空气进行冷处理之后才能进行通风，冬季则是由于室外温度过低，需要进行温处理后才能进行自然通风操作。
2.2 湿度要求
湿度要求指的是对于空气中水蒸气含量的要求。要满足人体的蒸发过程的需求，就要保证空气中水蒸气的含量在50%-72%左右，过高会让人们感觉身体不适，过低则会引起人们热感觉的不满，很可能会引起呼吸道的疾病出现。
2.3 风速要求
自然通风对于风速也有一定的要求，由于现阶段的建筑群较为密集，高度较高，所以对于空气的水平动能造成了一定的消耗，使城区中的风速减小。对于大型公共建筑来讲，只有满足了风速，才能增加空气的传输速度，增加自然通风效果。
2.4 空气品质要求
由于现阶段的空气污染情况较为严重，大气中的烟雾、灰尘等污染物较多，所以在自然通风中，不能直接将室外空气引入，需要先对空气进行过滤才能进行使用。合格的可进行自然通风的空气需要严格按照相关规定要求进行过滤，保证没有已知的污染物质，并且不同的大型公共建筑对于空气的质量要求也不同，在实际使用中，要实现考察，依据具体情况进行分析。
3 自然通风设计原理
自然通风是传统的生态适宜技术，凝聚着千百年来的人类智慧。它主要由室外空气流动在建筑物开口部位所造成的风压或者室内不同部位的温度差所形成的热压驱动而产生。最基本的自然通风方式包括风压通风和热压通风2种。所谓风压通风，是利用风压进行换气，必须藉由有速度的气流方可。而热压通风则是利用热空气上升、冷空气下降的热浮力原理进行对流换气，只要有空气温差存在即可。
3.1 风压通风
风压通风风压通风是由建筑迎风面和背风面之间的空气压力差造成的。风吹向建筑时，建筑表面会阻挡风的流动，在建筑迎风面形成正压力；同时，气流在向上流动、绕过建筑物各侧面和背面的过程中，会在相应位置产生负压区。传统民居的“穿堂风”实际上就是典型的风压通风。建筑的外部风环境以及建筑的形体要素（体量、进深等）对实现风压通风具有直接影响。
3.2 热压通风
另一种自然通风方式是热压通风。该方式利用建筑内部空气的热压差形成自然对流，也即运用“烟囱效应”实现通风。其原理是通过热空气所产生的升力，将污浊、潮湿的热气从建筑上部开口处排出，同时从建筑底部吸入室外的清洁冷空气。热压通风与风口部位的垂直距离以及室内外的空气温差都有紧密联系。通常情况下，进出风口部位垂直距离以及室内外空气温差越大，热压通风效果就越明显。大型公共建筑进深普遍较大，实现风压通风可能存在一定难度，而由烟囱效应产生通风效果则是改善闷热、不舒适状况的良好手段。
4 自然通风设计方法
4.1 外部环境营造
风压通风与建筑外部的风环境息息相关。最主要的关系就体现在既定建筑与邻近建筑的距高比可以改变周边的风环境，形成“风影效应”。风吹向建筑，在其背后形成涡旋区，该涡旋区在地面上的正面投影称为“风影区”。风影区风力较弱，风向不稳定，将减弱建筑外部环境的气流作用强度，并影响室内外正常气流交换。为了避免风影区影响建筑自然换气，建筑间距宜为建筑平均高度的6倍。然而，对处于闹市区、周边被鳞次栉比的高层建筑所包围的大型公共建筑而言，这一要求很难得到满足。事实上，采取错列式的平面布局有助于减小“风影效应”形成的几率，并且建筑的风口部位也要尽量避免设置在建筑的风影区。
4.2 平面布局控制与分化
一方面，对平面布局进行有效控制，能够让足够多的室内空间与自然接触，为实现自然通风创造良好前提。早在20世纪伊始，芝加哥学派建筑师在设计高层建筑时，就充分利用凹凸平面进行平面组合，灵活地解决了这个棘手问题。另一方面，对建筑平面布局进行合理的分化处理，同样可以让室内空间充分利用自然通风。
4.3 内部空间形态优化
诸如展览馆、商业设施以及综合体之类的大型公共建筑，由于进深往往较大，空气流动阻力也较大，同时建筑能够与外界直接接触的面积十分有限，因此风压通风通常难以实现。而通过风井、水平风道、中庭等要素来优化内部空间形态，分散大型公共建筑的集中体量，可以有效缓解其外表面资源严重不足的矛盾，减少大型公共建筑对不可再生资源的依赖。
5 结论
随着建筑业的飞速发展，建筑区域的不断减少，其发展方向逐渐趋向于大型建筑，并且功能越来越集中，空间的增大，使建筑内商业与住宅的结合越来越紧密，其内部环境也就愈加的复杂，建筑施工时间与运行维护费用都有显著增加，自然通风对于大型建筑的重要性也不断凸显。现阶段的大型建筑中，最常使用的就是平面组合方式，这种方法可以在很大程度上降低大型公共建筑的通风不畅问题，给人们提供舒适的生活工作休息环境。
参考文献
[1]胡望社，姜利勇，薛明，等.校园可持续建筑实践：后勤工程学院绿色建筑示范楼设计[J].后勤工程学院学报，2010，26（1）.
[2]屈睿.大型商业建筑自然通风与采光设计研究[D].武汉：武汉理工大学，2010（4）.
关键词：大型公共建筑；自然通风；节能设计
随着经济发展，人们对于大型建筑的需求越来越多，虽然大型公共建筑满足了人们休闲娱乐的需求，但是其的问题也在不断凸显，现有的大型公共建筑自然通风都不是很好，并且在采光上基本都是依赖人工的照明，对于不可再生资源的消耗严重。如何增加大型公共建筑的自然通风节能设计也就成为了相关人员重点研究的课题，良好的自然通风条件，是减少制冷能源浪费的有效手段，是节能的最高效措施。
1 大型公共建筑自然通风设计现状
大型公共建筑的占地面积广，进深以及体量都很大，所以必然不利于自然通风，虽然空调的出现可以在很大程度上对于室内环境进行人工调控，改善大型建筑的通风情况，但是空调制冷系统对于能源的消耗严重，并且自然通风和空调调控所制造的环境并不相同，相比较，让人们感觉更舒适的是自然通风制造的室内环境。空调调控制作的室内环境，对于人们的健康不利，室内恒温对于人体并不一定是好事，空调的存在对于人体产生了许多消极的影响。同时空调制冷系统产生的氟利昂，对于大气的臭氧层会产生严重的破坏，对于环境造成了严重的影响。自然通风需要的投资少，如果在大型建筑中，可以以自然通风替代空调调控，不仅可以达到节能的目的，还可以为人们提供更加舒适的室内环境，并且减少环境负担、能源浪费。
2 大型公共建筑自然通风物理环境要求
2.1 温度要求
实现自然通风的条件之一就是有室内外温差。一般情况下，在晴朗的天气下，气温在昼夜的变化是由规律可循的，最高值一般出现在下午两点左右，气温最低点则出现在日出的前后。大型公共建筑适用于提供人们生活活动场所的区域，许多设备在运行的时候，往往会产生较高的热量，所以自然通风就可以利用室内外温差的不同，来进行通风。室内外的温差越大，其效果也就越好。在不同季节自然通风手段也要进行调节，春秋自然通风效果最好也最简单，夏季由于温度过高，一般要对室外空气进行冷处理之后才能进行通风，冬季则是由于室外温度过低，需要进行温处理后才能进行自然通风操作。
2.2 湿度要求
湿度要求指的是对于空气中水蒸气含量的要求。要满足人体的蒸发过程的需求，就要保证空气中水蒸气的含量在50%-72%左右，过高会让人们感觉身体不适，过低则会引起人们热感觉的不满，很可能会引起呼吸道的疾病出现。
2.3 风速要求
自然通风对于风速也有一定的要求，由于现阶段的建筑群较为密集，高度较高，所以对于空气的水平动能造成了一定的消耗，使城区中的风速减小。对于大型公共建筑来讲，只有满足了风速，才能增加空气的传输速度，增加自然通风效果。
2.4 空气品质要求
由于现阶段的空气污染情况较为严重，大气中的烟雾、灰尘等污染物较多，所以在自然通风中，不能直接将室外空气引入，需要先对空气进行过滤才能进行使用。合格的可进行自然通风的空气需要严格按照相关规定要求进行过滤，保证没有已知的污染物质，并且不同的大型公共建筑对于空气的质量要求也不同，在实际使用中，要实现考察，依据具体情况进行分析。
3 自然通风设计原理
自然通风是传统的生态适宜技术，凝聚着千百年来的人类智慧。它主要由室外空气流动在建筑物开口部位所造成的风压或者室内不同部位的温度差所形成的热压驱动而产生。最基本的自然通风方式包括风压通风和热压通风2种。所谓风压通风，是利用风压进行换气，必须藉由有速度的气流方可。而热压通风则是利用热空气上升、冷空气下降的热浮力原理进行对流换气，只要有空气温差存在即可。
3.1 风压通风
风压通风风压通风是由建筑迎风面和背风面之间的空气压力差造成的。风吹向建筑时，建筑表面会阻挡风的流动，在建筑迎风面形成正压力；同时，气流在向上流动、绕过建筑物各侧面和背面的过程中，会在相应位置产生负压区。传统民居的“穿堂风”实际上就是典型的风压通风。建筑的外部风环境以及建筑的形体要素（体量、进深等）对实现风压通风具有直接影响。
3.2 热压通风
另一种自然通风方式是热压通风。该方式利用建筑内部空气的热压差形成自然对流，也即运用“烟囱效应”实现通风。其原理是通过热空气所产生的升力，将污浊、潮湿的热气从建筑上部开口处排出，同时从建筑底部吸入室外的清洁冷空气。热压通风与风口部位的垂直距离以及室内外的空气温差都有紧密联系。通常情况下，进出风口部位垂直距离以及室内外空气温差越大，热压通风效果就越明显。大型公共建筑进深普遍较大，实现风压通风可能存在一定难度，而由烟囱效应产生通风效果则是改善闷热、不舒适状况的良好手段。
4 自然通风设计方法
4.1 外部环境营造
风压通风与建筑外部的风环境息息相关。最主要的关系就体现在既定建筑与邻近建筑的距高比可以改变周边的风环境，形成“风影效应”。风吹向建筑，在其背后形成涡旋区，该涡旋区在地面上的正面投影称为“风影区”。风影区风力较弱，风向不稳定，将减弱建筑外部环境的气流作用强度，并影响室内外正常气流交换。为了避免风影区影响建筑自然换气，建筑间距宜为建筑平均高度的6倍。然而，对处于闹市区、周边被鳞次栉比的高层建筑所包围的大型公共建筑而言，这一要求很难得到满足。事实上，采取错列式的平面布局有助于减小“风影效应”形成的几率，并且建筑的风口部位也要尽量避免设置在建筑的风影区。
4.2 平面布局控制与分化
一方面，对平面布局进行有效控制，能够让足够多的室内空间与自然接触，为实现自然通风创造良好前提。早在20世纪伊始，芝加哥学派建筑师在设计高层建筑时，就充分利用凹凸平面进行平面组合，灵活地解决了这个棘手问题。另一方面，对建筑平面布局进行合理的分化处理，同样可以让室内空间充分利用自然通风。
4.3 内部空间形态优化
诸如展览馆、商业设施以及综合体之类的大型公共建筑，由于进深往往较大，空气流动阻力也较大，同时建筑能够与外界直接接触的面积十分有限，因此风压通风通常难以实现。而通过风井、水平风道、中庭等要素来优化内部空间形态，分散大型公共建筑的集中体量，可以有效缓解其外表面资源严重不足的矛盾，减少大型公共建筑对不可再生资源的依赖。
5 结论
随着建筑业的飞速发展，建筑区域的不断减少，其发展方向逐渐趋向于大型建筑，并且功能越来越集中，空间的增大，使建筑内商业与住宅的结合越来越紧密，其内部环境也就愈加的复杂，建筑施工时间与运行维护费用都有显著增加，自然通风对于大型建筑的重要性也不断凸显。现阶段的大型建筑中，最常使用的就是平面组合方式，这种方法可以在很大程度上降低大型公共建筑的通风不畅问题，给人们提供舒适的生活工作休息环境。
参考文献
[1]胡望社，姜利勇，薛明，等.校园可持续建筑实践：后勤工程学院绿色建筑示范楼设计[J].后勤工程学院学报，2010，26（1）.
[2]屈睿.大型商业建筑自然通风与采光设计研究[D].武汉：武汉理工大学，2010（4）.