建筑通風中節能

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1前景分析

經濟的迅猛發展，尤其是近年住房制度的改革極大地促進了住宅產業及國民經濟的發展。目前每年新建房屋17億～18億平方米（城鎮居住建筑4億～5億平方米，公共建筑4億～5億平方米，鄉村居住建筑7億～8億平方米），拉動國民經濟增長約兩個百分點，并極大地提高了城鄉人民生活水平。隨著人民生活水平的提高，建筑能耗增長迅猛。建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空調、熱水供應、照明、炊事、家用電器等方面的能耗，其中采暖、空調能耗約占60％～70％。根據1998年估算的數據，中國建筑用商品能源消耗已占全國商品能源消費總量的27.6％，接近發達國家的30％～40％。由于保溫隔熱差，采暖系統效率低，我國單位面積采暖能耗是相同氣候條件下世界平均值的三倍，一些嚴寒地區城鎮建筑能耗已高達當地社會總能耗的一半左右。

2自然通風的實現方法

采用自然通風取代空調制冷技術至少具有兩方面的意義：一是實現了被動式制冷。自然通風可在不消耗不可再生能源情況下降低室內溫度，帶走潮濕污濁的空氣，改善室內熱環境。二是可提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人體的生理和心理健康。建筑中常用的自然通風實現方式主要有以下幾種：

2.1利用風壓實現自然通風

自然通風最基本的動力是風壓和熱壓。在具有良好的外部風環境的地區，風壓可作為實現自然通風的主要手段。在我國大量的非空調建筑中，利用風壓促進建筑的室內空氣流通，改善室內的空氣環境質量，是一種常用的建筑處理手段。風洞試驗表明：當風吹向建筑時，因受到建筑的阻擋，會在建筑的迎風面產生正壓力。同時，氣流繞過建筑的各個側面及背面，會在相應位置產生負壓力。風壓通風就是利用建筑的迎風面和背風面之間的壓力差實現空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風的夾角以及建筑周圍的環境有關。當風垂直吹向建筑的正立面時，迎風面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負壓最大。

另外，伯努利流體原理顯示，流動空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區。依據這種原理，可以在建筑中局部留出橫向的通風通道，當風從通道吹過時，會在通道中形成負壓區，從而帶動周圍空氣的流動，這就是管式建筑的通風原理。通風的管式通道要在一定方向上封閉，而在其他方向開敞，從而形成明確的通風方向。這種通風方式可以在大進深的建筑空間中達到較好的通風效果。

2.2利用熱壓實現自然通風

自然通風的另一原理是利用建筑內部空氣的熱壓差——即通常講的“煙囪效應”——來實現建筑的自然通風。利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設排風口可將污濁的熱空氣從室內排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸人。熱壓作用與進、出風口的高差和室內外的溫差有關，室內外溫差和進、出風口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設計中，可利用建筑物內部貫穿多層的豎向空腔--如樓梯間、中庭、拔風井等滿足進排風口的高差要求，并在頂部設置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風的目的。9個研究用房沿一個長約300m的西向臨湖“拱廊”依次排列。“拱廊”是一個設有商店和咖啡館的公共場所，高三層，外側為傾斜的玻璃墻面，在走廊中人們可以俯瞰整個湖泊。“拱廊”的正面安裝可隨季節變化而自由調節的隔熱玻璃。在冬季，可將低處的擋板關閉，這樣，拱廊便成為一個溫室，有利于節約采暖能耗；在夏季，可將擋板滑向上方，就像是大型的上下推拉窗。這樣，經過水面冷卻的冷空氣便可從玻璃墻面下部吹人“拱廊”內部，而室內的熱空氣則由玻璃墻面與屋頂的接合處縫隙中排出。除此以外，地板下還設有調節室溫的水冷系統，調節過程中被熱空氣加熱的水在晚間則可向室內補充熱能

2.3風壓與熱壓相結合實現自然通風

在建筑的自然通風設計中，風壓通風與熱壓通風往往是互為補充、密不可分的。一般來說，在建筑進深較小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位則多利用熱壓來達到通風效果。

2.4機械輔助式自然通風

在一些大型建筑中，由于通風路徑較長，流動阻力較大，

單純依靠自然風壓與熱壓往往不足于實現自然通風。而對于空氣污染和噪聲污染比較嚴重的城市，直接的自然通風還會將室外污濁的空氣和噪聲帶人室內，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機械輔助式的自然通風系統。

2.5雙層維護結構

雙層維護結構是當今生態建筑中所普遍采用的一項先進技術，被譽為“可呼吸的皮膚”。雙層維護結構一般由雙層玻璃或三層玻璃組成，在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層，并配有可調節的深色百頁。在冬季，空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置，提高建筑外墻表面溫度，有利于建筑的保溫采暖；在夏季，則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出，達到降溫的目的。對于高層建筑來說，直接對外開窗容易造成紊流，不易控制，而雙層維護結構則能夠很好的解決這一問題.

3小結

與同緯度許多發達國家相比，我國冬天氣候更冷，夏天氣候更熱，南方空氣濕度還很高。在這種濕熱環境下，我國房屋的保溫隔熱性能卻要比發達國家差得多，相當于發達國家在同等條件下采暖耗能的2至3倍。自然開窗通風更是大量的浪費建筑熱能。沒有高效建筑節能的解決方案，不可再生的化石能源是不可能支撐我國這樣的大國全面實現現代化的！一般而言，GDP增長8%，能源消耗增長約為5%，而我國2002年和2003年的能源相應增長為14.5%和13.5%，相當于2年時間耗盡了5年的能源供應。中國的能源供應正面臨深刻危機，傳統的經濟增長方式已走到盡頭。我國的能源利用效率目前僅為33%，比發達國家落后20年，相差10個百分點。能源消費強度大大高于發達國家及世界平均水平，約為美國的3倍，日本的7.2倍。近幾年愈演愈烈的“電荒”告訴我們今后中國總體能源偏緊是不爭的事實。除了南方沿海生產用電的大量增長，電荒的罪魁禍主要是空調，也就是建筑能耗，其實北方燃氣供暖更是能耗大得多。2003年全國年用電量為1.89萬億千瓦，空調能耗就占到了全國用電總量的15％，且在逐年猛增。其實冬季采暖的耗能，要遠遠大于夏季！夏天南方室內外溫差超過10℃的時間只有兩到三個月，而北方冬天室內外溫差超過20到30℃的時間有采暖期是四到六個月。北京的采暖標準是室內溫度不低于16或18℃，而12月21日以來北京最低氣溫徘徊在零下10℃左右，溫差超過25℃，東北地區溫差更大，這比夏季空調能耗高一個數量級。采暖耗能的節能是個根本性問題。雖然我國目前對此研究不多，但隨著可持續發展的設計理念的不斷發展，建筑自然通風必將受到越來越多的關注。

參考文獻

［1］周浩明，張曉東．生態建筑［M］．南京：東南大學出版社，2002．

［2］王鵬，譚剛．生態建筑中的通風［J］．世界建筑，2000，(4)：62-65．