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风压、热压通风冷却建筑:生态建筑第三版效果

时间:2023-08-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:将进出风口分别布置在正压和负压区,可形成有效通风。风压和热压一起作用的混合通风,其冷却效果归因于二者气流压差的总和。在利用热压通风方面,该建筑南侧设置了5个通风烟囱供较低的一、二层使用,烟囱向上延伸了两层的高度,扩大了进出口之间的距离。图5-54英国Garston的建筑研究机构办公楼[61]自然通风除了可以引入新鲜的冷空气外,也会引起采光和噪声问题。

风压、热压通风冷却建筑:生态建筑第三版效果

风压通风在炎热时节是一种特别有效的冷却方式,因为它不仅带走房间中的热量,而且通过增加人体的蒸发散热从而增强人体的凉爽感觉。设计风压通风时,首先要注意的是室外风向。当风向入射角为0°~45°时,可得到有效的通风。其次要注意的是建筑平面布置要通透,减少风在流动路途中受到的阻力。理想的风压通风最好是一个间房的进深,且在平面上稀疏地布置房间或家具,但实际上在大多数建筑中,这是不容易做到的。如果在进深方向上有两个房间或交通走廊,则迎风的房间会阻挡气流进入背风的房间。再次要注意的是通风口位置和大小。将进出风口分别布置在正压和负压区,可形成有效通风。当开口不能朝向主导风方向或房间只能有一面墙可开窗时,可用翼墙或景观地形的设计来改变风的流向,从而调整建筑物周围的正压区和负压区。翼墙出挑的深度至少应为窗户宽度的0.5~1.0倍,翼墙之间的距离至少应为窗户宽度的2倍。当进出风口的面积大而且风向垂直入射时,通风的速度大;进风口设计成比出风口大,有利于提高风压通风。另外,房间内的风速不应太大,因为它会影响办公等。

风压通风的冷却效果与气流速度、进出风口的面积、室外风速大小、风的入射方向、室内外的温度差都有关系。如何确定风压通风中进出风口面积的大小或通风带走的热量,请参阅附录I“风压、热压、混合通风冷却能力的估算”。图5-52示出了风压通风的几种平面布置方式。

图5-52 风压通风的几种平面布置方式

在炎热气候条件下,当无风或者由于基地条件的限制,建筑物难以形成风压通风时,热压通风则是一种重要的降温方式。它是一种依靠重力作用的通风系统,与建筑朝向的关系不大。热压通风冷却效果与进出风口的面积、高差、空气温度差有关,高大的房间和烟囱可以强化热压通风。如何确定热压通风进出风口面积的大小或通风带走的热量,请参阅附录I“风压、热压、混合通风冷却能力的估算”。图5-53示出了热压通风的几种剖面布置方式。

图5-53 热压通风的几种剖面布置方式

风压与热压通风,既可以在同一建筑的不同房间中使用,例如,风压通风可在迎风面的建筑及上层房间中使用,而热压通风可在背风面和无风的下层房间中使用,也可以在建筑中混合使用。当为这两种通风设计方案时,平面和剖面相应部分必须为空气流动提供进出开口。风压和热压一起作用的混合通风,其冷却效果归因于二者气流压差的总和。因为压力随风速平方的变化而变化,所以其组合的冷却效果是非线性的,组合的流速等于单项流速平方和的开平方。如何确定混合通风的冷却效果,请参阅附录I“风压、热压、混合通风冷却能力的估算”。

由Feilden-Clegg公司设计的位于英国Garston的建筑研究机构办公楼(building research establishment office building)是使用热压通风和风压通风的代表(见图5-54)。它在利用风压方面,使用了三种策略:一是对大楼进行分区,使得气流从建筑的一侧进入开放式办公室平面;二是在开放办公室北侧,单元式办公室并没有沿着建筑外周连续布置;三是在办公室顶棚上使用了中空的混凝土板,当单元式办公室被关闭或租户将它们连续地沿北面布置时,也可用单元式办公室天花上的风扇驱使空气流通。中空的混凝土板还可在白天蓄热、夜间蓄冷。在利用热压通风方面,该建筑南侧设置了5个通风烟囱供较低的一、二层使用,烟囱向上延伸了两层的高度,扩大了进出口之间的距离。大楼南侧装有玻璃窗,从而使上升的空气进一步加热,增加了与入口空气的温差。当热压通风不足时,可利用烟囱中的风扇进行辅助通风。在该大楼的顶层,背风侧布置了高侧窗,以形成烟囱效应进行热压通风。

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图5-54 英国Garston的建筑研究机构办公楼[61]

自然通风除了可以引入新鲜的冷空气外,也会引起采光和噪声问题。这些问题在BRE大楼的研讨室内得到了解决。在那里,室外空气从走廊下面的辅助空间引入,通过地板下消声后抵达墙体底部的进风口,再进入房间。

在英国莱斯特德蒙福特大学工程学院皇后大楼,Short+Ford的建筑师们采用了一种独立的烟囱来形成通风隔声区,解决了噪声的隔绝问题。由于观众厅需要维持平稳的通风,他们在座位下安装了具有吸声作用的进风口,空气由座位下方的调节器进入室内,再从两个高出屋顶的专用烟囱排出,这样,采光和通风都得到了控制。

带有走道的建筑尤其需要注意通风,因为气流会被房间或走道阻挡。在这种情况下,有三种基本的解决方式:一是使用顶部气窗或通风孔;二是通过在小空间处降低天花来形成兜风;三是将地板或天花结构做成空心使用。可以每两层或每三层设一条走道使房间有良好的风压通风,或者采用错层布置,为热压通风提供机会。在湿热地区,流动的空间可以暴露在外面且可不加限制。通风可与遮阳设计相结合,既可抵挡阳光又可有最大的通风面积。

查尔斯·柯里亚在设计位于印度孟买的Kanchanjunga公寓时,考虑了垂直空间作为交通空间,从而避免了走廊挡风的问题(见图5-55)。交通空间为每层两户所共用,这样的设计能让空气围绕交通空间从建筑的一侧流到另一侧。因为空气必须从迎风的房间流向其他背风的房间,所以该公寓的平面和剖面都被处理成松散、开放的形式,而私人的卧室都设于上部夹层中以求私密性。错层布置为热压通风创造了条件,同时,层高上的众多变化有助于用最少的分隔墙形成明确的空间界限。由于海风从西面吹来,公寓的主要立面向东和向西,并且通过一个两层高的花园平台来形成缓冲区,从而阻挡风雨和阳光(见图5-56)。这种用一个或更多的交通空间为每层两户所共用的做法,也可用在较低矮的建筑中。

图5-55 Kanchanjunga公寓剖面通风[54]

图5-56 Kanchanjunga公寓平面通风[54]

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