通风系统发展演变及效能提升

通风系统是对室内物理环境影响最大的设备系统。通风也是最常引起愤怒和招致抱怨的问题。通常解决通风问题的方法每十年就会出现新的策略。这也暗示着通风问题是很难解决的，为了能以高效持久的方式来实现良好的室内物理环境，通风系统必须要仔细设计。

1）为什么要通风？

如果仅仅是为了满足人呼吸氧气的需求，建筑并不需要通风。目前，我们很难建造一栋完全不透气以至于会导致缺氧的建筑，这种情况只会出现在诸如潜艇或银行金库这样的空间中。二氧化碳并不是需要通风的主要原因，尽管二氧化碳浓度常常被监测。对于二氧化碳的监测只能显示出特定房间容积内相关个人的空气流通量。劳动安全组织建议二氧化碳浓度不能超过1 000 ppm。然而，研究表明，人的健康在二氧化碳浓度达到5 000 ppm时不会受到严重的影响，在潜艇中允许达到10 000 ppm。今天，自然通风系统不仅仅是根据二氧化碳浓度来评估的。因此，通风首先要满足以下需求：① 调节空气相对湿度（应该为40% 60%）；② 带走多余的热量（尤其是在学校和办公室）；③ 带走异味和有害气体（尤其是从建筑材料中释放的）。

（1）室内空气污染。丹麦学者奥勒 范格（Ole Fanger）研究了室内空气污染的来源。从他的研究中我们可以得到这样的结论，通风系统自身和空气进风口是最严重的污染源，紧随其后的是那些不良的行为，如吸烟。建筑材料释放出的有害气体也是重要的污染源（图1-134）。由此得出的结论是：如果使用健康的建筑材料，避免在室内吸烟，保证通风系统中的空气进风口不被污染，就可以实现良好的室内物理环境，而不用管通风需求是否需要减少。

（2）减少通风的需要。通过采用遮阳板、高效照明灯具和蓄热材料，可以减少多余的热量。通过用水管理、局部通风（例如淋浴间和厨灶上的排风罩）和防潮材料的使用，可以减少多余的湿气。通过谨慎选择材料、表面涂层和清洁剂的使用可以减少化学废气。通过良好的卫生习惯以及在室内种植花草植物可以减少身体的异味。如果采取这些措施，通风主要就是用来带走多余的热量和调节相对湿度。这些因素会受到气候、天气和季节、房间的人员数量的影响。在北欧的气候条件下，多余的热量只是在办公室和学校中才有的问题，在住宅中并不存在。这意味着通风应该根据需要来调节，以避免不必要的过度通风造成能源的浪费。

（3）房间中的空气流动。热空气上升，因此暖气片上的空气会向上流动。冷空气下沉，所以通常在窗口的空气会向下流动。把暖气片放在窗户的下面来抵消下向通风是最常见的方法。在这样的房间里，空气的运动就像车轮，沿着外表面上升而沿着相反的内墙面下沉，这样空气得到良好的混合。如果窗户的U值很低，暖气片可以放置在窗户相对的内墙面上，而空气将会以相反的方向运动。不同温度气流的混合要花费很长的时间，这种情况的发生会受到空气在何处进入和排出的影响。在北欧，新风通常比室内空气温度低。置换通风和混合通风的区别在于，前者的进气口位于房间的下部而后者的进气口位于房间的上部（图1-135）。影响空气流动的因素有很多。例如，一扇敞开的门比新风管道提供的空气交换要多得多（图1-136）。因此防止空气“短路”很重要，例如进气口不应正对着排气口。运行良好的通风系统可以把新鲜空气均匀地散步到整个房间。

图1-134　15间位于哥本哈根的办公室平均污染量

每间办公室平均有17个人在里面工作。奥勒 范格（Ole Fanger）发明了一种计量单位OLF，用于计量一个人排放到室内空气中的废物的量。资料源于奥勒 范格教授从20世纪80年代开始的研究（Aschrae Journal Nov., 1988）

图1-135　置换通风与混合通风的比对

对于置换式通风和混合式通风哪种好，有许多不同的观点。第一张图说明了进风口在内墙上，窗户是低能耗的，且暖气片在对面内墙上时的空气运动。第二张图显示了进风口在窗户之上时的空气运动。第三张图说明了低温度的新鲜空气从天花板上的固定风口“喷洒”进入房间时的混合通风的变化，这能达到好的混合以及有非常冷的空气进入房间。最下面的图说明了空气从内墙的下部进入，暖气片位于窗户下方，废气从房间的上部排出时的置换通风

图1-136　通过门的空气流动

一扇敞开的门比通风管道贡献更多的空气交换

2）通风方式

20世纪五六十年代，最普遍的通风系统是自然通风。这种方式的问题在于它是不均匀的。有时候通风不足，有时候又会通风过量。

20世纪六七十年代，采用机械排气的通风系统开始流行。管道连接在一起，风扇被安装在排气孔上。这种方式保证了最小的通风量，但是当自然通风和风扇一起工作的时候，通风的量又太大了。另外，风扇的噪声也是一个问题。

20世纪七十年代，石油价格上涨之后，人们明白这些系统由于增加了热量成本而导致了能耗的增加。

20世纪七八十年代，为了减少能量消耗，带有空气热交换器的机械通风系统得到推广。这一系统很昂贵，很复杂，而且有许多问题，例如风扇的噪声，通风管道变得很脏并且影响空气质量，过滤器被灰尘污染、堵塞进而影响气流调节，漏气，热交换器出现冷凝和冰冻现象，等等。20世纪80年代末的一份报告中显示，在单身住宅中，人们很少会花钱安装这样一套系统。

20世纪八九十年代，余热回收热泵开始普及。排气通风再次被推荐，但是在系统上增加了一个热泵，是为了从废气中提取热量并且利用这些热量产热水。这种系统也很昂贵和复杂。而且许多热泵含有氟利昂，具有环境风险（图1-137）。

风扇增强自然通风在20世纪90年代被发明。自然通风又回来了，但是经过重新设计，可以实现气流的调节。新增加的自动调温器可以控制通风终端设备减少寒冷季节的过度通风，同时新安装的风扇增强了炎热季节的空气流动，在夜间低温时段为建筑降温，在第二天白天达到一个良好的室内物理环境。在大型建筑中，例如学校和办公楼，传感器、计算机和计算机控制系统被用来控制通风气流，可以根据季节和建筑内部人员的需求来调节通风。自然通风必须和建筑共同起作用，建筑师和通风顾问应通力合作，而且建筑设计（例如天花板高度、房间排布、屋面设计、监测装置、烟囱和塔）要成为通风系统的一部分。

以前，通风系统就是纯粹的自然通风系统，但是在最近的十年中，全机械式通风系统已经变得十分普遍。最新的方式是将自然通风和机械通风结合起来。这些系统被称为“增强自然通风”“风扇增强自然通风”或“混合通风”系统（图1-138至图1-140）。

图1-137　瑞典的典型住宅通风系统

图1-138　公寓楼中不同模式通风系统的电力消耗

资料源于《高效通风》，BFR rapport T11:1994

图1-139　挪威一项关于通风系统的研究分析

该研究表明，使用者对“风扇增强自然通风”系统最满意，而对纯粹的机械通风系统最不满意。资料源于《绿色建筑产业规划》，整合通风的建筑设计，挪威，2003

图1-140　混合通风系统

以前不管自然通风还是机械通风都在被使用。现如今越来越多的系统把自然通风和机械通风结合在一起。这些系统有时被称为混合系统。在这张图中，一个系统采用的技术越多就越靠图的右侧，同时也就需要解决更多的难题，如能耗、噪声、可靠性和进气污染等。资料源于《绿色建筑产业规划》，整合通风的建筑设计，挪威，2003

小贴士1-4　环境友好型通风系统的原则

① 应该可以根据季节、天气和临时需要来调节每个房间的空气流动；② 尽可能少地处理进气系统里的空气；③ 尽可能采用不产生气流的方式来增加进气，即使是在冬季；④ 当房间温度低于期望值时，加热系统应该只用来加热；⑤ 加热和通风系统应该是静音的；⑥ 建筑与通风系统应该能良好匹配；⑦ 通风系统应该尽量少采用可能出现故障的高技术部件；⑧ 通风系统应该很容易检查、清洁和清洗；⑨ 通风系统应该和自然通风共同作用。

3）自然通风

自然通风由热压差和风压差所驱动。热压差的产生部分是由于冷的、重的外部空气和热的、轻的室内空气之间的压强差造成的（热空气上升），部分是由于不同高度的不同压强所造成的（烟囱效应）。风压差的产生部分是由于建筑不同表面的正压和负压的存在所造成的（风压），部分是由于通过烟囱开口的风流动所产生的吸力所造成的（文丘里效应^[14]）。热压强度由室内外的温差以及烟囱的顶部和进气口之间的高差所决定。风压强度由风速和风向、建筑的外形和尺寸，以及烟囱开口的设计所决定。只要存在很小的压力差自然通风就起作用。通过比较，我们发现循环水泵在大约2 000 mm wc（水柱）时可以工作，风扇在大约200 mm wc时可以工作，而自然通风系统在大约0.2 1 mm wc时就可以工作。大约一半的热压是由温差产生的，而另一半是由烟囱的高度所产生的。风压通常是自然通风系统中的主要力量。然而，在自然通风系统中要产生足够的流动并不是很难，只要管道足够大就行了，难点在于通风的调节。在冬季，要限制由风压和热压产生的多余通风；在夏季，需要通过交叉气流、打开窗户、地下管道、夜间通风和其他“被动冷却”方式的协助作用来保持良好的室内物理环境，这是个很大的难题（图1-141、图1-142）。

图1-141　自然通风系统

自然通风系统的问题是底层地面比上面楼面拥有更好的空气流动。通过把所有的空气先送进地下室的空气仓，再从这里把空气送到所有的楼层，可以弥补这种不足。资料源于P O Nylund，“Kulturmiljövård1/91

图1-142　“斯德哥尔摩通风”

这是一种在公寓楼中使用的自然通风系统。用管道把新鲜空气从底部向上送到位于公寓楼底层的进气管里。废气从位于高处房间的排气管中经由同样的管道从上部烟囱排出去。管道被分成进气管和排气管两个部分，两者之间没有联系。公寓楼也可以有其他的排气管

（1）传统自然通风系统。通过较高的天花板、房间里从火炉上伸出暖和的高烟囱以及窗户周围缝隙的共同作用就能形成良好的通风。从19世纪晚期到20世纪早期，更先进的自然通风系统被发明出来。这些系统使用了分离的进气和排气。在冬天，进气在特殊的空间中预先加热，在夏天有时候利用冷水来冷却空气。采暖和通风系统经常被结合在一起。通风系统有许多管道，通常埋藏在墙体内部，通过气流调节器来调节。进气系统由地板、墙壁和天花板中的铸铁壁炉组成，通常设计得很漂亮；排气是通过屋面上优雅的烟囱和通风塔来实现的（图1-143、图1-144）。

图1-143　斯德哥尔摩Operakäll-aren餐馆用来排气的漂亮的通风口

资料源于玛丽亚 布洛克（Maria Block）

（2）设计自然通风。建造运作良好的自然通风系统是有可能的，但是有很多注意事项（图1-145）。密闭的、天花板较高的建筑有利于通风。蓄热和水汽缓冲材料能使室内物理环境变得更为舒缓。遮阳和高效电器可以减少内部热效应造成的通风量。考虑细致的建筑设计能够减少通风管道的数量。平面会影响建筑中的空气流动，包括新风从何处进入？室内的空气流动怎样产生？以及从何处排出。空气经常从卧室和书房进入，然后进入公共空间，最后从厨房和浴室排出。门上的狭窄开槽是空气从一个房间到另一个房间的直接通道。对于自然通风来说，相对大的通风管道是必需的，为了给卧室通风，管径大约需要150 cm；应该避免使用很长的管道和水平管；管道要便于清洁。

（3）风扇增强自然通风。风扇增强或者其他方式调节的自然通风是带有诸如自动调温器、气流调节器或风扇等自动控制技术的自然通风系统，这些设备是为了更好地控制气流。例如，在卧室的进气管或进气槽中有可能安装带自动调温器的控制阀，和进气管一起设置在房间的高处或是暖气片的背后以避免过强的气流。按照排气扇的尺寸设计的通风烟囱能够根据厨房和浴室直接排气的需要进行调节。在通风烟囱的顶端，设置风罩来阻止空气倒流，或是设置整流罩来增加和调节气流。还可以手工调节，例如，对于气流调节器，设置一个“离开”的按钮（当没有人在家的时候，通风会减少），或者通过打开风扇来促进通风（在烹饪或聚会时）。在夏季，通过开窗也可以增加通风（图1-146至图1-148）。

① 瑞典学校。20世纪90年代，瑞典学校大批采用自然通风系统。通常它们通过以下的方式来建造：空气经由地下管道进入，在冬季被土壤预热，在夏季被预冷，这样进入室内时的气温就不至于过低或过高。地下通风管常常被设计为隧道，电缆和其他系统管线都放置在里面，管井断面是如此之大以至于空气运动很慢。缓慢的空气运动导致了颗粒的沉淀，它们沉到了地面，变得容易清理。因此系统不需要过滤器。隧道内安装了阻挡小动物的丝网。同时，管道成一定角度安装以便于排水，由此避免了冷凝水的问题，管道设计时要考虑到便于检查和清洁。有时候隧道内装有增强夜间通风的风扇、火灾报警器和预加热进气的暖气片。空气被直接向上输送到教室，有些穿过消声器，通过这种方式避免气流。教室的天花板很高，废气经由通风烟囱排出，传感器可以控制窗户或门的开闭，从而根据季节来改变温度。在夏季，可以通过开窗的方式来实现交互气流。通过气流调节器和开窗可以调节通风。调节可以是人工的，也可以是机械的。在后来进行的问卷调查显示，学校的大多数使用者对于采用自然通风系统的室内物理环境是满意的（图1-149至图1-152）。② 丹麦办公楼。采用增强自然通风系统的丹麦办公楼近年引起了很多关注。空气经由位于高处的通风窗或进风口进入室内。天花板很高，进气口位于房间的高处，进来的新风和内部的空气混合形成气流。在某些情况下，安装在进气口的加热器预先加热空气。空气通过办公室开启的门或风道进入公共空间。楼梯间或院子可以起到排气管的功能，空气通过可开启的窗户或位于建筑顶部的可开启天窗排出。建筑常常使用重质材料来建造，这是为了使室内物理环境变化均匀。根据需要和风向，通过气流调节器和可开启的窗户来自动调节通风。在某些情况下，还有根据压力调节的进气口。在屋顶上也设置了几个排气扇，以防万一，例如为了夜晚的降温需要加强通风时（图1-153）。③ 德国办公楼。许多德国办公楼建成了双层表皮。有时候双层玻璃之间距离很大，它们形成一个玻璃空腔，可以作为入口和楼梯间。玻璃空腔常常被设计为温室，里面种满绿色植物，可以用来清洁空气并使其变得湿润。经过玻璃空腔预热的空气从那里被送进办公室。建筑被许多高大的烟囱控制，它们把废气排出建筑。烟囱和高塔再一次成为常见的建筑特征（图1-154）。④ 瑞典办公楼。瑞典办公楼通常采用全机械式通风系统。为了降低能耗，通常会采用重质的框架结构，用于提高蓄热能力，平衡冷热的需求。为了增加散热面积，空心墙有时候被用来进气，而中空楼板则用来排气。在每个房间中，采暖和制冷采用同一个系统。在这样的办公楼里，可以精确地控制室内物理环境，但是这种系统昂贵且复杂。在这种类型的办公楼里，甚至可以完全依靠使用地下管道来进气，而烟囱、楼梯间或者玻璃庭院都可以作为排气通道（图1-155）。

图1-144　1844年英国伦敦的本顿维尔监狱（Pentonville）

在18世纪末19世纪初，带有预加热进气口和预热室的自然通风系统十分普遍。本顿维尔监狱（Pentonville）在夏季即通过开启阁楼内的煤炉来增强热压

图1-145　自然通风系统示意图

在设计自然通风的时候，建筑师必须思考空气在建筑中是怎样运动的。资料源于《住房和自然通风——气候能源的可靠性》，罗伯 马什（Rob Marsh）　，迈 克　劳 宁（Michael Lauring）编，丹麦，2003

图1-146　不同通风方式、不同风速下烟囱的换气率

图1-147　通过其他方式调节的自然通风系统

通过使用Spar-Ven公司的烟囱，加上带有自动调温器控制的进气管和通风帽的辅助风扇系统，可以在冬季或有强风的时候避免过度通风。在风扇的帮助下，在炎热的夏季通风也继续工作。图中显示了带有辅助风扇和热交换器的通风帽，以及自动调温器控制的进气管

图1-148　自然通风系统中回收余热示意图

这种在自然通风系统中回收余热的方法由建筑师毛里茨 格鲁曼（Mauritz Glaumann）和乌拉 韦斯特贝里（Ulla Westerberg）开发，并且他们在斯德哥尔摩郊外的住宅中使用了这种解决方案。在屋脊中设置了一套管中管系统，冷的新鲜空气从内管进入过程中被外管中要排出的废气加热

图1-149　瑞典松内（Sunne）弗瑞谢斯卡（Fryxellska）学校带有自然通风系统的两层建筑剖面

资料源于怀特建筑事务所（White Arkitekter AB）

图1-150　地道中带有风扇增强通风的建筑剖面示意图（瑞典模式）弗瑞谢斯卡（Fryxellska）学校带有自然通风系统的两层建筑剖面

资料源于《绿色建筑产业规划》，整合通风的建筑设计，挪威，2003

图1-151　瑞典两所学校关于室内环境感受的调研数据统计汇总

这两所学校分别是维斯比（Visby）的加尔达（Garda）小学和孔艾尔夫（Kungälv）的弗里德库拉（Fredkulla）小学。资料源于“Skolor med ventilation där självdrag används-Exempel på lösningar och resultat”， Anslagsrapport A11:1997 Byggforskningsrådet，玛丽 胡尔特（Marie Hult），怀特建筑事务所

图1-152　瓦格布鲁（Vargbro）学校的混合通风系统

该学校位于韦姆兰省（Värmland）斯图尔福什（Storfors），建于2008年，是一座被动式建筑，带有很多环保设计。其混合通风系统是通过距离外立面30 m外的地道输送空气的，这样的混合通风系统能有效地利用能源且安静无噪音。废气通过屋顶的通风口排除。地道中的风扇在需要时可以增强空气的流动。这所学校带有超级保温的外围护结构，屋面安装有超过130 m²的太阳能光伏发电系统，一年能产生18 000 kWh电。此外，所有系统设备都由先进的计算机控制。建筑设计：
K-Konsult Arkitekter I Värmland公司。暖通设计：托克尔 安德松（Torkel Andersson），DELTAte公司

图1-153　经由建筑立面直接引入空气的建筑剖面示意图（丹麦模式）

资料源于《绿色建筑产业规划》，整合通风的建筑设计，挪威，2003

图1-154　通过双层表皮引入空气的建筑剖面示意图（德国模式）

4）机械通风

自然通风系统并不总是够用的，例如在大型厨房和实验室，必须使用机械通风。极端节能的建筑，用热交换器来回收余热，也是需要机械通风的。关于哪种通风方式最好的讨论从未停止：考虑能源效率优先的人会选择机械通风，而考虑室内物理环境质量优先的人会选择可调控的自然通风，这种方式的能源消耗会更高一些。为了使机械通风能实现很好的室内物理环境，在设计通风系统的时候需要付出更多的努力。

（1）空气热交换器。带有余热回收功能的空气热交换器系统是目前建造节能建筑的一种选择，因为它不再需要采暖系统而变得更加节能，这种通风系统需要一个热交换器。在这种系统中，安静的风扇、容易检修的热交换器（这样易于更换过滤器和保持清洁）以及易于进入清洁的进气管显得尤为重要。同时，热交换器必须是高效的。在被动式住宅中的热交换器通常有普通橱柜的大小（图1-156）。

（2）进气。新风从室外进入室内，它们通常是最干净的，但是有许多不同方式可以把空气送进房间。最好能定位和设计进气装置，使之受到风的影响越少越好。空气可以经由狭窄的气孔或进气装置直接被送进房间，进气装置可以进行自动温度调节控制以避免在冬季的过度通风。为了避免气流，进气孔应该设置在房间的高处，从而产生空气混合，或是藏在暖气片背后用来预加热空气。也有一些系统可以从天花板的几个固定装置中向房间内喷洒空气，因此可以输入冷空气而不会形成气流。有时进气经由进气管进入，如果要增加烟囱效应（进气口和排气口之间的距离），进气口可以设在相对低处，如果需要输入干净的空气，进气口可以设在相对高处。为了预先加热空气，进气可以经由玻璃空腔、玻璃走廊、双层玻璃表皮或太阳能集热器进入建筑。另一种选择是经由地下管道进气，在冬季预先加热，在夏季首先冷却。空气也可以经由喷洒装置、人工水帘或喷泉进入，通过蒸发冷却的方式进行降温。不同的进气方式在夏季和冬季可以单独或组合使用。根据需求进行调节的自然通风系统必须以某种方式进行管理。可以通过人工开启或关闭窗户使用气流调节器来实现调节，或是完全使用计算机控制的系统来操作，如传感器监测温度、湿度和风向，计算机控制系统自动调节风扇、气流调节器和预热装置。有些气流调节器是机械控制的，最常见的是由自动调温器控制，也有通过湿度和压力感应器控制的气流调节器（图1-157至图1-163）。① 通过地下管道进行的自然通风。是指通过地下管道把新风送到建筑底部的进气室中，独立的进气风管（便于清洁）从那里通向所有的卧室和起居室。废气从浴室、洗衣房和厨房排出。排气管直接向上通到屋顶的通风烟囱。烟囱顶部的风扇加强并控制气流的运动。也可以使用手动控制的气流调节器。随着新风被输送到建筑的内部，进气口不受风压的影响，可以实现更充分的稳定送风。此外，因为下向通风和从外墙进气装置排出的气流没有关系，可以在内墙上安装一个既简单又便宜的带有暖气片的加热系统（图1-164、图1-165）。② 采用上部进气口的自然通风。当不能或不必要采用地下管道时，采用上部进气口的自然通风也是一种选择。气体从屋顶上可开闭的进气口进入。风管像“潜艇上的通气管”那样工作，把新鲜空气向下送到一个进气室中。除此之外的其他方面，系统和通过地下管道的自然通风一样工作。③ 预加热新风。位于窗户下部和地板之间的外墙被设计为太阳能墙体，可以在其中预加热新风。新鲜空气通过墙体绝缘层和被玻璃覆盖的黑色金属片之间的空隙进入建筑。在夏季，必须能关闭加热器，这样才不会使室内温度过高变得太热。在钢结构的工业建筑中，可以从建筑南侧或屋面金属板的背后进气。金属板被太阳所加热，尤其是深色的金属，同时加热了金属和绝缘体之间的空隙中的进气。暖气片常被用来预先加热新风。在某些暖气片里，暖和的房间空气通过风扇循环和外部空气混合，当需要大量通风的时候，这种方法可以避免气流（图1-166、图1-167）。

图1-155　Window Master公司所构想的基于自然通风的系统

先进的自动开窗器控制进气口，通过靠近天花板的位置来提供新鲜空气，通过烟囱排出废气。夜间的通风确保了宜人的夏季室内物理环境。重质材料保证了室内平缓变化的气温。资料源于斯泰农松德（Stenungsund）的阿克苏-诺贝尔（Akzo-Nobel）公司办公楼，阿恩 艾格洛德（Arne Algeröd）设计，Mats & Arne建筑设计事务所。暖通设计：托克尔 安德松（Torkel Andersson），DELTAte公司

图1-156　空气之星（Air Star）

这是一种小型的分布式余热回收系统。它利用热交换器吸收排出废气的余热，来加热进入的新鲜空气。热交换器由瓦楞纸板制成，通过吸附作用来储存热量，同时废气中的水分也会被收集起来用于加湿新风。资料源于清洁空气系统

图1-157　放置在瑞典马尔默BO 01 博览会木屋中央的进气管道(www.xing528.com)

该图中还可以看到内置中央真空吸尘系统的插座。资料源于怀特建筑事务所和生态建设者（Ekologibyggarna）公司

图1-158　Acticon公司生产的Flipper”进气装置

该进气装置可以根据空气的压力和流量进行自动调节。叶片在压力的作用下打开，确保气流足够快地输出新鲜空气

图1-159　Exhausto牌湿度控制进气口

该进气口是机械式的，用一根尼龙带对空气湿度作出反应。资料源于列夫 欣德格伦（Leif Kindgren）

图1-160　瑞典迈什塔（Märsta）某老年住宅

建筑师本特　海德马克（Bengt Hidemark）已经开始应用预加热进气的方法。在瑞典迈什塔（Märsta）为老年人设计的住宅中，窗户底部和地板之间的空间被设计成太阳能集热墙体

图1-161　Velco牌进气阀

该进气阀有一个内置的自动调温器，可以根据室外温度来控制进气。资料源于列夫 欣德格伦（Leif Kindgren）

图1-162　一种自然通风形式的建筑

由丹麦哥本哈根Pihl & Søner建筑公司建造。其主要办公室采用自然通风形式。新风通过狭窄的、位于高处的可以自动调节的条状窗户进入，其他窗户也可以根据需要手动开启或关闭

图1-163　通过屋面进气装置进气的示意图

屋面上部带有进气口的通气管把空气向下送到房间底部的进气室中

图1-164　通过地下管道进行自然通风的住宅

新鲜空气被送到位于基础的进气室中。从进气室通向每个房间、壁炉和储藏室的风管很容易清洁。废气通过烟囱从厕所、浴室和厨房排出。资料源于《可持续住宅——2002环境创新决赛作品》，建筑师玛丽亚 布洛克（Maria Block）和瓦里斯 博卡德斯（Varis Bokalders）

图1-165　通向地下管道的进气口

新风可以通过蒸发冷却的方式降低温度。图中所示的进气口里面填满了陶粒，在夏季会喷洒上水。新风首先通过蒸发降温，再通过地下温度进一步冷却

（3）排气。从厨房、洗衣房和浴室排出废气是最常见的排气方式。厨房炉子上方的排风罩通过自然通风吸走烹饪时的气味。炉子的通风通常要设单独的管道，因为里面容易沾满油污，它应该特别易于清洁。在浴室，淋浴间可以被看作房间中的房间，浴室可以通过淋浴间来进行通风。这些方法都属于局部排气的方式，污染物、食物的臭味和湿气应该在靠近源头的地方被排出去为最好。这种自然通风可以通过气流调节器来调节。当然也有可能通过安装风扇来周期性地促进通风，但是这种设计在风扇被关闭的时候不应该阻碍自然通风（图1-168至图1-170）。

图1-166　暖气片1

现代的槽形进气口经常和暖气片背后的金属盒结合在一起使用，新风在暖气片中被预加热。如果有必要的话，可以在盒子里放置过滤器。图中所示类型的暖气片，可以被打开，以便于更换过滤器和清洁进气管道

图1-167　暖气片2

有许多方法可以用来预热新风，可以通过暖气片背后的盒子或是通过特殊的进气暖气片进入。图中所示的是由空气系统清洁公司制造的一种暖气片，可以用来抵挡冰冻的危害

图1-168　默恩达尔（Mölndal）的通风模型

该通风模型中的气流是由室温来控制的。身体的热量不断累积最终会启动排气扇。然后房间里变成负压，室外的冷空气通过屋顶的活动风口被吸进来。资料源于Bra luft i skolan-Om ventilationens betydelse för inneklimatet i Mölndals skolor”， Svenska kommunförbundet，2002

图1-169　Tofors公司根据湿度和需求控制的排气装置

该装置上面装有小型的电控马达。电子设备根据湿度、温度和气流情况作出调控反应

图1-170　淋浴间和抽油烟机的局部排气系统

资料源于《住房和自然通风——气候能源的可靠性》，罗伯 马什（Rob Marsh）　，迈克　劳宁（Michael Lauring）编，丹麦，2003。绘图：列夫 欣德格伦（Leif Kindgren）

（4）通风烟囱。烟囱顶部的设计会影响通风。风帽用来防止由风引起的气流倒灌。防倒灌风帽可以根据风向进行调节，在防止气流倒灌的同时增加文丘里效应。风力涡轮可以增加通风。涡轮会在某一临界点上增加通风，在到达这一点后它们进行自动调节，在到达这一临界点前不会过度通风且通风稳定。也有可以自动调节的涡轮（萨伏纽斯转子^[15]），就好像刹车一样，通过热电元件来控制，在外面寒冷且由温差引起的压力增加的时候起作用（因此被称为“清洁涡轮”）。太阳能烟囱是一种带太阳能集热器的烟囱。金属烟囱被涂成黑色，玻璃管包裹着金属管。废气在经过烟囱时被加热，与下部的温差增大，因此增加了自然通风。当然也可以在烟囱里安装一个风扇，在夏季需要增大通风时打开（图1-171至图1-181）。

图1-171　通风烟囱上的风向标

该风向标会根据风向来调节。它可以阻挡下行气流，并通过文丘里效应来增强自然通风

图1-172　卡勒风帽

该通风帽由瑞典的通风顾问卡勒 芒努松（Kalle Magnusson）发明，是一种带有进气口保护和风收集器的通风帽。它可以改善自然通风

图1-173　复合功能设备

该设备是一种先进的、可以旋转的设备，可同时起到进气口和排气口的作用。资料源于《气候变化中的建筑——可持续设计指南》，彼得 F.史密斯，2001

图1-174　屋脊的自然通风装置

废气不是通过烟囱，而是从屋脊上的自然通风装置排出。吹过屋脊上方的风产生了文丘里效应，增强了自然通风的效果。资料源于建筑师毛里茨 格鲁曼（Mauritz Glaumann），瑞典皇家工学院（KTH）

图1-175　瑞典法尔肯贝里（Falkenberg） 探戈（Tånga） 学校的通风原理示意图

新风通过墙面上的暖气片进入室内，废气通过太阳能烟囱排出

图1-176　超级涡轮

图1-177　旋转风帽

该旋转风帽由瑞典哥德堡DELTAte公司的哈坎 吉尔布罗（Håkan Gillbro）制作，用于布胡斯省（Bohuslän）科维克斯海姆（Kovikshamn）托克尔宅（Hus Torkel）

图1-178　瑞典法尔肯贝里（Falkenberg）探 戈（Tånga）学校的太阳能烟囱

资料源于建筑师克里斯特·诺德斯特姆（Christer Nordström）

图1-179　太阳能烟囱

图1-180　萨伏纽斯转子

图1-181　通风烟囱

这是丹麦西兰岛（Själland）上一座露营房的通风烟囱。烟囱上设置了翼形风帽，当风吹过时会产生负压，以增强通风效果

小贴士1-5　瑞典采用自然通风的建筑例子

在瑞典，大部分的新建筑采用机械式通风，但在可持续建筑中，自然通风正经历一场复兴。现代自然通风系统根据需要和季节进行调节，这可以通过手动或者计算机来完成。更复杂的建筑把自然通风和风扇结合起来，即混合系统。经验显示，对于大部分自然通风的建筑，使用者都很满意室内的物理环境（图1-182至图1-187）。

图1-182　托克尔宅（Torkel）

该住宅位于布胡斯省（Bohuslän）科维克斯海姆（Kovikshamn），其通过3根地下风管引入新风，废气通过有旋转风帽的通风烟囱排出。3条管道中有一条是用来给食品柜制冷的。建筑设计：玛丽亚 布洛克（Maria Block）和瓦里斯 博卡德斯（Varis Bokalders）。暖通设计：托克尔 安德松（Torkel Andersson），DELTAte公司

图1-183　格鲁曼/韦斯特贝里（Glaumann/Westerberg）住宅

该住宅位于斯德哥尔摩郊外韦德叶（Vidja），其拥有余热回收的自然通风系统。在屋脊上有一个在顶部开槽的大管道，在狭槽上方有一个绕流板，它可以在风中产生负压。这个管道是用来排风的。在这个大管道里有一个稍小的管道，它是用来进新风的，新鲜空气通过山墙顶的进风口进入。排出的空气在大管道中通过小管道的金属内壁对新风进行预热。废气从房间的天花板中排出。新鲜空气从地板底部送入。建筑设计：毛里茨 格鲁曼（Mauritz Glaumann）和乌拉 韦斯特贝里（Ulla Westerberg）

图1-184　多户住宅“Birgittas Trädgårdar

该住宅位于瓦斯泰纳（Vadstena）。新鲜空气通过一根地下管道被送到地下室的空气仓中，再通过独立的管道送到每个房间。每个厨房和浴室都有自己独立的通风烟囱，顶部带有旋转式烟囱帽。建筑设计：彼得 卡克（Peter Kark）。暖通设计：托克尔 安德松（Torkel Andersson），DELTAte公司

图1-185　米卡丽（Mikaeli）学校

该学校位于尼雪平（Nyköping），是众多采用自然通风的学校中的一所。空气通过一根地下管道被送到学校下面的走廊。从这个走廊有许多管道通到每间教室。教室有很高的天花板，并且在山墙的顶部有用来排放废气的排风窗。这个系统是由手动控制的。建筑设计：阿斯穆森（Asmussen）建筑事务所。顾问：瓦里斯 博卡德斯（Varis Bokalders）。暖通设计：托克
尔 安德松（Torkel Andersson），DELTAte公司

图1-186　瑞典皇家工学院哈尔厄（Haninge）校区的一栋教学楼

新风通过一根地下管道送到公共空间。这个公共空间穿过所有的楼层并且通过顶部的窗户进行通风。从每间教室也有风管通到位于屋顶的带有风扇的通风烟囱。这个系统是由电脑控制的。建筑设计：Tema建筑事务所。暖通设计：Göran Ståhlbom，Allmänna VVS-byrån

图1-187　阿克苏 诺贝尔
（Akzo Nobel）公司办公楼

该办公楼位于斯泰农松德（Stenungsund）。这个办公楼用重质材料建造，厚重的体量可以平衡采暖和空调的需求。建筑通过小窗口进行通风。这些窗户由窗户大师（Window Master）公司制造，可以通过具有自动调节功能的传感器来控制开启和关闭，这些传感器根据温度和相对湿度来进行调节，有效地降低了能源消耗。建筑设计：阿恩（Arne Algeröd），Mats & Arne建筑事务所。暖通设计：托克尔 安德松（Torkel Andersson），DELTAte公司。摄影：Mats & Arne建筑事务所