摘要:南方地区夏热冬暖,通风系统在建筑中的设计是非常重要的,对于改善建筑微气候环境具有重要意义。如何进行建筑通风除湿设计,达到节能减排、节约成本的目标是本文要详细阐述的。
关键词:南方地区建筑;通风除湿技术;模型体系
南方地区居住建筑的结构大多采用的是传统的厚砖作为外墙的材料。在没有空调的情况下散热功能差,因此在建筑科技领域对南方地区的自然通风的设计逐渐被人们所关注。
4.南方地区的建筑通风除湿设计方法
南方地区夏季温度高,冬季也比较温暖。在温度、湿度、风速等方面都存在很优越的条件,但是容易让人产生不良感觉的包括换气次数、风速、热辐射等。因此要杜绝人与室温之间的热量传递,就要对通风除湿的方法进行研究。
1.1利用城市环境进行通风设计,很好得利用周边的环境条件来达到自然通风的目的,环境在自然通风中起到的决定性的作用,设计师只有将环境作为建筑设计的首要考虑因素,才能找到南方地区通风除湿的最佳方法。在建筑群体组合中,建筑单体受到环境的影响是最大的,因此对建筑进行单体热环境改善,是实现通风除湿功能的首要基础。
1.1.1风道是建筑中为了得到稳定流动的空气,达到改善局部热量堆积目的,改善环境密集地带空气质量而构造出的平滑通道。
在建筑单体组织和道路网布置中,导风巷的方式可以使建筑产生风道,利用平滑管道原理引导空气对流,将热量堆积带走[1]。
如图:
导风巷示意图
导风巷的设计要注意连续性、方向性和汇合性。
1.1.2漏洞作用是由于建筑空调机多集中在建筑中人群密集地带,因此热量多集中在靠近地表面一侧,这个区域形成了建筑中的热量高度密集区域,热量达到一定数值后,产生上升,形成假定的漏洞,因此,漏斗空间的空气是上疏下密的,热量要达到扩散的效果,就需要漏斗对热量上升产生推动力,这在建筑设计中称为热岛效应。外部空间设计成漏斗,就是利用空间形态设计来加速热量向上扩散和稀释。漏斗的形状可以分以下几个形态:
根据建筑单体的造型来分。建筑里面上端出现平面收缩形成尖塔造型,建筑单体下部放大,整个外部空间形成漏斗,产生了热岛效应。
在城市高密集区域建筑向上拔高的时候会出现高空出挑的状态,热岛效应在这种状态下更加剧烈,因此在出挑下部的空间形成的热空气漩涡会影响建筑的散热。
从流体力学上进行分析,流体产生的涡流会使流体呈现稳定的定常流动。在壁面粗糙的状态下,迎面风会留出开放空间,改善空气流动、加速风速,减轻热岛效应。
城市密集区域的建筑区域呈现点状布局时,建筑对风力的阻力最小,风可以稳定地流动。这是由于建筑单体在点状联列中形成相连状态,空气流动在遇到障碍物时,由于散点方式的穿透能力强、阻力小等特征,通风质量影响不严重,可以带走局部地区的热量堆积。
1.2建筑单体的自然通风除湿是为了保证建筑中人体的舒适程度进行的一项重要的建筑设计。室内自然通风对于建筑而言,需要来自室外的风和室内的建筑结构形成一定温差和压差才能获得产生的条件。在这里,压差和温差是关键[2]。
竖井空间形式是利用建筑设计形成烟囱空间,这个空间可以为气流设置向上加速流动的通道。竖井空间形式主要分为:纯开放空间、楼体结合空间、双墙空间、烟囱空间。
在建筑中的洞口位置、水平方向形成室内通风,可以形成温差。满足通风条件的建筑洞口设计功能包括:使风以最大的区域流动进室内,有效提高室内通风;通过室内涡流区,改善通风质量较差的区域,获得较好的通风质量。要达到上述效果,需要对洞口进行相应的调整后才能产生对通风质量的影响。
在门窗开启处设计构造简单、密封性强的窗体,通过调整门窗的角度来引导自然风,当门处于出风口部位的时候,室内通风效果不大,但把门窗开启的很大时,通风的效果就非常明显了。因此在进行窗和门开启的选择时,建筑设计应遵循的原则包括:开启较大洞口率,保证窗的开启能够满足通风要求;调整开启角度,引导风向;增加出风口的相对位置高度,将风导向人体高度。
1.3建筑物在室外风气候条件下,受到热波动、室外风流等影响,室内热环境发生变化,室内本身具备了夏季吸风面积,为通风除湿奠定了基础。可采取对角线的方式将建筑复杂平面与夏季主导风垂直布局,以得到穿堂风,达到除湿通风的效果。
2.案例分析
以南方地区某建筑单体的通风除湿设计为例。该建筑进行穿堂风设计时,首先对室外风场进行了分析,包括气流的流线、压力场的分布等,在此基础上判断出室内的气流路径。建筑师使用了计算机软件,对穿堂风作了简单地模拟和分析,将误差等计算在内,得出真实的气流路径。如图:
2.1热压通风路线确定
热压通风路线是以室内温度变化来进行设计的。使用多区域网络模拟软件进行设计,假定各个房间温度已知,设定窗口高的为排风窗口,低的为进风窗口。根据排风路径来计算热压通风压力,避免阻力较大导致的通风量不足。采用热压通风阻抗计算,得出不同开口形式的阻抗平均值,根据试验得出:无论是哪一类窗,在开启角度达到九十度的时候,局部阻力系数都保持平衡。因此在设计师进行穿堂风设计时,可以不再考虑窗户的可调节能力,而是要关注窗户的开启能力。使用平推窗经过计算后,单侧窗口的热压通风阻抗最小,因此可将建筑的单侧窗口均设计为平推窗以达到良好的通风效果。
2.2在通风设计和除湿设计试验中发现如果不利用自然风来进行通风除湿的话,该建筑室内只需要卫生间通风也可以达到降温除湿的效果,但是卫生间通风的量较小,开窗后才能够满足通风量的要求,这个开口面积可以使室内的通风量达到基本的要求,根据模拟软件分析得出:
房间之间不相通,房间的通风设计只能满足各自房间的通风除湿要求。如果天气为阴天,没有阳光直射,再加上卫生间通风状况不好,室内热源形成了温差。根据该建筑整体通风试验和计算后,我们得出结论:在进行自然风通风除湿设计时,先要确定好各房间的设计通风量,再根据房间布局确定通风路径,对房间进行模拟设计,得到热压通风量。如果没有达到令人满意的通风效果,可以调整开口进行适配,必要时可以安装机械通风装置增加风量[3]。
3结语
如今,可持续发展的设计理念越来越受关注,建筑自然通风和相关技术正在成为建筑师关注的焦点。自然通风除湿是建筑的基本功能,尤其是在南方地区,利用自然风通风降温除湿,可以代替空调或部分代替空调,降低建筑使用成本。我国传统建筑中对于自然风和穿堂风的研究成果可谓众多,而研究南方地区如何达到建筑的通风除湿效果,则需要根据南方地区建筑技术设计标准来进行人力物力等的投入,尤其是在建筑自然通风系统的设计上,更应加大力度进行研究和实践。
参考文献
[1] 陈宝贵,王惠新,张敏等.地下空间防潮技术初探[J].中国建筑防水,2012,(24):4-8.
[2] 肖栋天,石发恩.PHDC型捕风塔降温和除湿技术在赣南的研究[J].制冷与空调(四川),2016,30(3):359-366.
[3] 石发恩,肖栋天.基于PHDC理论的喷雾式捕风塔自然通风降温/除湿技术在赣南地区的应用分析研究[C].//2015年全国通风技术学术年会论文集.2015:316-322.
论文作者:常民
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/5
标签:建筑论文; 地区论文; 室内论文; 自然论文; 热量论文; 空间论文; 穿堂风论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;