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自然通风 给房子装上不插电的空调

炎热的季节来临时,很多家庭的做法都是整日紧闭门窗,靠大开冷气来降温。于是在耗费大量电力资源的同时,也增加了室内空气污染,导致家人身体的不适。如果能采用自然通风,便可以健康、节能一举两得了!其实即便是普通的住宅,也可以进行简易的自然通风改造。如果您正准备重新整修自己的家,不妨向室内设计师提出相应的需求。

自然通风

自然通风指的是用自然方法为室内空间提供或者抽走空气的过程。所谓“自然方法”是在提供或者抽走空气的过程中无需使用风扇或者其他机械装置,而是利用建筑物与外界环境之间的气压差提供通风和空间冷却。

自然通风的好处

在使用一般能源对环境的影响日渐受到关注的情况下,使用自然通风是绝对有好处的。自然通风不但可以提供通风功能(室外空气),而且不需要风扇或其他机械装置的辅助,从而保证住户的健康、为住户提供舒适的环境和为室内环境降温。

在经过精心设计后,自然通风可以削减建筑施工成本和运作成本,并且可以减少空调和风扇的能源消耗。此外,由于室内没有使用风扇等机械装置,室内的噪音也可以减低。

自然通风的类型及其设计考虑

基本上,可以应用于建筑上的自然通风可分为两种类型:风力驱动通风和热压作用通风。两种类型的自然通风都是由于自然形成的气压差引起的。不过,风力驱动通风是利用自然风力引起的气压差,而热压作用通风则利用气温和湿度上的差异引起的上升浮力所产生的压力。因此,我们需要采取不同的建筑设计来使这两种自然通风方式发挥最大效果。

风力驱动通风

当自然风吹过一座建筑物的时候,风在建筑物的迎风墙上产生一个直接的正压力,而绕着建筑物流动的气流在离开建筑物的背风墙时形成负压力,这一现象又被称为“吮吸效应”。如果在建筑物的迎风墙或者背风墙上有任何开口,新鲜空气就会从迎风墙的开口中进入,然后从背风墙的开口中流出,从而平衡迎风墙和背风墙上的压力。

风力驱动通风

自然通风

建筑物的外形对于利用风力带来的气流用作建筑物的通风是非常重要的。建筑物的外形可以造成风压,从而有效地驱使气流流过建筑物的开口部分。当然,建筑物的通风设计还有很多其他考虑因素。在很多建筑法规的设计指引中,通常有以下的建议:

  • 建筑物的座向和所处位置(在需要将通风能力调节到最大的时候,应该为建筑物选择一个多风的位置,而且在设计建筑物的座向时,应该将迎风墙设计到垂直于当地夏季时的风向);
  • 建筑物的形状和尺寸(采用自然通风方式的建筑物不可以设计得太深,否则很难把新鲜空气输送到建筑物的每一个部分);
  • 窗户的类型和使用;
  • 开口的类型、形状和大小;
  • 施工方法和细节;
  • 外部元素;
  • 配合城市规划的考虑。

热压作用通风

由上升浮力驱动下产生的自然通风可以是由于气温差异造成(此类通风方式又被称为热压作用通风),也可以是由于湿度差异造成的(此类通风方式又被称为冷却塔)。热压作用通风发生的先决条件是温度差异。当建筑物中密度较小的暖空气(通常是由住户和他们所使用的电力设备所发出的)上升时,温度较低的新鲜空气就从下方的开口中进入建筑物内部。这一过程可以参见以下的图示。

热压作用通风

热压作用通风设计上的考虑:

  • 让气流进入的进风口应该设置在房间的低位。出风口则应该设置在面对进风口房间的另一侧,并且在一个高位。
  • 进风口和出风口之间的垂直距离应该充分利用热压作用原理。
  • 利用天窗或者屋顶通风孔。
  • 将热压作用通风技术融入建筑设计时,密封式走火梯的正压的作用不可以受到影响。

热压作用通风方式不依赖于风力。即便在无风的夏季,自然形成的热压作用仍能产生相对稳定的空气流动。此外,由于热压作用并不依赖风压和风向,在进风口的设置上,也可以有更大的自主性。

自然通风的设计策略

在自然通风的设计中,应该充分利用上面所提到的风力驱动和热压作用两种通风方式的设计理念。在整栋建筑的设计中可以广泛运用;而在小型的公寓式住宅中,也可选取其中合适的办法,灵活地进行改造。总体而言,设计中要考虑的地方包括:

  • 透过减少从外部(例如植物或场地障碍物)或内部阻塞(例如家具和内部分割)空气输入口,从而增加空气流通;
  • 房间的进气口和出气口应该被设置在房间中压力相反的区域。这包括位于迎风墙和背风墙的开口或者迎风墙和屋顶的开口;
  • 所有的房间都应具备一个进气和出气口,而其中至少有一个开口装配有可调式窗户来控制气流;
  • 提供空气的进气口应该被设置在房间的低位。出气口则应该被设置在面对进气口的房间的另一侧,并且在一个高位。
  • 在设计建筑物较长的一面和大部分开口的座向时,应该使建筑物的迎风墙垂直于当地夏季时的风向;
  • 利用天窗或者屋顶通风窗。它们能排出上升的暖空气,并且使热量能够被排到建筑物外,从而使房间在晚间达到舒适的温度。同时,它们还可以作为风力驱动通风方式下的一个良好的出风口;
  • 从地板到天花板至少有三米的垂直空间;
  • 窗户面积不应过大,在建筑物外部要用遮光装置或者植物栽培来加以保护;
  • 设计应使用高热容量以及用于晚间降温的外露天花板;
  • 使用浅色的建筑外墙减少墙壁因受阳光照射而的吸热;
  • 利用树木/灌木来提供遮荫和蒸发冷却效果,利用草皮和其他地面覆盖物使地面保持低温;
  • 利用池塘和喷泉来增强蒸发冷却的效果,并且应当将水体安排在上风处,这样可以使吹进建筑物的风的温度更低;
  • 室内产生的热量应维持于低水平。

以上提到的众多考虑因素可分为两类:其一是增加空气流动,另一类是减少热增量,从而利用自然通风降低建筑物内的温度。在必要的情况下,机械式降温及通风系统会用来辅助自然通风系统。当然了,自然通风还需要和其他各种绿建筑设计方法相结合,才能达到整体的最佳效果。

文章来源:香港绿色建筑科技网 http://gbtech.emsd.gov.hk

图片来源:网络

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