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期 高云飞等：一种生态建筑技术——自然通风 87
寰1欧洲住房的通风宰比较
11坐!!!!!!!!些塑塑塑!!!塑塑!塑燮
房间规格 参考风速 通风量 通风率
Standardsoftheroom ReferencewindspeedVendlationVenfilationrate体积voluree：6×8i五—————————
穿堂风房间 窗墒熏窭饕8of、Ⅳindowwall：8x，3m2 2．7m．s1 8．6m3-s1215A／CperhAroomwitlncrossventilation窗面积Areaofwindows：8一 ⋯。 。
开启面积Openarea：4m2
无烟囱效应的单侧通风房间 参考英国标准协会的BS5925Cd124
Aloomwithsinglesideventilation 条款 2．7m-s～ 1．7mos。43A／Cperh
andwithoutstackeffects Seeclause124BS5925Cd
尽量将窗布置在主导风向，前后有窗，以形成穿堂风
(crossventilation)。表1是Fordham．M对某一欧洲
建筑关于穿堂风与单侧通风情况通风率的比较，可以
得到穿堂风房间每小时的通风换气次数最高可以达到
200多次．而单侧通风的房间的每小时的通风换气次
数却只相当于穿堂风房间的五分之一”1。
垂直方向的力会产生伯努力(Bernoulli)效应。
例如进风面的斜屋顶，它所形成了巨大的抽吸力
(suction)．这种形式的屋顶起到兜风的作用。
风压引起的另一个效应就是文丘里(Venturi)效
应，气流流动时，会因为空间的收缩而引起加速，于
是收缩段形成负压区”】。我国传统民居中常用的厅堂
与过廓的转换及在排风出口没置的风塔(windtower)
都是利用文丘里效应来通风。所以建筑师对空间大小
的错落变化的设计不仅丰富了建筑物的空间结构布局
也为室内空气的流动提供了加速装置。
图：中这座大楼中，不仅房间进深小，利于形成
穿堂风，并且在热源处设置了通风塔以形成负压区，
创造出强大的抽吸力，使空气通过风塔排出州。同时
通风塔具有较高的高度，又产生了烟囱效应，所以排
风效果很好。
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■ 】_ 绘圈室
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礼堂^器， 一意‘
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圈1鲁■特福特大棱通风示意圈⋯
Fig．1QueensBuildingDeMonffortUniversitySeCtlOll
showingcompartmentalnaturaventilation
1．2热压作用下的自然通风
由于建筑物内外空气的气温差产生了空气密度的
差别．于是形成压力差，驱使室内外的空气流动。室
内温度高的空气比重小而上升，并从建筑物上部风口
排出，这时会在低密度空气原来的地方形成负压区，
于是，室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物
的底部被吸人，从而室内外的空气源源不断地进行流
动”⋯，见图2。人们形象的称这种由于热压而引起的
自然通风为“烟囱效应”(stackeffect)。空气的温度差
和窗孔之间具有高差是实现热压通风的必要条件，没
有温度差或者高差都不会产生热压作用”1。
圈2奠筑物的自然通风示It田
Fig．2Naturalventilationofabuilding
余压与中和面是与热压作用相关的重要概念。室
内某一点的空气压力和室外同标高未受扰动的空气压
力的差值称为该点的余压”1。在图3中余压值从进风
孔a的负值逐渐增大到排风窗口b的正值。在a-a平
面上，余压等于零，这个面称为中和面“’“。
建筑师们在设计中采用烟囱．通风塔，天井．中
庭等多种形式为自然通风创造了条件。在图4中，建
筑师将建筑人口和楼梯问设计成一个圆柱形的玻璃通
风塔，风从四周的外墙进入，在建筑内升温后从玻璃
塔的上部排出”⋯。很有特色的是，由于玻璃塔对太阳
光热的吸收与透过，使塔内的空气进一步升温，提高
了通风塔内空气与室内外空气的热压差，从而带动了
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生态科学 22卷
各楼层的空气循环，使整栋建筑具有良好的通风效果。
在RWEAG这个多层的办公大楼当中具有一个通风
竖井(ventilationshaft)，由于烟囱效应，字气从通风
竖井的地底部流人，从竖井的顶部流出(见图5)。但
是，这样的流动未必能使全楼得到很好的通风换气
“⋯。在解决这个问题的时候，设计者在通风竖井
(cen廿alventilatingshaft)的上部巧妙地设计了⋯个凸
面的圆盘，这样便形成r文丘里效应．由于文丘里效
应产生的负压，提高了中和面的高度，使得排风口以
下基本处在负压区内，这样便使自然风能够在楼房的
整个高度上进风，使整栋楼房都接受到新鲜的空气。
．JL．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．J
圈3中和面示意图‘2i
Fig．3Aschematicdiagramofneutralp essurezone
1．3风压与热压共同作用下的自然通风
建筑中的自然通风往往是风压与热压共同作用的
结果，只是各自作用的强度不同，对建筑整体自然通
风的蠢献不同。由于风压作用受到天气，环流，建筑
形状，周围环境等因素的影响，具有不稳定性．所以
在与热压同时作用时可能还会出现减弱通风效果的
情况。由图6可见，当风向与热压作用的流线相同时，
自然通风将相互促进：反之，相互减弱”“。
圈4诺丁汉英置国内我务中心通风示意圈⋯1
Fig．4SchematicnaturalventilationdiagramofInland
RevenueCenter,Nottin#uml，U．K
面凡坚井
十的￡压
々#邕忙
通风翟#
堙风坚井
中的正压
l
∑
豳5 RWEAG太楼由于文丘里效应使通风竖井提高1141
F证．5Neutralzolleh ightupwardshiftuetoVenturieffect
inRWEAGbnllding
2应用自然通风应该注意的几点问题
自然通风容易受到外在因素的影响。建筑物会由
于周围环境的地形起伏、水陆分布、绿化等状况．而
受到水陆风、lⅡ谷风、林原风、街巷风、天井风、庭
园风等地方风的影响．于是在进行小区和建筑单体设
计是就要充分考虑如何利用这些地方风和如何防止这
些风所带来的危害”J。
离6风压与热压共同作用时通风示意圈(a)相互促进(b)相互
减弱⋯
ng．6AschematicdiagramIllustratingconditionsforwhich
windandbuoyancyforces(a)reinforceonemother(b)oppose
2．1不同的气候的地区对自然通风的要求是不同的，
对于湿热的南方地区，如我国的广卅I地区，在设计中
不仅要尽量组织自然通风，同时要进行间歇通风，以
防止“泛潮”时期引起室内湿度的增加。此外，对于
离海洋远或有山岭阻挡的地方，可在中午前后，把大
部分门窗关闭，防止室外的热流进入室内，而在早晚
打开门窗进行通风换气”1。所以利用自然通风要充分
考虑建筑物的周边环境及其特殊的气候。
2’2在没计中要尽量使房屋的纵轴垂直于夏季主导
风向．以获得良好的通风效果；同时建筑物之间适当
的间距与合理的楼群布局也是非常重要的。一般来讲，
在综合考虑了风向投射角与房间中风速、风场和涡漩
竺三三一搦一竺li==一
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1期 高云飞等：一种生态建筑技术——自然通风
的关系上，房屋间距应该为o．7～1．1H(H为楼房的
高度)t31。同时，建筑群的平面布局以错列式和斜列
式较好。
2．3建筑物通风构造的细部对通风效果有很大影响。
例如开口的位置不同会影响室内风的流场的分布，同
时窗的檐口出挑的大小，窗扇的开启方式与开启角度，
遮阳板与百叶的形式等对自然通风都有较大的影响州。
2．4室外的绿化可以改变流进气流的状况。当风流过
室外的绿化带时，风可以被降温．减弱风速，同时可
以改变风的流动的路线，这在南方引凉风人室中有很
有价值的作用”l。
2．5自然通风要与机械式自然通风相结合。由于风在
高大室内空间流动时，会与空间内设有的各种各样用
途的设施与设备和墙壁等接触撞击，使风消耗很多的
能量，仅仅靠风力与建筑物所形成的压力无法使建筑
物完成良好的自然通风，便要借助机械装置对自然风
提供动力，见图7。这种混合式的自然通风
(mixed．modeventilation)是进风口和出风口的被动
式通风与风机的抽吸形成的主动压差式通风相结合的
维果㈦。
3结语
自然通风已经成为生态建筑中的一项重要内容，
越来越受到建筑师与居住者的重视‘”。计算流体力学
与传热学的发展使工程师们可以描绘出建筑单体，小
区和房间内的空气流动分布的状况，便于人们直观、
迅速的了解和预测风场流动情况9】。随着科学技术的
不断发展和建筑师与工程师的精诚合作，自然通风这
种廉价、健康的通风方式将带给人类一个更加舒适，
节能的生活、工作，娱乐和休息环境。
◆考文越
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万方数据
一种生态建筑技术--自然通风
作者： 高云飞， 孟庆林
作者单位： 华南理工大学建筑学院建筑节能与DeST研究中心,广州,广东,510641
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2003,22(1)
被引用次数： 11次

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