夏热冬暖地区内廊式住宅室内自然通风设计初探.doc

夏热冬暖地区内廊式住宅室内自然通风设计初探 　　摘要：建筑设计中的自然通风技术是夏热冬暖地区建筑被动式节能的重要手段。本文以内廊式高层住宅为例．利用计算流体动力学软件对建筑内部的空气流动进行模拟，并提出优化策略，为住宅通风设计提供全新的设计思路。 　　关键词：夏热冬暖地区；内廊式住宅；自然通风设计 　　中图分类号：TU834 　　文献标识码：A 　　文章编号：1008-0422(2012)01-0057-02 　　1 引言 　　住宅节能设计的正确理念应当是以气候条件为依据，以被动式设计为基础，以主动式设计为补充。印度著名建筑师柯里亚非常注重建筑如何适应气候，如何组织通风和气流，如何考虑日照和遮阳等，提出了“设计追随气候”的著名口号。针对夏热冬暖地区高温、高湿的气候特点．组织好住宅室内外自然通风设计是一种高效的被动式节能手段。 　　内廊式高层是小户型公寓、公共租赁房等经济型住宅设计中的常见设计模式，户型平面布局紧凑、利于节地，但此类设计中的难点和瓶颈问题就是如何解决好室内通风。这需要建筑与暖通两专业的设计人员良好合作才能做好自然通风设计。由于多数建筑专业设计人员并不懂得风压、热压、对流及自然通风量等计算，仅凭经验与感觉设计，自然通风的实际效果较难达到规范提出的要求。暖通专业设计人员也基本上不参与住宅建筑的分体空调设计，室外机的位置由建筑专业设计人员确定，对空调负荷及空调机的实际能效基本无要求，难以达到降低能耗的目的。 　　在夏热冬暖地区内廊式住宅室内自然通风研究中，我们先简要阐述了自然通风设计的原理，其次利用计算机辅助技术对案例进行通风模拟，最后给出了一个合理的自然通风优化方案，在这一案例研究的基础上总结出自然通风设计的要点与经验 　　2 自然通风设计原理 　　住宅设计的平面布局千变万化，但万变不离其中，其自然通风的原理都是一样的。 　　室内自然通风是指大自然中的空气通过住宅组群和住宅内各个功能空间时的自由流动。自然通风可以加速空气的流动，带来清凉，带走污染，尤其在炎热的夏季，能够改善局部气候。因此从健康与节能的角度来讲，自然通风具有积极的意义。 　　建筑物中的自然通风，关键在于室内、外空气之间存在着压力差。形成空气压力差的原因有二：一是风压作用：另一个是热压作用(图1)。 　　2．1利用风压实现自然通风 　　风压是指空气流受到阻挡时产生的静压。在具有良好外部风环境的地区，风压可作为实现自然通风的主要手段。当风吹过建筑物时，由于建筑物的阻挡，迎风面气流受阻，静压增高；侧风面和背风面将产生局部涡流，静压降低。这样便在迎风面与背风面之间形成压力差，室内外的空气在这个压力差的作用下由压力高的一侧向压力低的一侧流动(图2)。 　　另外，伯努利流体原理显示，流动空气的压力随其速度的增加而减小．从而形成低压区。根据这种原理．可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定的方向上封闭．而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。这种通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。 　　2．2利用热压实现自然通风 　　自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差――即通常讲的“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。由于建筑物内外空气的温度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入，从而室内外的空气源源不断地进行流动。 　　3 室内自然通风模拟技术 　　在设计中如何能使建筑能实现良好的自然通风，传统的设计模式下依靠的是设计师的经验。这对控制建筑的自然通风是有很大限制的。而现在的室内通风设计，已经可以通过利用计算机模拟技术对建筑的室内通风效果进行模拟研究，改善建筑的自然通风状况，能在建筑的建设之前让人清楚的了解到建成后的实际通风效果。建筑室内自然通风模拟主要是利用计算流体动力学软件(Computational Fluid Dynamics，缩写CFD)对建筑内部的空气流动进行模拟。通过CFD软件的使用．可以使建筑师对建筑的通风设计状况有更直观的了解，以便进行建筑通风的优化设计。目前比较好的CFD软件有：CFX、Fluent、PHOENICS、Star-CD等。 　　4 案例分析 　　南宁属亚热带季风气候．光热丰富，雨量充沛，霜少无雪．夏湿冬千，夏长冬短，主要气候特点是炎热潮湿，全年无霜期高达365天，夏季主导风向为东风和东南风，是典型的夏热冬暖地区。 　　下面以南宁某住宅自然通风设计为例，阐述我们是如何借助CFD通风模拟技术，对内廊板式