乐山市城乡规划设计院 四川乐山 614000
摘要:风环境是绿色建筑的特殊系统,也是建筑节能的重要因素。我国幅员辽阔,地域气候差异极大,自然风的大小方向及成因各有不同。在少占地,不增加投资的情况下,如何利用自然风创建绿色建筑达到建筑节能的目的。是规划和设计人员责无旁贷的义务和责任。
关键词:绿色建筑建筑节能自然风自然通风
一、通风原理
风是由大气的热压形成的,分季候风和地方风两种。
季候风随冬夏季节的不同而相随变换,主要受大气环流的影响。
地方风则受小范围自然地形、地貌、山川河流及植被等的影响,主要有水陆风、山谷风、林园风和巷道风等。水陆风又因地域不同分为海洋风和内陆河流风。
一般情况下,建筑物的迎风面为正压,背风面为负压。两种不同的压力即产生气流,形成风,但在建筑物的背风面则会形成一定的涡旋气流,涡旋会减弱风速,使气流相对稳定。涡旋范围及其大小与风速成正比。在寒冷地区,要求有最大的涡旋范围尽可能减弱寒冷的气流;在炎热地区,则要求涡旋范围最小,以便获得更多的凉爽空气,创造良好的室外风环境。
影响气流涡旋范围及其体积大小的几种主要因素:
1、自然风风速越大,则气流涡旋范围及其体积越大。
2、建筑物的体型(长、宽、高)。气流涡旋范围及其体积与建筑物长、高成正相关系,与宽成反相关系。
3、与建筑物的平面型式有关。
4、与建筑物长边同主导风向的夹角大小有关。
5、与群体建筑平面型式有关。
二、利用自然风的几种措施
四川盆地居夏热冬冷气候区,在夏季,气候炎热,空气湿度大,呈闷热状态,人们对降温通风的要求甚为迫切。我们可以巧妙地利用自然风形成原理,采取一些有效措施,尽可能多地获得自然通风,改善人们的工作和生活环境。根据各地的具体情况,一般可采取以下几种措施:
1、建筑物高低搭配。将不同高度的建筑物前后交错搭配布置,可以获得回风,使建筑物四周风环境得到改善。
2、长短结合。将较短的建筑物布置在迎风面,较长的建筑物布置在其后面,可获得较好的风环境。
3、利用地形,扩大迎风面。坡地建筑应充分利用地形高差,扩大建筑物的迎风面,从而获得尽可能多的自然风。
4、入口迎风。建筑物平面布局时,应尽可能考虑常年主导风向,使物入口迎向主导风向,可使建筑物获得良好的通风。
5、组合体型,导风入室。因平面布局因素,某些建筑进风口不能直接迎向主导风,可采用L型建筑平面,即可导风入室。
6、合理错落。群体建筑,宜采取锯齿排列,梅花点布等布局形式,可使建筑均能获得较好的自然通风。
三、绿色建筑实施自然通风设计的意义
1、改善空气的质量。进行通风设计能有效提升室内空气的质量,并对室内稳定进行有效调节,较少空调的使用频率,降低空调病发生的几率。如果室内外的温差较大,可以开窗进行自然通风,这样能达到全面降低室内温度的目的。这样不仅能够节约资源和能源的损耗,还能提升室内的空气指数,加强空气自然交流的效果。
2、保障生态环境的稳定性。现阶段,人们过于依赖空调系统,在室内的时候频繁使用空调来调节温度,导致许多人出现过于依赖空调的情况。这个过程中损耗大量的能源,对环境造成严重的污染,影响生态的稳定性。
而在绿色建筑中加深通风设计,能利用自然风满足人们对室内温度的多样化需求,从而实现保护环境,提升社会经济和生态文明同步发展的效果。
3、维护人体的健康。在通风设计的助力下,室内的空气得到明显的改善,人们身处于健康清洁的空气环境中。这样有利于人们进行健康的呼吸,增强自身的健康值。此外,如果人们一直使用空调系统,那些身体将一直处于恒温的状态,这样会降低自身的免疫力和病菌的抵抗能力,增加患病的几率。
四、建筑群的自然通风设计要点
1、进风口的窗户面积和朝向。空气的对流会受到这个因素的影响,所以应该保障出风口的面积比进风口的面积大10%左右。此外应该关注窗户的朝向问题,如果窗户在处于相交的状态,这样就可以面对风来开窗。如果窗户在处于相交的状态,房间的方向就不能顺着主导的方向。这样才能形成风压,确保风能从压力较高的一侧过渡到较低的一侧,达到自然风的效果。
2、双层玻璃幕墙。在建筑内打造双层玻璃幕墙,双层玻璃之间存在较大的空间,这样才能达到自然通风的效果。夏季时,室外的温度较高,双层玻璃幕墙能起到通风的效果,利用烟囱效应,通过出风口达到通风的目的。它的主要优势为,在夜晚时也能进行安全通风,避免开窗对室内温度的影响。
3、利用中庭。应该进行科学的设计工作,使用中庭的特殊结构实现减低能耗的效果。通过热压作用,达到自然通风的目的,加强与绿色建筑理念的契合度。
4、屋顶部分。在设计屋顶时应首选翼形结构,使外部的气压形成高压和低压两个区域,这样能为机械通风器进行有效辅助,从而实现自然通风的效果。此外房屋的高度对室内的气流分布和流速也有一定的影响,所以应该科学设计屋顶的形状和高度。
5、其他措施。在建筑群内设置导风板,这样不仅能实现自然通风的效果,还能对室内的空间进行科学布局,提升居住的适宜性。
五、平原地区建筑群的自然通风
1、成都位于四川盆地的成都平原上,地势平坦,城市上空存在热岛现象。热岛现象对空气对流的阻碍作用较强,因此,在城市核心区,在一般气象条件下,自然风的形成较差,主要存在于两河地区、街道及集中绿地等处。
2、乐山位于岷江、大渡河、青衣江三江汇流处,水陆风生成的基本要素:水、山、林兼备。依山傍水,得天独厚是大自然赋予乐山人的厚礼。在一般气象条件下,三大河流及周边山、林对改善乐山城市气候具有重大的作用,为城市提供了良好的自然风。沿两河修建的滨江路和滨河路以及城市绿心,是人们在炎夏季节纳凉休憩的好去处。
竹公溪贯穿城市中心,引来清澈的青衣江水,将乐山市区分为南北两区。竹公溪流域景观带的作用正在突现,提议政府对这一流域带重新规划建设,将其打造成乐山的一条精品景观带,造福乐山人民。
六、山区建筑群的自然通风
1、山麓城市(如青城山下的都江堰市,峨眉山下的峨眉山市和二峨山下的沙湾区),在一般气象条件下,自然风的形成与其毗邻的大山有直接关系,城市建设应充分利用好这一因素,利用好自然风。
2、山区自然风的特征是顺沟气流最多,沟谷风力大,坡面风力小,沟顶(高端)风力大,沟底风力小;在要同风力作用下,单栋建筑随风力大,成片建筑随风力将减弱,陡峭地形处有气流涡旋等。因此在规划设计山区建筑群时,应根据建筑物所在的具体位置,考虑气流作用的有利及不利条件,进行合理布局,选择合理的平面形式。
七、绿地对建筑群自然通风的影响
绿地对小区建筑群组织自然通风具有重要作用。小区内适当集中的绿地可组织冷暖空气对流,形成自然风,对改善微观空间气候有良好的作用。建筑小区内高大浓荫的乔木不宜过于密集,乔灌木适当搭配,疏密相间,高低相间,以及选择适当的高大浓荫且不挡风的树种等。
城市规划、小区规划、组团建筑以及单体建筑设计,需要考虑的因素是多方面的,绿色建筑、建筑节能是一项复杂的系统工程,自然通风只是其中比较重要的一项。绿色低碳已经成为建筑行业的主要发展趋势,所以应该进行绿色设计,所以不应该简单地考虑开窗通风,还应该对舒适性进行研究。我们在从事规划设计中在选用各种建筑平面型式,总体布局,决定建筑体量,运用各项网通技术措施和配置绿地时,应因地制宜,结合各种实际情况,灵活掌握,创造出既节能又绿色的建筑。