淺論現(xiàn)代建筑屋頂與建筑兩種自然通風(fēng)模式

    [中國制冷網(wǎng)] 1、自然通風(fēng)的原理與模式

    建筑的自然通風(fēng)從動力來源上可分為完全自然通風(fēng)和機械輔助自然通風(fēng)兩種模式。完全自然通風(fēng)是由來自室外風(fēng)速形成的“壓差”和建筑表面的洞口間位置及溫度造成的“溫差”形成的室內(nèi)外空氣流動。按照熱力學(xué)原理，建筑室內(nèi)溫度有沿高度逐漸向上遞增的特點。該特點是建筑隨層高增加而使上下之間溫差加劇的主要原因，設(shè)計師也經(jīng)常利用這一點，挖掘建筑自然通風(fēng)的潛力。機械輔助自然通風(fēng)是利用溫差造成的熱壓和機械動力相結(jié)合而形成的室內(nèi)外空氣對流。與完全自然通風(fēng)相比，雖然建筑內(nèi)局部作為輔助動力的機械裝置要消耗一定的能源，但通過這種裝置重新組織氣流，甚至在局部“強迫”氣流改向，可以使自然通風(fēng)達(dá)到更好的效果。在這兩種通風(fēng)模式中，屋頂都是形成溫差，組織氣流的重要環(huán)節(jié)，在整個自然通風(fēng)系統(tǒng)中起著重要作用。

    2、屋頂在完全自然通風(fēng)中的作用

    當(dāng)室內(nèi)存在貫穿整幢建筑的“豎井”空間時，就可利用其上下兩端的溫差來加速氣流，以帶動室內(nèi)通風(fēng)，其實質(zhì)就是“溫差———熱壓———通風(fēng)”的原理。作為建筑共享空間的中庭就可以勝任這個“豎井”的職能，一般來說，其所占空間比例以超過整幢建筑的1/3為宜。這種中庭的屋頂一般都具備兩項性能：1）它們能讓陽光射入中庭，將中庭內(nèi)空氣加熱并產(chǎn)生上下溫差；2）它們是全部或局部可開啟的，在需要通風(fēng)時能讓氣流找到出口。赫爾佐格設(shè)計的德國林茨城的HOLZ大街住宅區(qū)，每幢住宅樓的顯著特征是帶玻璃頂?shù)墓蚕碇型ァ＿@個中庭貫穿建筑五層并稍稍高出兩側(cè)房間的屋面。冬天，陽光透過玻璃屋頂直射進(jìn)來，中庭屋頂?shù)膫?cè)窗關(guān)閉，使中庭成為一個巨大的“暖房”，到了夜晚，白天中庭儲存的熱量又可以向兩側(cè)的房間輻射；夏天，中庭屋頂?shù)膫?cè)窗開啟，將從門廳引進(jìn)的自然風(fēng)帶著熱量一并排出，使建筑在夜間能冷卻下來。當(dāng)建筑體量小，內(nèi)部的“豎井”空間高度不夠形成有效溫差時，也可以做成沖出屋面的豎向突兀空間。位于英國中部Solihull的一座辦公大樓，以突出屋面的“太陽能煙囪”的自然方式滿足辦。公空間的照明與通風(fēng)。這些“太陽能煙囪”的北面為玻璃天窗，天光由此灑向建筑的中心區(qū)域。天窗對面為自動控制的活動板，將其打開時，陽光從“煙囪”南側(cè)射入室內(nèi)加熱頂部的空氣，在熱壓的驅(qū)動下氣流由外墻的窗戶引入，上升后由“煙囪”排出。可作為“豎井”空間的，除了中庭外，還可以利用建筑的樓梯間。沖出屋面的突兀空間除了做成煙囪外，還可以做成風(fēng)塔、風(fēng)帽的形式。

    這些突出屋面的部分在外觀上和屋頂協(xié)調(diào)，甚至使其成為整個建筑造型的亮點，對每個建筑師來說既是挑戰(zhàn)，更是機遇。

    3、屋頂在機械輔助自然通風(fēng)中的作用

    對于很多地區(qū)的建筑來說，完全自然通風(fēng)并不是每個季節(jié)都適宜的；有些建筑受特定條件的制約，也不具備低進(jìn)高出的氣流走廊。這時的建筑自然通風(fēng)就必須借助機械裝置的輔助，或者是根據(jù)不同時段、不同季節(jié)進(jìn)行完全自然通風(fēng)和機械通風(fēng)的輪換。英國諾丁漢大學(xué)朱比麗分校的主體建筑具備兩套通風(fēng)措施：在室外氣候溫和的時候，氣流在凹進(jìn)的中庭入口的引導(dǎo)下，經(jīng)過大門口上部開啟的百葉進(jìn)入中庭內(nèi)，再由中庭另一端屋頂上的玻璃百葉排出，這時是完全自然通風(fēng)模式。在酷熱或嚴(yán)寒季節(jié)，建筑的門窗關(guān)閉，新鮮的空氣通過屋頂上風(fēng)塔的機械抽風(fēng)和熱回收裝置被引到風(fēng)道中，然后進(jìn)入各層樓板的夾層空間，進(jìn)而在樓板低壓發(fā)散裝置的輔助下進(jìn)入室內(nèi)；而廢氣的排出是通過走道和樓梯間的抽風(fēng)作用，z*終又回到風(fēng)塔上部，經(jīng)過熱回收和蒸發(fā)冷卻裝置，z*終由風(fēng)斗排出，這時采用的就是機械輔助的自然通風(fēng)模式。太陽能集熱片被集成在中廳屋頂?shù)奈鼰釓娀Ａе校湮盏臒崮苡糜隍?qū)動機械抽風(fēng)裝置。