建筑顶部通风设计
建筑顶部通风设计
摘要 结合自然通风的基本原理和一些建筑实例，分析了现代建筑屋顶在建筑各种自然通风系统中的作用，提出了屋顶应采取的相关构造措施，以节约建筑能耗，保护人类身心健康。
关键词 现代建筑；屋顶；自然通风
建筑通风的目的是提供人们呼吸用的新鲜空气或在夏季降低室内温度。自然通风的建筑可以降低空调耗电量, 进而降低生产这些电能的不可再生资源的消耗量和CO2 向大气的排放量; 对人体而言, 自然通风可减少“空调病”和各种通过空气传播的疾病的发病率。
1 自然通风的原理与模式
建筑的自然通风从动力来源上可分为完全自然通风和机械辅助自然通风两种模式。完全自然通风是由来自室外风速形成的“压差”和建筑表面的洞口间位置及温度造成的“温差”形成的室内外空气流动。按照热力学原理, 建筑室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建筑随层高增加而使上下之间温差加剧的主要原因, 设计师也经常利用这一点, 挖掘建筑自然通风的潜力。机械辅助自然通风是利用温差造成的热压和机械动力相结合而形成的室内外空气对流。与完全自然通风相比, 虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源, 但通过这种装置重新组织气流, 甚至在局部“强迫”气流改向, 可以使自然通风达到更好的效果。在这两种通风模式中, 屋顶都是形成温差, 组织气流的重要环节, 在整个自然通风系统中起着重要作用[1] 。
2 屋顶在完全自然通风中的作用
当室内存在贯穿整幢建筑的“竖井”空间时, 就可利用其上下两端的温差来加速气流, 以带动室内通风, 其实质就是“温差—热压—通风”的原理。作为建筑共享空间的中庭就可以胜任这个“竖井”的职能, 一般来说, 其所占空间比例以超过整幢建筑的1/ 3 为宜。这种中庭的屋顶一般都具备两项性能：1）它们能让阳光射入中庭, 将中庭内空气加热并产生上下温差；2）它们是全部或局部可开启的, 在需要通风时能让气流找到出口。赫尔佐格设计的德国林茨城的HOLZ 大街住宅区, 每幢住宅楼的显著特征是带玻璃顶的共享中庭。这个中庭贯穿建筑五层并稍稍高出两侧房间的屋面。冬天, 阳光透过玻璃屋顶直射进来, 中庭屋顶的侧窗关闭, 使中庭成为一个巨大的“暖房”,到了夜晚, 白天中庭储存的热量又可以向两侧的房间辐射; 夏天, 中庭屋顶的侧窗开启, 将从门厅引进的自然风带着热量一并排出, 使建筑在夜间能冷却下来。当建筑体量小, 内部的“竖井”空间高度不够形成有效温差时, 也可以做成冲出屋面的竖向突兀空间。还有一些建筑以突出屋面的“太阳能烟囱”的自然方式满足办公空间的照明与通风。这些“太阳能烟囱”的北面为玻璃天窗, 天光由此洒向建筑的中心区域。天窗对面为自动控制的活动板, 将其打开时, 阳光从“烟囱”南侧射入室内加热顶部的空气, 在热压的驱动下气流由外墙的窗户引入,