自然通风与混合通风的区别探究

自然通风与混合通风的区别探究

董银立付朝文时俊辉

河南龙安园林绿化工程有限公司河南455000

摘要:随着我国经济的不断发展，使得我国人民居住水平的也在不断提高，从而使节能建筑成为了我国建筑发展的主要趋势。因此，怎样设计建筑节能工程中的采暖通风已经成为现今建筑业炙手可热的研究课题之一。本文通过自然通风机理和混合通风机理的比较，详细说明了自然通风技术的应用和混合通风的应用前景，给了读者深刻的思索空间。

关键词：自然通风；混合通风；机理比较；

前言：目前国内自然通风的研究应用主要集中在自然通风的两个相关点上：一是利用自然通风控制室内空气品质;二是利用自然通风解决夏季或过渡季的热舒适性问题，取代或部分取代空调。本文从自然通风的产生原理人手，对住宅的总体规划到局部设计进行探讨，目的是如何把自然通风结合到住宅设计中。

一、自然通风的机理

自然通风通常意义上指通过有目的地开口，产生空气流动。这种流动直接受建筑外表面的压力分布和不同开口的影响。许多建筑以自然通风的三种基本方式为基础建立自然通风模式。一般可在单个建筑中采用两种或三种模式混合来满足不同的需要。

二、混合通风机理

HybridVentilation即混合通风，本文所指并非为传统意义上的通风，而是一种新的节能型通风模式，通过自然通风和机械通风的相互转换或同时使用这两种通风模式来实现。它充分利用自然气候因素如太阳、风、土壤、室外空气、植被、水蒸气等为室内创造一个舒适的环境，同时达到改善室内空气品质和节能的目的。混合通风系统与传统的通风系统主要不同在于：混合通风系统是带有能够自动地根据室外气候变化转换其运行模式，以达到满足热舒适要求及节能目的的智能系统。

三、自然通风技术的应用

（1）风的垂直分布特性和高层建筑的自然通风

风的垂直分布特性使得高层建筑比较容易实现自然通风。但对于高层建筑来说，焦点问题往往会转变为高层内部(如中庭、内天井)及周围区域的风速是否过大或造成紊流，新建高层建筑对于周围风环境特别是步行区域会产生怎样的影响。

（2）机械辅助式自然通风

对于一些大型体育馆、展览馆、商业建筑等，由于通风路径(或管道)较长，流动阻力较大，单纯依靠自然风压、热压往往不足以实现自然通风。而对于空气和噪音污染比较严重的大城市，直接自然通风会将室外污浊的空气和噪音带入室内，不利于人体健康。以上情况下，常常采用一种机械辅助式自然通风系统，该系统有一套完整的空气循环通道，辅以符合生态思想的空气处理手段，比如土壤预冷、预热、深井水换热等，并借助一定的机械方式来实现室内自然通风。

（3）热压自然通风

热压自然通风是借助室内空气在垂直方向上的温度压差引导空气的流动，即形成的“烟囱效应”。室内空气通常会形成密度分层，温度较低的高密度空气会在底部，形成正压，热空气则在顶部形成负压，压差带动空气由下往上运动，不断将室外新风从底部吸入室内。热压作用与风口高度H的关系可以写成(为空气密度，为空气膨胀系数)，也就是说室内外空气温度差越大，进出风口高度差越大，则热压作用越强。这是热压通风的基本原理，但并不代表利用温差形成的风只能从下往上运动，也可能是相反的方向，甚至出现类似风压通风的流动方式，从建筑的一段流向另一端，但其原理都是热空气上升引起负压，吸引冷空气进行补充。与风压通风相比，热压通风可以不考虑室外主导风向，因为它是利用吸力从各个方向的进风口引进新风。热压通风的潜力与室内外的温差有关，室内外的温差越大，越利于热压通风，空气干爽也有助于减小通风所需的动力，因此，干热气候地区与温和气候地区都具有较好的热压通风潜力。

（4）风压自然通风

风压通风的原理是利用水平方向的风力压差引导通风。当风吹向建筑时，会在迎风面产生正压，在背风面产生负压，建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境都会影响压力差的大小。外部风速是其中重要的因素，理想的风压通风“平均风速一般不小于3一4m/s”，全球风压通风潜力最好的地区是湿热气候地区。

运用风压通风的建筑，应采用沿风向浅进深的平面，“一般以小于14m为宜”，如果是单侧通风，进深不宜大于层高的两倍，最好控制在6m左右。“排风口面积不应小于进风口，但也不应大于3倍”，这样的布局易于形成穿堂风，达到最好的通风效果。另外，流动空气的压力随其速度的增加而减小，从而形成低压区。利用这一原理，如果在建筑中沿主导风向设通风道，当风吹过时，就会在通风道中形成负压，将周边空间的气流吸入风道，带动附近的空气流动。风道的设置应注意明确的风压形成的方向性，尽量减小沿风道方向气流的阻力，控制风道与相邻空间的开口。

（5）风压与热压相结合的自然通风

利用风压和热压来进行自然通风往往是互为补充，密不可分的。但到目前为止，热压和风压综合作用下的通风机理还在探索之中，风压和热压什么时候相互加强什么时候相互减弱还不能完全预知。因此一般来说，建筑进深小的部位多利用风压直接通风;进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。

由干受到功能影响，通常混合风压与热压的建筑平面大多是矩形的，大大的进深，长长的双面走廊，两侧是办公室等用房。加上许多的房间在工作过程中会产生热量并大量使用人工照明，因此这样设计的平面能够带走室内的大量冷负荷(热量)。这种通过风压和机械产生的热压共同作用将新鲜空气通过暴漏的管道系统吹到下面的单一空间的房间里。可以很好的满足夏季引入北面的冷风，冬季排气供暖的要求。

四、混合通风在我国的应用前景

混合通风系统的研究初始于北欧，这和当地的气候有很大关系。北欧位于严寒地区，围护结构严密、保温、性能良好，夏季的空调冷负荷较少，能更多利用户外空气的自然冷源以节约人工制冷。我国幅员辽阔，居民住宅一般在过渡季节采用自然通风，而在夏季和冬季，采用完全机械通风系统，这实际上也是一种混合通风模式。

然而，密闭环境下的机械通风系统引起的室内空气品质问题极大地影响了人们的身体健康，与此同时，由IAQ问题间接引起的工作效率低下和病休、医疗费用等社会问题也引起了广泛的关注。研究结果表明，新风量的不足是室内空气品质越来越差的主要原因之一。另外，我国的能源问题也日趋紧张。目前，我国能源利用效率较低，总利用的效率仅约30％，生产单位产品成本的能耗比发达国家高约60％～100％，节能是我国的基本国策。在大力加强其它能源开发利用的基础上，降低目前能源成本，减少能耗是至关重要的。在建筑节能中，空调技术的发展方向起着至关重要的作用。既满足室内舒适条件，又减少能量消耗，充分利用可再生能源，应是空调技术的可持续发展目标。这些都将促进混合通风系统在我国的发展。

但是，由于混合通风研究处于初步阶段，国内尚缺乏有关混合通风的标准和规范，且没有明确的建筑节能方面的法规；其次，混合通风设计技术相对复杂，需要一套完善的自动控制系统，对设备进行调节、控制和工况转换，这些都对建筑师、设备师及控制师的协作性提出了较高的要求；另外，混合通风设计的初投资较大，通常业主不愿意在基本费用的基础上多花钱，这是混合通风设计和应用遇到的最大阻碍。这些问题都有待解决。

结束语：总之，在通风建设方面，无论是自然通风还是混合通风，在不消耗不可再生能源情况下降低室内温度，带走潮湿污浊的空气，改善室内热环境，达到节能下的提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人体的生理和心理健康就是好的选择。

参考文献：

【1】刘辉《自然通风在建筑设计中的重要性分析》中国建设动态2007年4月

【2】张力岩贾市文《自然通风设计应引起足够重视》【J】《科技时代》2008.10