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1、生态建筑与通风的关系安全工程0802班 第二组（能源学院）【摘要】提出生态建筑的概念，阐述生态建筑中通风的方式、作用原理，并预测其前景和未来发展趋势，结合实例说明通风在生态建筑中的实践与运用。【关键词】 生态建筑 自然通风 通风实例1 引言过去几十年中，由于对日益增长的环境危机的经历和对未来环境问题的忧虑，人类与自然世界的关系已得到了相当的重视和反思。从宏观上来说，可持续发展问题。“可持续性”这一定义的广泛引用来源于1987 年联全国环境与开发世界委员会报告“人类共通的地球”:所谓可持续的开发就是指在不损害将来人类社会经济利益的基础上,能够满足现在需要的开发。”这一定义所昭示的开发便是一种有节
2、制低能耗的开发。建筑影响着自然环境，分析研究表明，大约一半的温室效应气体来自与建筑材料地生产运输。建筑地建造以及运行管理有关的能源消耗。建设活动还加剧了其他问题如酸雨增加、臭氧层破坏等。根据欧洲的相关数据，建设活动引起的环境负担占总环境负担的1545。在英国，制造和运输建筑材料所消耗的能源占全国总能耗的10，而仅建筑照明就占总能耗的2040。整个欧洲所消耗的能源大约有一半用于建筑的运行。另外25才用于交通。建筑本身还存在着病态建筑(Sick Cuilding) 的问题,根据美国有关的调查,室内空气不健康的建筑占总数的30 %。人员产生的污染,材料的有害辐射,有害物浓度过高等都会引起室内空气品质
3、的恶化,从而使人患上各种各样的疾病。因此,把可持续性发展的思路用到建筑工程中去已成为人们迫切的要求。2 生态建筑生态建筑2可称为可持续建筑或绿色建筑,它最早是在国际建筑协会(UIA) 和美国建筑师协会(AIA) 于1993 年4 日在美国芝加哥召开的一次关于可持续发展的会议上提出并确立的。生态建筑正是符合可持续发展要求的建筑,它对建筑业提出了许多挑战。我们大部分时间所讲的生态建筑是:生态建筑是指在建筑全寿命周期内，通过高新技术和先进适用技术的集成应用，降低资源和能源的消耗，减少废弃物的产生和对生态环境的破坏，为使用者提供健康、舒适的工作或生活环境，最终实现与自然和谐共生的建筑。因此，真正意义的
4、生态建筑应该是资源节约、环境友好和以人为本型的建筑，是充分体现建筑与人文、环境及科技高度和谐统一的建筑。无论使用何种技术,生态建筑总是立足于资源的节约(reduce) ,再利用(reuse) ,回收( rscycled) ,以及开发利用可再生( renewable) 资源等几个方面。在绿色建筑的设计实践中,一般要遵循以下几条原则3 :1) 合理的选址和规划,既能保护原有的生态系统,减少对周边环境的影响,还能充分考虑合理的自然通风、日照、交通等;2) 要能实现资源的高效循环使用,降低资源消耗,并尽量使用再生资源;3) 要采取综合节能措施,有效地减少能源的消耗,并要尽可能采用如太阳能、地热、风能、
5、生物能等自然能源;4) 要尽量减少废水、废气、固体废物的排放,并采用各种生态技术实现废水、废物的无害化和资源化,使其得到再生使用;5) 要能保持室内环境的高品质，控制室内空气中各种化学污染物质的含量，保证健康、舒适的室内环境质量; 6) 建筑功能灵活适宜,易于维护。3 生态建筑与通风 在“生态建筑”的设计中，具有良好的室内空气条件和较强的生态气候调节能力，以满足人们居住生活的舒适，使人、建筑与生态环境之间形成一个良性循环系统是其基本的要求。当代建筑中的通风设计最常见的是混合使用各种手段。即充分利用自然通风的同时也配置机械通风和空调系统。混合通风大致有如下四种方式。机械通风只是在需要的时候才作为
6、辅助手段使用。 根据建筑内各区的实际需要和实际条件，针对不同的区域采用不同的通风方式。 自然通风和机械通风同时使用。自然通风和机械通风系统互相作为替换手段。例如在夜间使用自然通风来为建筑降温，白天则使用机械通风来满足使用需要。在环境问题日益严重和人与自然关系不断得到重视的今天，人们重新开始研究如何利用自然通风来取得降低能耗的效果，同时更大限度地使室内人员感到舒适并保护他们的健康。4 自然通风的机理 通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口,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特点的影响。压力分布是动力,而各开口的特点则决定了流动阻力。就自然通风而言,建筑物内空气运动主要
7、有两个原因:风压以及室内外空气密度差。这两种因素可以单独起作用,也可以共同起作用。4. 1风压作用下的自然通风风的形成是由于大气中的压力差。如果风在通道上遇到了障碍物,如树和建筑物,就会产生能量的转换。动压力转变为静压力,于是迎风面上产生正压(约为风速动压力的0. 50. 8倍) ,而背风面上产生负压(约为风速动压力的0. 30. 4倍) 。由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内,而室内空气则从背风面孔口排出,就形成了全面换气的风压自然通风。某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围的自然地形有关。4.2 热压作用下的自然通风热压是
8、室内外空气的温度差引起的,这就是所谓的“烟囱效应”。由于温度差的存在,室内外密度差产生,沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。如果室内温度高于室外,建筑物的上部将会有较高的压力,而下部存在较低的压力。当这些位置存在孔口时,空气通过较低的开口进入,从上部流出。如果,室内温度低于室外温度,气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。而在实际中,建筑师们多采用烟囱、通风塔、天井中庭等形式,为自然通风的利用提供有利的条件,使得建筑物能够具有良好的通风效果。4. 3风压和热压共同作用下的自然通在实际建筑中的自然通风是风压和热压共同作用的结果,只是各自的作用有强有弱。由于风压受到
9、天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的影响,风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。因此建筑师要充分考虑各种因素,使风压和热压作用相互补充,密切配合使用,实现建筑物的有效自然通风。5 建筑设计中自然通风的实现及实例分析传统建筑对自然通风有很多值得借鉴的方法,而在我们现代的建筑设计中积极地考虑自然通风,并注意与地域建筑的有效结合,对于自然通风的合理利用、节约能源具有现实意义。5.1 马来西亚米那亚大厦马来西亚米那亚大厦，是由建筑师杨经文设计，耗费590 万英镑，于1992 年8 月建成。它是一座30 层（163 米） 高圆柱体塔楼。其主要生态特征：中庭使凉空气能通过建筑的过度空间；绿化种
10、植为建筑提供阴影和富氧环境空间；曲面玻璃墙在南北两面为建筑调整日辐射得热量，构造细部使浅绿色的玻璃成为通风滤过器，从而使室内不至于完全被封闭；每层办公室都设有外阳台和通高的推拉玻璃门以便控制自然通风的程度；所有电梯和卫生间都是自然采光和通风；屋顶露台由钢和铝的支架结构所覆盖，它同时为屋顶游泳池及顶层体育馆的曲屋顶提供遮阳和自然采光；被围和的房间形成一个核心桶，通过交流空间的设置消除了黑暗空间；一套自动检测系统被用于减少设备和空调系统的能耗。5.2 伦敦市中心多功能大厦这座多功能大厦地处伦敦市中心，设计的生命周期为200 年。作为欧洲委员会焦耳II计划的研究项目之一，该研究项目探讨了建设可持续发
11、展建筑的方法、如何提高能源的利用效率、减少建筑物的能耗和对可再生资源的充分利用。其生态特征主要有：从建筑顶层引入新风，避免将周边污浊的空气和汽车尾气引入室内；大厦内取消了传统的空调设备，采用自然通风来降温；大厦的楼板直接暴露在室内，充分吸收从特制的反射装置反射入的太阳辐射热量，为房间供暖；大厦的坡屋顶上设置有太阳能光电板，提供辅助动力。5.3诺曼福斯特的新德国议会大厦诺曼福斯特的新德国议会大厦的修复工程充分利用了自然光和自然通风，并结合共生和热能再生系统，以最低的费用、最少的能耗获得最大的收益。议会大厦的圆穹顶是自然采光和自然通风的节能策略之关键。圆穹顶的核心是一个圆锥形。圆顶将上层较热的空气
12、抽出，同时，轴向风扇和热交换器从废气中获得循环的能量。新鲜空气由室外从西门廊的顶部进入，以低速风的形式穿过整个会议厅，在大厅中缓缓上升，在浮力和抽风机作用下逸出穹顶上的开口。 5.4德国法兰克福商业银行大厦德国法兰克福商业银行大厦作为生态高技术建筑的成功例证，其生态设计手法为高层、高密度城市生活方式与自然生态环境相融提供了宝贵的经验。福斯特的方案大楼平面呈三角形，三面围绕一个中央筒布置，办公室两边的窗户可开可闭，结合自然对流与中央筒体的“烟囱效应”使设计，大厦具有良好的自然通风特性，然而最具特色的是，办公楼每隔三层，设有三层高的温室绿化空间，并呈螺旋状交替向下旋转，由此在任何位置的办公室均能面
13、对一个温室绿化空间。温室中的植物配置依据方位而变化:西向配置北美枫树、杉树;东向配置亚洲松树与竹子;南向配置地中海沿岸的橄榄树。建筑内所有的梯道和管井均集中布置在三角形平面的三个角落。办公和花园空间则相对集中，令使用者宛如回归自然。6 结语“生态建筑”这一理念的提出,给人类注入了生态的建筑观,建筑应以人和自然“合一”为本,强调建筑的低碳理念。自然通风在生态建筑的发展,也并非一朝一日就能完成的,它必须经过工程师和全民的责任感提高,建立相关的激励机制,进行大量的生态建筑的科研工作,制订强有力的措施并付诸实施才能得以推进和发展。城市化进程的不断发展，城市地面交通和建筑之间的日益融合，我们寻求人、建筑
14、(环境)、自然之间的和谐统一。而自然通风技术将再度成为城市生态建筑形式的主流。未来的建筑发展趋势-自然化参考文献1 钱以明. 高层建筑空调与节能. 同济大学出版社,1990.2 Sustainable Building Technical Manual . Pubilc Technology Inc. 中译本:绿色建筑技术手册,王长庆,龙惟定等译,中国建筑工业出版社,1999 年6 月3. 董琳、龙惟定.绿色建筑与暖通空调.建筑热能通风空调M，2002年第3期4. 王云.绿色生态建筑-对可持续发展建筑模式的探讨J.山西能源与节能,2008.5. 郝永全、吴建伟.谈建筑中自然通风技术的作用原理.运用能源技术M.2010,71516. 孙一坚. 工业通风M . 北京:中国工业出版社,1994.7. 秦马付. 生态建筑与可持续发展J . 山西建筑,2007 ,33(25) :60261.8. 郝林.解构未来英国绿色建筑专辑.世界建筑,2004.9. 吴耀星、康文星.生态建筑发展的措施研究.山西建筑，2008,34（25）:101110. 董卫王建国可持续发展的城市与建筑南京东南大学出版社1999.11. H-U汗20世纪世界建筑精品集锦 （中，近东） 北京中国建筑工业出版社