經(jīng)歷過愈加嚴(yán)重的城市“空調(diào)依賴癥”,又迫于節(jié)能減排、關(guān)注健康的雙重壓力,通過自然通風(fēng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣品質(zhì)、降低建筑能耗的做法近年來重回思考的軌道??茖W(xué)和工程界人士紛紛重新審視這項(xiàng)古老卻進(jìn)步的技術(shù)。
專家認(rèn)為,采用自然通風(fēng)來部分替代空調(diào)的方式高度可行,至少有兩方面意義:一是實(shí)現(xiàn)被動式制冷。自然通風(fēng)可在不消耗不可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度,改善室內(nèi)熱環(huán)境。二是向大自然免費(fèi)索取新鮮、清潔的自然空氣,帶走潮濕污濁,改善室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境,有利于人們身心健康。
自然通風(fēng)對于室內(nèi)環(huán)境改善的成效,很大程度上取決于室外氣候條件。在我國大部分地區(qū)的春秋季節(jié),自然通風(fēng)完全可以在不消耗任何能量的前提下,取得良好效果。但是,夏季卻應(yīng)該區(qū)別對待。由于此時室外空氣溫濕度普遍高于室內(nèi),單純進(jìn)行自然通風(fēng),會造成熱風(fēng)進(jìn)入室內(nèi),降低人體舒適度并增加空調(diào)能耗。不過在夜間,建筑物可以利用室外冷空氣排除室內(nèi)熱量,不僅能節(jié)省夜間能耗、縮短空調(diào)設(shè)備運(yùn)行時間,還能同時降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱,最終達(dá)到建筑節(jié)能的目的。
在我國,利用自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境改善和建筑節(jié)能降耗的形勢不容樂觀。大中城市中存在部分建筑特別是公共建筑如高檔賓館、商場、寫字樓等,由于業(yè)主和設(shè)計單位過分追求建筑立面效果而大量使用玻璃幕墻,造成窗戶無法開啟或者開啟角度較小,難以滿足室內(nèi)自然通風(fēng)的基本要求。此外,一些公共建筑沒有安裝技術(shù)先進(jìn)的通風(fēng)設(shè)備和設(shè)施,也使得室內(nèi)空氣難以流通。這些現(xiàn)象都與當(dāng)今倡導(dǎo)綠色建筑的初衷背道而馳。在國外,自然通風(fēng)技術(shù)已經(jīng)被越來越多地運(yùn)用到建筑節(jié)能工作中。據(jù)統(tǒng)計,歐洲地區(qū)利用自然通風(fēng),每年可減少約三成的建筑能耗。
要想在我國取得成效,這個過程顯然不可一蹴而就。業(yè)內(nèi)人士建議,建筑在設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)充分考慮自然通風(fēng)環(huán)節(jié),尤其是新民居設(shè)計,不僅要關(guān)注自然通風(fēng)技術(shù),更要把這一傳統(tǒng)技術(shù)與當(dāng)?shù)氐乩須夂蛱卣骱蜌夂蛞蛩氐冉Y(jié)合起來,提出多層次的、全面的和適宜的建筑技術(shù),體現(xiàn)出“氣候決定建筑”的設(shè)計理念。具體可從六方面加以考慮:
第一,建筑體型與建筑群布局的設(shè)計。建筑群布局對自然通風(fēng)的影響效果很大,在考慮單體建筑得熱與防止太陽過度輻射的同時,應(yīng)盡量使建筑的法線與夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致;對于建筑群體,若風(fēng)沿著法線吹向建筑,會在背風(fēng)面形成很大的漩渦區(qū),對后排建筑的通風(fēng)不利。在建筑設(shè)計中,設(shè)計要綜合考慮這兩方面利弊,根據(jù)風(fēng)向投射角(風(fēng)向與房屋外墻法線夾角)對室內(nèi)風(fēng)速的影響來決定合理的建筑間距,同時結(jié)合建筑群體布局的改變達(dá)到縮小間距的目的。考慮到前幢建筑對后幢建筑的通風(fēng)影響,單體設(shè)計還應(yīng)結(jié)合總體情況,對建筑體型包括高度、進(jìn)深、面寬乃至形狀等參數(shù)實(shí)行控制。
第二,注重圍護(hù)結(jié)構(gòu)開口設(shè)計。建筑物開口的優(yōu)化配置以及開口尺寸、窗戶型式和開啟方式、窗墻面積比等設(shè)計要素,都直接影響建筑物內(nèi)部的空氣流動以及通風(fēng)效果。根據(jù)測算,當(dāng)開口寬度為開間寬度1/3~2/3、開口大小為面積15%~25%時,通風(fēng)效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起著決定性作用。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜相對錯開布置,這樣可以使氣流在室內(nèi)改變方向,讓室內(nèi)氣流更均勻,通風(fēng)效果更好。
第三,“穿堂風(fēng)”的組織有講究?!按┨蔑L(fēng)”是自然通風(fēng)中效果最好的方式。所謂“穿堂風(fēng)”,是指風(fēng)從建筑迎風(fēng)面的進(jìn)風(fēng)口吹入室內(nèi)并穿過房間,從背風(fēng)面的出風(fēng)口流出。進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間存在的風(fēng)壓差越大,房屋內(nèi)部空氣流動阻力越小,通風(fēng)越流暢。因此,房屋在通風(fēng)方向的進(jìn)深不能太大,否則效果會大打折扣。
第四,在建筑設(shè)計中形成豎井空間,可加速氣流流動實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。豎井空間主要形式有兩種:首先是純開放空間。目前,大量建筑設(shè)計有中庭,主要是平面過大的建筑出于采光的考慮,而設(shè)計則可利用建筑中庭的熱壓形成自然通風(fēng)。其次是“煙囪”空間(或風(fēng)塔),由垂直豎井和風(fēng)口組成,在房間的排風(fēng)口末端安裝太陽能空氣加熱器,以對從風(fēng)塔頂部進(jìn)入的空氣產(chǎn)生抽吸作用。這種系統(tǒng)類似于風(fēng)管供風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)塔由垂直豎井和風(fēng)斗組成,在通風(fēng)不暢的地區(qū),可利用高出屋面的風(fēng)斗,把上部氣流引入建筑內(nèi)部,加速室內(nèi)空氣流通。風(fēng)斗的開口應(yīng)該為主導(dǎo)風(fēng)向,在主導(dǎo)風(fēng)向不固定的地區(qū),可以設(shè)計多個朝向的風(fēng)斗,或者設(shè)計成可隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動的樣式。
第五,重視屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)。通風(fēng)隔熱屋面常有兩種方式:首先是在結(jié)構(gòu)層上部設(shè)置架空隔熱層。這種做法把通風(fēng)層設(shè)置在屋面結(jié)構(gòu)層上,利用中間的空氣間層帶走熱量,達(dá)到為屋面降溫的目的。架空板還能保護(hù)屋面防水層。其次是利用坡屋頂自身結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)層中間設(shè)置通風(fēng)隔熱層,也可得到較好的隔熱效果。
第六,選用雙層玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。雙層(或三層)幕墻是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的先進(jìn)技術(shù),被譽(yù)為“會呼吸的皮膚”,由內(nèi)外幕墻組成。雙層玻璃幕墻在保持外形輕盈的同時,能夠很好地解決高層建筑中過高的風(fēng)壓和熱壓帶來的風(fēng)速過大所產(chǎn)生紊流不易控制的問題,夜間開窗通風(fēng)而無需擔(dān)心安全;加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能,降低室內(nèi)噪音。在節(jié)能方面,雙層通風(fēng)幕墻由于換氣層的作用,比單層幕墻在采暖時節(jié)約能源42%~52%,在制冷時節(jié)約能源38%~60%,是解決建筑節(jié)能問題新的思路。
專家解讀:閉窗建筑不健康
現(xiàn)代人的生活依賴于空調(diào),但專家表示,長期使用空調(diào)容易滋生軍團(tuán)細(xì)菌,造成污染物超標(biāo)。而且,長期使用空調(diào)的室內(nèi)空氣即使經(jīng)過消毒,仍然會對人體造成二次污染。人在空調(diào)房間內(nèi)停留時間過長,會明顯感覺不舒服,甚至影響身體健康,患上所謂的“空調(diào)病”。 聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織于1990年提出健康建筑的概念。健康建筑首先要求室內(nèi)通風(fēng),進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)量越大,室內(nèi)污染程度就越低。
有人認(rèn)為,室外汽車尾氣污染嚴(yán)重,空氣混濁,關(guān)閉門窗可以保證室內(nèi)空氣相對干凈,這種想法是極其錯誤的。根據(jù)哈佛大學(xué)一項(xiàng)長期研究,不管外界的空氣質(zhì)量如何糟糕,緊閉窗戶時,室內(nèi)污染物至少要比室外高一倍。研究數(shù)據(jù)表明,我國每年因室內(nèi)空氣污染造成的死亡人數(shù)達(dá)到11.1萬人,經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億美元。健康專家由此建議,通風(fēng)是一種非常健康的生活方式,而自然通風(fēng)則是最好的選擇。只要在降低能耗方面做足工作,人們就能在自然通風(fēng)中享受健康生活。