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什么是贯流通风?什么是烟囱效应?深度解答众多“通风”概念

什么是贯流通风?什么是烟囱效应?深度解答众多“通风”概念
Hospital Sarah Kubitschek Salvador / João Filgueiras Lima. Image © Nelson Kon
Hospital Sarah Kubitschek Salvador / João Filgueiras Lima. Image © Nelson Kon

为了试图改善我们建筑项目的热舒适度,没有什么事情比利用风这种自然、免费、可再生还清洁的能源更加理性了。对于资源有限性的认识以及对于节能减排的要求已经使得排除空调系统成为了任何项目的主流趋势。建筑师和工程师们正在转向这种更加被动式的改善热舒适度的方式。很明显,存在一些极端气候的地区仍无法摆脱人工系统的使用,但在大部分的地表区域,通过被动系统来在环境中营造舒适的气流是完全可能的,尤其是如果在项目阶段就将这些行动纳入考虑。

这是一个高度复杂的主题,但是我们在这里收集了一些概念,可以通过相关的实际建造项目进行举例说明。一系列的通风系统都可以在项目中起作用:自然贯流通风(natural cross ventilation),自然引导通风(naturalinduced ventilation),烟囱效应(chimney effect)以及蒸发冷却(evaporative cooling),通过将这些概念与构造元素的正确使用相结合,可以有效改善热舒适度,减少能源消耗。

自然贯流通风是指在特定环境或者建造过程中将开口安排在相对的或者相邻的墙面上,使得空气能够进入与流出。这个系统主要用于地处更高温度气候带的建筑,它可以时刻改变建筑内部的气流,更新空气,并且还可以有效地降低内部的气温。

以MK27工作室的方案Lee House 为例,他们使用了完全开放的窗户框架,将其置入墙面内,设计的结果使得建筑体量中位置相对的两面墙壁上出现了巨大的开口,从而提供足够的通风,并且通过持续换气保持热平衡。

Casa Lee / Studio MK27. Image © Fernando Guerra |  FG+SG
Casa Lee / Studio MK27. Image © Fernando Guerra | FG+SG

自然引导通风是指通过热流的引导系统来传导空气的冷却。暖空气要比冷空气更轻,因此,在室外或者室内环境中,暖空气会上升而冷空气会下沉。在这一通风系统中,开口通常位于接近地表的位置,这样冷空气就可以进入室内,推动暖空气到空间的上方,再使其从位于屋顶棚和阁楼之上的开口排出室外。

Hospital Sarah Kubitschek Salvador / João Filgueiras Lima. Image © Nelson Kon
Hospital Sarah Kubitschek Salvador / João Filgueiras Lima. Image © Nelson Kon

这种模型一个杰出的案例是由巴西建筑师João Filgueiras Lima设计的 巴西萨尔瓦多的Sarah Kubitschek医院,他使用了连续重复的大型且具有多样延伸的弯曲金属棚,通过在上方开口释放暖空气以及其他杂质来引发环境内通风,同时保证自然光的摄入。值得重点强调的是,在医疗健康相关的项目当中,灌流通风系统的使用是应当尽量避免的,因为这会导致细菌随着空气流动而传播。

Reichstag / Norman Foster. Image<a href='https://www.flickr.com/photos/dorena-wm/4751295490/in/photostream/'>© Renate Dodell via Flickr </a> Licença CC BY-ND 2.0
Reichstag / Norman Foster. Image© Renate Dodell via Flickr Licença CC BY-ND 2.0

在竖向建筑中,通过烟囱效应来引发竖向通风是经常使用的方法。冷空气在暖空气之下施加压力,迫使其上升同时引导通风。然而,在这种情况下,同样的空气通过项目中心或者塔楼的开放区域在环境之中循环,并通过屋顶、天窗、顶部开洞或者排风口排出。由诺曼·福斯特设计的德国新国会大厦Reichstag的穹顶正是一个这一通风系统的案例。通过玻璃外壳与中心镜面板倒椎体所交汇的顶部开口,建筑内的空气循环得以发生。

Estratégias bioclimáticas do Edifício da Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) em Medellin. Image © EDU
Estratégias bioclimáticas do Edifício da Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) em Medellin. Image © EDU
Edifício da Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) em Medellin. Image © Alejandro Arango
Edifício da Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) em Medellin. Image © Alejandro Arango

在建造位于麦德林(Medellin)的城市发展公司(EDU)新总部时,由高质量预制元件构成的外表皮可以引发内部太阳能烟囱的热传导,从而更新外部的冷空气。这一切都通过可以生成热质量控制和热力学概念(凸点和热力)的简单材料来实现,在恒定空气流体中产生从冷到暖的温度变化,可以相应地在工作空间中创造出气流来。

Palácio da Assembléia de Chandigarh / Le Corbusier. Image © Laurian Ghinitoiu
Palácio da Assembléia de Chandigarh / Le Corbusier. Image © Laurian Ghinitoiu

蒸发冷却系统在勒·柯布西耶在昌迪加尔的作品和奥斯卡·尼迈耶在巴西利亚的作品中广泛应用,将大片的水面或者湖泊战略性地排布在气流的主要方向,置于具有开口的建筑前方,风吹过水面之后会带有一定的湿度,从而保证了干燥气候下新鲜空气的供应。

除了通风系统之外,机械构造也应该纳入考虑范围。

Esquema ventilação por brises. Image © Matheus Pereira
Esquema ventilação por brises. Image © Matheus Pereira

遮阳板(Brises Soleil 或sun breakers)是一种出色的可以保障自然通风的机械,除了对于光线和太阳能的控制之外,如果设计合理并与太阳能以及当地风力条件结合起来,可以保证良好的室内热质量。它们同时也可以进行控制,使得家具,或者其它渗透性材料(cobogos,多孔板,mashrabiyas等等)根据开口的尺寸来提供特定可能性百分比的直接通风。

Esquema aberturas janelas. Image © Matheus Pereira
Esquema aberturas janelas. Image © Matheus Pereira

对于开口种类的考虑是不可或缺的。从实际角度出发,让我们设想下面的场景,如果选择两扇滑动玻璃的窗户,那么可以理解当窗户打开时只会有50%的开口可以让风进入室内。而如果在相同的面积下我们选择一种有一面或者两面可开启扇的窗户,通风才会是完整的。取决于窗户、密封条以及门的种类选择,风的方向(垂直、水平或倾斜)以及内向气团的百分比都会直接受到影响。

Esquema ventilação. Image © Matheus Pereira
Esquema ventilação. Image © Matheus Pereira

屏障也是需要考虑的。想象一个有两层高的空间,在其中有一个位于下部的开口(门)和两个位于对侧墙面中部与顶部的开口(窗户),并且在中心有一面半高的墙壁。当然,中心的墙壁会成为障碍物来改变风的方向。其他的构造元素可能会解决这个问题,例如将砖石替换为多孔砖——cobogos。

由空间排布所确定的开口与屏障(墙、窗台、嵌板或者家具)高度的不同也会直接影响通风的强度和速度。在每个项目当中,建筑是应当根据需求的通风类型和等级来注意空间的排布关系。

翻译:白楠

参考文献

ABNT 15.575. Guia para arquitetos na aplicação da Norma de Desempenho. Disponível em: <http://www.caubr.gov.br/wp-content/uploads/2015/09/2_guia_normas_final.pdf>. Acesso em 31 Dez 2017.
GIVONI, Baruch. Climate Considerations in Building and Urban Design.  New York: Van Nostrand Reinhold, 1998.
ROMERO, Marta Adriana Bustos. Princípios bioclimáticos para o desenho urbano.  2ª ed. São Paulo: Pro E, 2000.
VAN LENGEN, Johan. Manual do arquiteto descalço. 1ª ed. São Paulo: B4 Editores, 2014. p.46-53.

Originalmente publicado em 4 de janeiro de 2018

关于这位作者
引用: Pereira, Matheus. "什么是贯流通风?什么是烟囱效应?深度解答众多“通风”概念" [Ventilação cruzada? Efeito chaminé? Entenda alguns conceitos de ventilação natural ] 06 11月 2019. ArchDaily. (Trans. 韩爽) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/888289/shi-yao-shi-guan-liu-tong-feng-shi-yao-shi-yan-cong-xiao-ying-shen-du-jie-da-zhong-duo-tong-feng-gai-nian>

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