自然通风技术可适用于新建建筑,也可适用于既有建筑改造中,在超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑及产能建筑中积极推广使用。新建建筑设计时,可结合建筑构造实现,增大自然通风量,提高环境舒适度。在既有建筑改造中,可通过更换开启扇面积、增加无动力装置等方式实现自然通风。
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自然通风技术的适用性 |
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适用的气候区 |
适用的建筑类型 |
适用的建筑规模 |
适用的建筑功能 |
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新建建筑、既有建筑 |
单体建筑、建筑社区 |
公共建筑、居住建筑 |
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技术目标
自然通风技术的目标是最大化利用风压、热压,实现气候自适应通风调控,动态响应室内温湿度、风速、污染物变化,减少机械通风及空调系统的能耗,消除密闭环境污染物滞留引发的健康风险,提升人体舒适性。
已有研究表明,在自然通风条件下,人们感觉热舒适和可接受的环境温度要远比空调采暖室内环境设计标准限定的热舒适温度范围来得宽泛。
采用自然通风被动式技术,可以有效减少30%以上暖通空调系统运营成本,也可以改善室内热湿环境和空气品质,且满足绿色建筑评价标准,提升建筑健康认证等级。
技术体系
自然通风技术通过建筑空间设计与被动式构造相结合,外加智能调控作为辅助,构建以自然力主导、机械为辅的协同系统。
自然通风宜结合建筑设计,在空间设计层,通过建筑朝向、平面布局、优化门窗大小及位置、设置高低窗/侧窗组合等形式,实现自然通风。
此外,可合理利用被动式通风技术强化自然通风,采用中庭、天井、通风塔、导风墙、外廊、可开启外墙或屋顶、地道风等被动式通风构造。当常规自然通风系统不能提供足够风量时,可采用捕风装置加强自然通风。当采用常规自然通风系统难以排除建筑内的余热、余湿或污染物时,可采用屋顶无动力风帽装置,无动力风帽的接口直径宜与其他的风管管径相同。当建筑物利用风压有局限或热压不足时,可采用太阳能诱导等通风方式。
图1 自然通风
利用智能调控系统,设置温湿度、CO₂、PM2.5、风速风向监测等传感器,基于预测模型动态启闭通风口,将电动开窗器、可调百叶等装置实现联动控制,实现自然通风的自动调节。
技术路径
自然通风技术首先要在建筑群总体规划阶段总体考虑,营造适宜微气候。其次在建筑单体平面布置设计中充分考虑自然通风的有效利用,合理布置门窗、中庭、天井等。
采用自然通风技术应符合《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB/T 50736-2012)、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB 55015-2021)、《建筑通风效果测试与评价标准》(GB/T 34012-2017)、《民用建筑设计统一标准》(GB 50352-2019)等规范的要求。采用自然通风的建筑,自然通风的计算应同时考虑热压机风压的作用。热压作用的通风量根据情况采用多区域网络法或流体力学CFD数值模拟方法确定。风压作用的通风量分别计算过渡季及夏季的自然通风量,并取最小值确定。通过场地风环境及室内通风环境的CFD模拟,形成通风性能模拟报告,制定合理的自然通风方案。
夏热冬暖、温和B区居住建筑外窗的通风开口面积不应小于房间地面面积的10%或外窗面积的45%,夏热冬冷、温和A区居住建筑外窗的通风开口面积不应小于房间地面面积的5%。厨房的通风开口有效面积不应小于该房间地板面积的10%,并不得小于0.6m2。进出风开口的位置应避免设在通风不良区域,且应避免进出风开口气流短路。
公共建筑中主要功能房间的外窗(包括透光幕墙)应设置可开启窗扇或通风换气装置。甲类公共建筑外窗(包括透光幕墙)其有效通风换气面积不宜小于所在房间外墙面积的10%,当透光幕墙受条件限制无法设置可开启窗扇时,应设置通风换气装置。乙类公共建筑外窗有效通风换气面积不宜小于窗面积的30%。
为了实现绿色建筑,住宅建筑的自然通风开口面积与房间地板面积的比例在夏热冬暖地区达到12%,在夏热冬冷地区达到8%,在其他地区达到5%,公共建筑过渡季典型工况下主要功能房间平均自然通风换气次数不小于2次/h的面积比例达到70%,可以实现加分。
典型案例
案例一:青岛中德生态园
案例二:国舜绿建低碳和钢智能科技示范产业园项目(二期)综合楼项目
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