在建筑中,通風是將室外空氣引入并將其分配到一個空間中。它主要有三種不同的常見形式: 機械、自然和混合通風。管理室外的空氣交換和循環(huán)對于營造舒適的氛圍至關重要。
無論是通過機械還是自然的手段,穩(wěn)定的氣流都可以放濕,并提供滲透空氣流,為呼吸提供健康的空氣。一個成功的通風系統(tǒng)必須與項目周圍的環(huán)境保持一致性,無論是地理位置、建筑材料、建筑整體,還是用戶占用空間的習慣。
近期,人們變得更加環(huán)保,因此選擇更被動的解決方案,以減少能源消耗和碳足跡。這種意識將自動暖通空調系統(tǒng)推到一旁,取而代之的是風,這是一種自然的、免費的、可再生的、健康的自然資源,能夠充分改善空間的空氣質量。
在Daniel A. Barber的《現(xiàn)代建筑與氣候:空調之前的設計》(Modern Architecture and Climate: Design beforeAir Conditioning)一書中,作者探討了20世紀的頂尖建筑師是如何將氣候調節(jié)策略融入他們的設計中的,以及因地制宜的區(qū)域性手法如何對現(xiàn)代建筑的發(fā)展產生了至關重要的作用。
自然通風的類型
自然通風是使用環(huán)保系統(tǒng),不需要任何自動化或機械的解決方案。除了更有利于生態(tài),自然通風也更經濟實惠,依賴于自然界的外部因素,如風和室內空間及其周圍環(huán)境的溫度。
01單向通風
單向通風是利用建筑一側的開口進行通風。這種自然通風方式通常用于擁有有限面積的項目。單向通風系統(tǒng)也用于由于結構或環(huán)境限制而不能提供對流通風(crossventilation)的工程項目。當涉及到自然通風系統(tǒng)時,這種通風方式產生的空氣流通是最少的。
02對流通風
對流通風是指建筑的開口設置在相對或相鄰的墻壁上,讓空氣從兩側進入,穿過空間,從相反的方向離開。該系統(tǒng)通常用于溫度較高氣候地區(qū)的建筑,因為它在建筑內部創(chuàng)造了持續(xù)的空氣循環(huán),降低了內部溫度。
03煙囪通風
煙囪通風將冷空氣從外部引入建筑的低層,隨著暴露在空間內的熱源中,逐漸變暖。這導致溫暖的空氣上升,并通過位于較高水平的開口離開空間。通常,煙囪通風在有中央中庭的高層建筑中更有效,但在對流通風不能充分滲透整個空間的建筑中也有用。為了讓通風系統(tǒng)正常工作,室內溫度必須高于室外溫度,這就是為什么單獨使用它可能并不總是足夠有效的原因。
04煙囪效應
在垂直建筑中,煙囪效應經常被使用。冷空氣在暖空氣下面產生壓力,迫使暖空氣上升。在這種情況下,建筑或塔樓的開放區(qū)域允許同樣的空氣在室內環(huán)境中流通,通過屋頂、天窗、天頂開口或排風口離開。
05不同環(huán)境下的自然通風
無論是出于環(huán)境原因還是經濟原因,一些建筑師無法在他們的項目中使用自動化通風系統(tǒng)作為解決方案,因此不得不依賴于被動系統(tǒng)。為了提高效率,自然通風依賴于幾個因素。項目中建筑的外形、規(guī)模、朝向、位置和材料可以決定有多少空氣進入并在一個空間內循環(huán),以及它的效率。從理論上講,空氣必須通過建筑的開口進出,如窗戶、立面穿孔、門、太陽能煙囪或風塔。在結構方面,擁有曲面的墻和隔墻的項目允許更多的空氣流通。其他影響因素包括當?shù)貧夂?、是否靠近河流、湖泊或海洋,以及項目周圍的污染率?/span>
Obafemi Awolowo大學/尼日利亞
尼日利亞嚴峻的氣候迫使建筑師們從當?shù)亟ㄖ袑ふ异`感,并為他們的設計想出被動的解決方案。建筑師團隊決定圍繞建筑的表皮和外立面進行設計,通過在立面上穿孔,并添加格柵,以創(chuàng)造更好的遮陽設備并進行通風。
“他們倒立了金字塔,利用上層為下層遮陽,騰出底層來開放走廊、柱子和天井。建筑下方的景觀是連續(xù)的。建筑的巧妙位置允許空氣自由流通,這是一個沒有門的建筑。同時,它也可以通過陽臺和屋檐保護人們不被淋雨,并保護人們免受刺眼的陽光,保證持續(xù)的通風。”
Lee的住宅/巴西
Lee宅是由只有一層的單一體塊組成,房間向花園開放??蛷d的所有窗戶都凹進去,延伸到泳池平臺,穿過空地的另一邊,創(chuàng)造了外部空間的延伸。為了適應S?o Paulo州幾乎全年高溫的氣候,該項目融合了傳統(tǒng)鄉(xiāng)土建筑和巴西現(xiàn)代主義建筑??蛷d采用了對流通風,大大降低了室內溫度。其他房間則由木制的muxarabi(or musharrabiya) (指不僅有通風采光作用還有文化歷史意義的一種格柵)板保護,這些板安裝在推拉門上,可以過濾陽光而不影響通風。
Empresade Desarrollo Urbano總部/哥倫比亞
該項目在San Antonio公園前EDU總部的原址上進行了建造,為麥德林可持續(xù)發(fā)展的公共建筑打造一個信奉著“呼吸的建筑”的準則與基準。由高質量預制構件組成的穿孔外表皮創(chuàng)造了一個內部太陽能煙囪,以循環(huán)外部的冷空氣。其所使用的材料可以產生熱質量控制(thermal mass control)和熱力學概念(thermodynamic concepts)-凸和熱力(convexand thermal forces)-在工作空間產生氣流。
“森林公園”住宅 / 越南
由于場地毗鄰廣闊的公園,因此,這棟住宅巧妙地將公園綠化與建筑室內結合,使其成為外部環(huán)境的延伸。住宅內部沿對角線方向掏空了一部分的體量,從而形成三層樓貫通的一個虛空間。該空間將綠植等自然元素與建筑通風功能相結合,塑造了一個擁有額外自然光照的私密空間。該空間還利用了煙囪效應(chimney effect),傾斜向上的開口可以更好地滿足室內的自然通風需求,并減少空調的使用頻率。
農場幼兒園/ 越南
越來越多的干旱、洪水和土地鹽堿化危害了食物供應。與此同時,大量的摩托車造成了城市的每日擁堵和空氣污染。快速的城市化過程剝奪了越南兒童的綠地和操場,從而使他們失去了與自然的聯(lián)系。農業(yè)幼兒園是一個接受這些問題挑戰(zhàn)的項目。綠植覆蓋的屋頂是一個只用一筆就可以畫出的三環(huán)形狀,將內部的三個庭院空間環(huán)繞,成為安全的游樂場。該建筑由一個連續(xù)的狹長的體塊組成,兩側設有可開關的窗戶,最大限度地提高了對流通風和自然采光。建筑及機械節(jié)能方法被廣泛使用,包括但不限于: 綠色屋頂作為保溫層,綠植立面遮陽,太陽能熱水器的使用等。因此,盡管幼兒園地處熱帶氣候地區(qū),教室仍然可以不使用空調。
維達納受蘊餐廳 / 越南
維達納餐廳是維達納度假村總體規(guī)劃的一部分,位于Cuc Phuong邊緣的一片森林中,坐落在群山腳下,擁有豐富多樣的植被種類。建筑的屋頂是三層圓形坡面屋頂,跨度達1050平方米, 由兩個堆疊的環(huán)形屋頂和頂部的一個圓頂屋頂組合而成,每層屋頂分別由輕質條分開。餐廳的選址十分巧妙,毗鄰著可以充當天然空調的人工湖泊。在措普翁(Cuc Phuong Commune)和越南北部區(qū)域,夏季炎熱潮濕,因此合理利用湖泊十分重要。
印度疊屋 / 新德里
該項目場地位于新德里PanchsheelEnclave社區(qū)的高密度區(qū)域,因此采光、通風、互聯(lián)性和隱私性影響了該住宅的設計。項目團隊面臨的挑戰(zhàn)是面對場地的條件限制,設計一個通風的、日光充足的居住場所,既保證自然照明,又可以讓所有房間全天保持對流通風。為了加強生活空間的空氣流通并提高采光,連接所有樓層的樓梯井被設置在了光照最差的外立面南部,并在場地的東南角設計了一個小的天窗庭院。
Jalal-abad 別墅 / 伊朗
該建筑位于伊斯法罕(Isfahan)周邊的鄉(xiāng)下。該項目試圖改進當?shù)氐氖┕ぜ夹g,使用被動冷卻通風系統(tǒng),并培訓當?shù)爻邪虂磉M行建造。整個空間可以延伸連接到花架,為室外提供乘涼空間,并避免外立面受惡劣的陽光直射。建筑有一個傳統(tǒng)的伊朗風塔(Iranian Badger-Windcatcher),提供了足夠的高度放置水箱。這也是一種傳統(tǒng)的被動通風方式(如圖所示)。傳統(tǒng)磚是建筑外墻和內墻的主要材料,之間由一層保溫層隔開。該建筑的另一個特點是使用風塔作為夏季被動通風方式,這也是伊朗建筑的傳統(tǒng)方法之一。
Laayoune科技大學/摩洛哥
不同建筑體塊被分割開來,以實現(xiàn)最大限度的自然通風和采光;并通過一組外部連廊、廣場、有頂棚的廣場和礦物花園連接起來,以在場地中增強城市的概念。建筑的語匯是實體的,幾何的,并將室內的土黃色外立面與淺色的內部空間進行對比。不同的遮陽裝置在項目中被使用: 陽光房(brise-soleil),雙層外立面,遮陽走道等。材料的使用十分簡約,強調建筑整體的抽象化和連貫性,并滿足建筑可持續(xù)性和易于維護的需求。
NorthernLink通風塔/ 瑞典
塔樓的功能是為Northern Link交通隧道進行通風,并減少其入口的排放水平。該建筑高20米,形狀為一個沿軸線向上旋轉的超級三角形。內部的幾何和結構有助于加強排氣氣流;在塔的彎曲處和頂部,三角形部分更寬,更大的空間減少了出口的空氣阻力。
建筑的作用是轉移Northern Link交通隧道內受污染的空氣,從而減少隧道入口的排放水平。一個地下管道將每個隧道與相應的塔連接起來。通道的風扇設計是為了通過通風塔產生特定的氣流,從而使隧道入口的排放降低至足夠低。塔樓內部的幾何形狀和結構會影響氣流的阻力,從而影響氣流的流動。塔樓經過優(yōu)化設計,其功能與建筑形式相互協(xié)調。