摘 要：住宅建筑通风设计的重点是处理好室内气流组织，提高通风效率，保证室内卫生、健康要求并节约能源。本文结合设计的实例分析，浅析住宅通风的节能设计。
关键词：住宅 通风设计 实例分析
住宅建筑通风设计的重点是处理好室内气流组织，提高通风效率，保证室内卫生、健康要求并节约能源。组织好建筑物室内外春秋季和夏季凉爽时间的自然通风，不仅有利于改善住宅室内的空气品质、提高室内的热舒适程度，而且可减少开空调的时间，有利于降低建筑物的实际使用能耗，因此在建筑单体设计和群体总平面布置时，考虑住宅通风节能是十分必要的。本文结合设计的实例分析，浅析住宅通风的节能设计。
一、住宅通风设计的方法
对于简单结构形式的建筑，尤其是单体建筑，其自然通风的设计方法是相对成熟可靠的，可以利用经验风压系数和开窗尺寸的大小概算出室内通风换气量的大小。然而在实际工程应用中，更为常见的是多空间复杂结构的建筑形式。
对于这类建筑，目前国际上比较流行的自然通风设计方法有两大类，即：网络法和CFD方法。由于网络法和CFD法各自存在一定的优缺点，在自然通风设计中单独应用任何一种方法都有很大的局限性，无法满足工程设计快速准确的要求。因此，我们提出了一种利用流体网络模型求解整个建筑各房间之间的流动，而利用CFD方法求解单个房间的细致流动的方法，以便研究整个建筑内自然通风的效果。步骤如下：
1、综合考虑当地气候条件及季节气候特点，分析建筑结构形式及热负荷构成，并对建筑物理模型进行合理简化。
2、采用区域网络法对整个建筑的自然通风状态进行求解，分析建筑的整体流动状况，了解建筑内各房间之间的空气流量分配关系。
3、根据各房间的空气流量及人出口温度，计算房间内的平均风速及平均温度，初步了解其热舒适状况。
4、在复杂建筑结构形式中，对自然通风流动状况有重要影响的区域及冷负荷集中或环境热舒适要求高的房间，根据网络模型计算结果得到其单体区域流动边界条件，应用CFD方法进行进一步的计算分析。
5、根据CFD方法计算结果分析各房间内的空气流动速度场及温度分布，了解房间内各个不同位置的热舒适状况，可知自然通风效果是否能够满足设计要求。
基于上述方法，可实现全面分析复杂的大型多空间多开口建筑的自然通风整体流动，同时又能有效预测各房间内的空气流速场和温度分布，从而全面分析建筑的自然通风效果。
最近，对于自然通风的模拟计算已经发展到区域网络法（Zonal Model）与能耗模拟软件的结合阶段，如美国的EnergyPlus、国内的DeST。通过在模拟计算的结果上进行分析比较.并不断调整设计方案，使之达到相对最优。
二、实例分析
1、南向封闭阳台中的通风设计
封闭阳台当前已经成为建筑师和住户都乐于接受的做法。就建筑热环境而言，阳台封闭后，就成为一个“阳光室”，该空间介于室内与室外之间。南向封闭阳台的通风设计主要目标是：通过良好的通风设计避免封闭阳台温度过高（以低于室外温度为控制目标）。
就南向封闭阳台的夏季通风有以下几种可供考虑的方案：
1.方案一
夏季白天打开阳台外窗，并采用遮阳措施，让室外空气能与阳台空气有较充分的对流换热。在这种条件下，阳台温度基本上等同于室外空气温度：夜间也应尽量开窗保持自然通风冷却作用。
2.方案二
夜间早晚温度较低时，将阳台外窗开启，充分通风；白天将阳台窗帘拉上，关闭全部阳台外窗，利用墙体蓄热作用，吸收室外热量。以上两种方案均是按照不增加更多的通风措施来实现的。
经过DeST建筑热环境模拟分析软件模拟分析表明，对于南向封闭阳台，采用了合适的外遮阳和不全落地的外窗，并注意夜间通风，就不会发生封闭阳台过热的情况。
3、方案三
结合热压自然通风的思路，提出—-种专门的通风措施方案来解决夏季封闭阳台的通风问题，如下图所示。夜晚仍开大窗通风，白天关闭阳台窗，开启两个通风小窗，利用小空间与室外的温差产生热压自然通风，将这部分热量带出室外。这样保证大部分进入（2）的热量不进入（3）中，使得空间（3）的温度低于室外。
对方案三的分析可知，采用了反射率高的窗帘（如浅色铝制窗帘），可以很好起到遮热板的作用，大量减少太阳辐射进入阳台空间，而将热量聚集在窗帘与外窗隔成的小空间中，使得这个空间温度提高，与室外产生温差驱动热压自然通风，能及时带走聚集热量。当室外温度为35℃时，进入南窗的太阳总辐射强度为280W／m2时，在窗帘与外窗隔成的小空间中温度将达到42℃左右，自然通风量达到0.25m2，进入到阳台空间的热量约为80W／m2。采用方案三，能使阳台温度始终保持低于室外温度，从而对室内温度发挥有益的作用。但是，此方案由于采用了高反射率的浅色窗帘，对白天的室内自然采光有一定影响。
2、冬季的信封换气方案设计
冬季节能与保证室内合理的新风换气一直都是挑战建筑师的技术难题。综合考虑节能要求和住户新风要求，本例选取0.3次/h的换气次数作为冬季新风换气标准，并以此作为设计住宅冬季微换气的目标。接下来我们来分析一般住宅的冬季新风换气的方案。
先考虑采用基于热压驱动自然通风方式。当前，由于住户外门的密封性越来越好（尤其是采用了防盗门后，密封条件更好），室内与楼梯间的气流基本处于隔绝状态，所以很难形成建筑整体的热压通风网络。这些问题的存在都表明采用整体的热压自然通风方案并不可行。因此，应考虑采用每户局部独立热压通风方案。
对于每户局部独立热压通风方案，如果只考虑在房间外墙上开一个通风口，则压力的中和面将处于通风口的中部，如下图所示。由于通风口的尺寸很小，产生的热压也很小，无法提供足够的通风换气量。因此在中和面位于换气口中央的齐纳提辖，靠室内外温差产生的热压驱动自然通风达到0.3次/小时的换气次数是不可行的。
基于热压驱动自然通风的原理还可以利用专门设汁的气窗来实现。这种方案在初期投资上有所提高。但和建筑立面结合紧密，容易被住户接受。
以下是一个对开气窗的设汁方案。通过小窗与大窗之间的上下两个缝隙进行通风换气，如下图所示。夏季时候，室内外温差较冬季时要小。所以可以用较大的挡进行换气。
计算表明，当上下缝隙高差力lm的时候，按照上文的汁算工况，热压达到0.86Pa：对于冬季工况缝隙宽为0.03m，长为0.8m的时候，热压驱动的通风换气量为16.1m3/h。换气次数可以达到0.3次/h。
3、区域网络法分析室内不同房间通风状况
应用区域网络法分析室内不同房间通风状况，对住宅的户型设汁能提供，一定的指导意义。采用区域网络法对某住宅产型方案进行风压作用下的自然通风评估，给出了住宅单体在典型外界风速下的换气次数。并根据评估结果提供修改意见，以下是一个应用此方法的具体实例：
将住宅通风情况简化为一维通风网络，如下图所示：考虑室外典型风速1.5m/s。根据CFD模拟结果。迎背风面的压差为1.35Pa，按照区域网络法汁算，结果表明该住宅的通风换气次数可达到22.5次，自然通风效果良好。
三、结束语
综上所述，为了确保住宅建筑的通风效果，在实际的设计中还要注意考虑以下问题：建筑的朝向和艰巨，建筑群布局，建筑平、剖面形式和开口的面积与位置，门窗装置的方法及通风的构造措施等。
参考文献：
[1]何水清，现代住宅建筑节能与应用[M].北京：化学工业出版社，2010.01.
[2]卜一德，绿色建筑技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.04.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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