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建筑节能减排技术自然通风
邹伊琪 201411008120
自然通风的原理
• 自然通风是利用自然界的可再生能源实现建筑节 能。自然通风的原理很早就被人们利用了，人们 常说的“传风堂”就是利用风压在建筑内部产生 空气流动。
自然通风的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
• 自然通风依靠室外风力造成的风压和室内空气温 度差造成的热压使空气流动，以达到提供给室内 新鲜空气和稀释室内气味和污染物，除去余热和 余湿的目的。
• 自然通风按工作原理可分为：热压作用下的自然 通风、风压作用下的自然通风、热压风压共同作 用下的自然通风
热压作用下的自然通风
• 热压作用下的自然通风原理是利用建筑内 部空气的热压差——即通常所说的“烟囱 效应”来实现建筑的自然通风。利用热空 气上升的原理，在建筑上部排风口可将污 浊的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷 空气则从建筑底部被吸入。
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风压作用下的自然通风
• 风洞试验表明：当风吹向建筑时，因受到建筑的 阻挡，会在建筑的迎风面产生正压力。同时．气 流绕过建筑的各个侧面及背面，会在相应位置产 生负压力。风压通风就是利用建筑的迎风面和背 风面之间的压力差实现空气的流通。
热压风压共同 作用下的自然 通风
• 利用风压和热压进行自然通 风往往是相互补充的。 由于 室外的风速和风向是经常变 化的，不是一个稳定的因素， 为了保证自然通风的设计效 果，根据我国采暖通风和空 气调节设计规范的规定，在 实际计算时仅考虑热压的作 用，风压一般不予考虑。但 是必须定性地考虑风压对自 然通风地影响。一般来说， 在建筑进深较小的部位多利 用风压来直接通风，而进深 较大的部位则多采用热压来 达到通风效果。
自然通风
1自然通风的机理就自然通风而言，建筑物内空气流动主要有两个原因：风压以及室内外空气温差。
这两种因素可以单独起作用，也可以共同起作用。
1．1 风压作用下的自然通风风的形成是由于大气中的压力差。
由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内，而室内空气则从背风面孔口排出，就形成了全面换气的风压自然通风。
某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围的自然地形有关(见图1)。
1．2 热压作用下的自然通风热压是室内外空气的温度差引起的。
由于温度差的存在，室内外密度差产生，沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。
如果室内温度高于室外，建筑物的上部分将会有较高的压力，而下部存在较低的压力。
当这些位置存在孔口时，空气通过较低的开口进入，从上部流出。
如果室内温度低于室外温度，气流方向相反。
热压的大小取决于两个开口处的高度差H和室内外的空气温度差(见图2)。
1．3 机械辅助的自然通风对于体育场馆、展览馆、商业设施等大型公共筑，由于通风路径过长，流通阻力较大，单纯依靠自的风压和热压往往不足以实现自然通风。
而且对于外空气污染严重的城市中，直接的自然通风会将室污染的空气和噪声传入室内，不利于健康环境的造，因此，常采用一种机械辅助式自然通风系统。
该统有一套完整的空气循环通道，辅以符合生态思想空气处理手段(如土壤预冷、预热、深井水换热等)，并借助一定的机械方式加速室内通风。
与完全自然通风相比，虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源，但通过这种装置重新组织气流，甚至在局部范围内强迫气流改向，可以使自然通风达到更好的效果。
1.4影响自然通风的相关因素影响自然通风的因素很多，主要有：建筑物所处的地理环境、气候条件、建筑物的空间结构布局与组合形式以及其周围环境等。
此外，评价自然通风还有两个限制性条件即环境噪声和室外空气所含的主要污染物(NO2、SO2、CO、O3、VOC)。
热压
热压、风压自然通风是在自然压差作用下，使室内外空气通过建筑物围护结构的孔口流动的通风换气。
根据压差形成的机理，可以分为热压作用下的自然通风、风压作用下的自然通风以及热压和风压共同作用下的自然通风。
（1）热压作用下的自然通风热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压差。
如图7－1所示。
这种以室内外温度差引起的压力差为动力的自然通风，称为热压差作用下的自然通风。
热压作用产生的通风效应又称为“烟囱效应”。
“烟囱效应”的强度与建筑高度和室内外温差有关。
一般情况下，建筑物愈高，室内外温差越大，“烟囱效应”愈强烈。
（2）风压作用下的自然通风当风吹过建筑物时，在建筑的迎风面一侧压力升高了，相对于原来大气压力而言，产生了正压；在背风侧产生涡流及在两侧空气流速增加，压力下降了，相对原来的大气压力而言，产生了负压。
建筑在风压作用下，具有正值风压的一侧进风，而在负值风压的一侧排风，这就是在风压作用下的自然通风。
通风强度与正压侧与负压侧的开口面积及风力大小有关。
如图7－2 。
（3）热压和风压共同作用下的自然通风热压与风压共同作用下的自然通风可以简单地认为它们是效果叠加的。
设有一建筑，室内温度高于室外温度。
当只有热压作用时，室内空气流动如图7－1所示。
当热压和风压共同作用时，在下层迎风侧进风量增加了，下层的背风侧进风量减少了，甚至可能出现排风；上层的迎风侧排风量减少了，甚至可能出现进风，上层的背风侧排风量加大了；在中和面附近迎风面进风、背风面排风。
建筑中压力分布规律究竟谁起主导作用呢?实测及原理分析表明：对于高层建筑，在冬季（室外温度低）时，即使风速很大，上层的迎风面房间仍然是排风的，热压起了主导作用；高度低的建筑，风速受临近建筑影响很大，因此也影响了风压对建筑的作用。
风压作用下的自然通风与风向有着密切的关系。
由于风向的转变，原来的正压区可能变为负压区，而原来的负压区可能变为正压区。
风向是不受人的意志所能控制的，并且大部分城市的平均风速较低。
被动式热压自然通风
被动式热压自然通风研究综述建环零林冠婧000110摘要：近年来，能耗问题成为社会关注的焦点。
总能耗中建筑能耗占了三分之一左右，而建筑能耗的相当一大部分用于室温调节。
太阳能是一种清洁方便的新型能源。
利用太阳能的被动式热压自然通风应时而生。
本文综合介绍并分析了被动式热压自然通风的三种主要方式及其相应研究成果。
关键字：自然通风换气量被动式热压自然通风一.引言自然通风是一种最常见的通风换气方式，主要由风压或热压引起。
与机械通风相比，自然通风的最大好处在于它不消耗动力，获得适当的通风换气量。
此外，自然通风对提高室内空气质量、改善人体热舒适性也有明显的好处。
当室内气温高于室外的气温时，自然通风还能使建筑构件降温。
在炎热干旱地区，夏季室外气温高达四十多度，太阳辐射是建筑的主要得热。
这么大的热负荷若全采用机械通风，能耗巨大且不经济。
另外，随着太阳能采暖的普及，被动式太阳能住宅(passive solar house夏季过热成了太阳能利用中的一个新问题。
如何解决以上问题，更好地利用太阳能？一个行之有效的办法是利用被动式热压自然通风，主要方式包括太阳烟囱(solar chim ney)、太阳能屋顶集热器( roof solar collector)、特隆布墙(tromble wall)。
被动式热压自然通风的主要原理是热压通风。
所谓热压通风，就是利用建筑内部由于空气密度不同，热空气趋向于上升，而冷空气则趋向于下降的特点，促进自然通风。
热压作用与进风和出风的风口高度差，以及室内外空气温度差存在着密切的关系：高度差愈大，温度差愈大，则热压通风的效果愈明显。
被动式热压自然通风主要应用双层夹壁，玻璃外壁用于透过太阳照射，内壁是蓄热墙，通常含有绝热材料，内外壁之间有一定间隔，分别有开口与外界或室内相通。
内壁吸收太阳能，可以达到相当高的温度。
从而使内外壁出现较大温差，导致气体的密度差，在夹壁内形成自然对流，浮力作用使气流上升，与外界形成循环，促进室内的自然通风(烟囱效应)。
第三章自然通风
第三章自然通风概述概念：是指利用建筑物内外空气的密度差引起的热压或室外大气运动引起的风压来引进室 外新鲜空气达到通风换气作用的一种通风方式。
作用：利用室内外气流交换，降低室温和排除湿气，保证房间正常气候条件与新鲜洁净的 空气；房间有一定空气流动，可加强人体的对流和蒸发散热，改善人们的工作和生活条件。
特点：不需动力，经济；但进风不能预处理，排风不能净化，污染周围环境；且通风效果不稳 3.1自然通风作用原理只要建筑开口两侧存在压力差A P222 AP3.1.1热压作用下的自然通风-热压：取决于室内外空气温差所致的空气容重差和进出气口的高度差。
1单层建筑Pbtw p wtn p nPa△ Pb- △ Pa= △ Pb+ | △ Pa | =gh( p w- p n)2多层建筑如果是一多层建筑物，仍设室内温度高于室外温度，则室外空气从下层房间的外门窗缝 隙或开启的洞口进入室内，经内门窗缝隙或开启的洞口进入楼内的垂直通道向上流动，最 后经上层的内门窗缝隙或开启的洞口和外墙的窗、阳台门缝或开启的洞口排至室外。
这就 形成了多层建筑物在热压作用下的自然通风 ，也就是所谓的烟囱效应”。
如果建筑物内没有 烟囱”(与室外有联系的竖向通道)，也就没有相应的 烟囱效应 3.1.2 室外风压作用下的自然通风在建筑物迎风面，气流受阻，部分动压转化为静压，静压值升高，风压为正，称为正 压；在建筑物的侧面和背面由于产生局部涡流，形成负压区，静压降低，风压为负，称为 负压。
由于气流的撞击作用，在迎风面形成一个滞流区，该处的静压力高于大气压力，处于 正压状态。
在正压区内气流呈循环流动，在地面附近气流方向与主导风向相反。
在一般情 况下，风向与该平面的夹角大于 30°时，会形成正压区。
室外气流发生建筑绕流时，在建筑物的顶部和后侧形成弯曲循环气流。
屋顶上部的涡 流区称为回流空腔，建筑物背风面的涡流区称为回旋气流区。
这两个区域的静压力均低于 大气压力，形成负压区，我们把它们统称为空气动力阴影区。
工业通风第七章
b
Δpb＝pb′－pb＝(pa′－ρngh)－(pa－ρwgh) ＝(pa′－pa)＋gh(ρw－ρn)
w n h
＝Δpa＋gh(ρw－ρn)
a
上式表明，当窗孔a内外压差Δpa＝0时，由于ρn＜ρw(即tn＞tw)，作
用在窗口b的内外压差Δpb＞0。
如果将窗孔b打开，空气会在Δpb的作用下，从室内流向室外，室内
(7-5)得某一窗孔的余压为
px′=Δpx＝Δpa＋gh′(ρw－ρn)＝pxa＋gh′(ρw－ρn) 式中 px′—某一窗孔的余压；
pxa—窗孔a的余压； h′—某窗孔至窗孔a的高度差。
在热压作用下，余压沿车间高度的增加而增大。由于进风 窗孔的余压为负值，排风窗孔的余压为正值，在两窗孔之 间必然存在一个余压为零的平面，即0-0面。则把这个余 压等于零的平面称为中和面。位于中和面的窗孔内外没有 压差，因而没有空气流动。
由于建筑物迎风面的阻挡，动压降低，形成正压；在气流断面II-II上，气 流产生绕流，风速增大，形成负压；在建筑物背风面的某一范围内，由于气 流形成漩涡，静压降低，形成负压，所以该处的空气压力也小于大气压力。 在气流断面III-III上，气流重新恢复到断面I-I处的状态。
I
II
III
－－
+
－
I
II
III
b
h20中和面 Nhomakorabeah10 a
图7-3 余压沿车间高度的变化
如果把中和面作为基准面，则窗孔a的余压为
pxa＝px0－gh1(ρw－ρn) ＝－gh1(ρw－ρn) 窗孔b的余压
pxb＝px0＋gh2(ρw－ρn) ＝gh2(ρw－ρn) 式中 px0—中和面上的余压，px0＝0；
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热压作用下的自然通风
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
自然通风方法
自然通风方法
自然通风是利用自然风压、空气温差、空气密度差等对室内、矿井或井巷等区域进行通风输气的方式。
以下是自然通风的三种方法：
1. 利用风压实现自然通风：自然通风最基本的动力是风压和热压。
在具有良好的外部风环境的地区，风压可作为实现自然通风的主要手段。
我国大量的非空调建筑中，利用风压促进建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用的建筑处理手段。
2. 利用热压实现自然通风：自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差，即通常讲的“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。
热空气是上升的，所以利用这种方式，能将室内的浑浊空气排放出去，让室外的空气进入到室内。
在压差比较大的情况下，所发挥的作用就比较明显。
与风压式自然通风不同，热压式自然通风更能适应常变的外部风环境和不良的外部风环境。
3. 风压与热压相结合实现自然通风：第三种是风压与热压相结合而实现的自然通风的方式，毕竟风压和热压是相互补充的。
在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。
结合用户建筑物的实际情况，可以利用二者交替来通风。
总之，自然通风不仅可以提供新鲜空气、生理降温等，而且不消耗机械动力，是一种经济的通风方式。
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3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚