建筑形体空间设计优化

建筑形体空间设计优化

摘要:针对目前建筑物过度依赖室内通风设备的情况,建议采用自然通风等低能耗模式降低通风设备的能耗。通过阐述建筑物热环境中气流运动的原理,总结了建筑空间对热压和气压通风的影响。在建筑空间设计方面,提出了相关的优化策略,结合有利于实现建筑物低能耗通风的有关案例。

关键词:低耗能;通风;建筑空间;设计优化

现在许多建筑物过度依赖于空调系统进行室内通风,这不仅使建筑使用者容易患上呼吸系统疾病。而空调系统中的制冷剂会对地球大气造成损害。另外,空调系统运行时会消耗大量能量。据住房和城乡建设部建筑节能中心统计,中国建筑能耗总量逐年增加。建筑能耗最大的地方是采暖和空调,约占建筑总能耗的55%。

1建筑通风耗能与建筑形体与空间密切相关

在考虑建筑物的通风情况时,建筑师应根据当地风玫瑰图对土地和总平面设计进行分析,以便建筑物的布置和方向有利于自然通风。确定建筑平面的总平面和功能划分后,以获得更好的风量和风场分布。建筑师还必须考虑建筑的物理和空间设计是否可以组织室内通风:在飞机的设计过程中,建筑师必须分析通风过程中水平方向气流的流动线,并优化维护结构和建筑物的内墙。在剖面设计中,建筑师应根据建筑物热环境的相关知识,建筑门窗的高度,地板的形状等分析建筑物内气流热压力与风压的相互作用。房间的深度和中庭空间。这些变化将改变建筑物内气流的流动和速度。如果建筑物的内部结构能够使空气流畅地流过建筑物的内部空间以带走室内热量和脏空气而没有任何死角或气流中断,那么建筑设备在冷藏交换中的能源消耗新鲜空气将大大减少。

2在建筑空间中分析风压与热压通风

2.1风压通风与建筑形体空间的关系

风压是指气流受阻时产生的静压。当风吹到建筑物表面时,气流被建筑物表面阻挡,并且迎风面上的静压增加以产生正压区。气流然后绕过建筑物的侧面和背面,在此区域产生负压差。除了温差和风力的影响外,风压差与建筑物的空间形态有关。因此,合理设计建筑空间是有效组织空气压力通风的重要措施。

2.2热压通风与建筑形体空间的关系

室内和室外空气温度差异导致热压。由于建筑物内部和外部的温度差异,房间内外的空气密度不同,建筑物外墙垂直方向存在压力梯度。如果室内温度高于室外,则建筑物上部的压力较高,下部的压力较低。此时,空气通过下部通风口进入并从顶部排出。当室内温度低于室外时,情况正好相反。热风通风的效果取决于气流路径(即进风口与出风口之间的垂直距离与温差的乘积),因此上述两个因素的设计将直接影响热效率-建筑师可以使用烟囱通风塔天井中庭等空腔形式,尽可能增加垂直风道的距离,为自然通风提供有利条件。部分使用玻璃幕墙,使用的太阳辐射加热腔体空气,使室内空气温差较大,更有利于热压通风效果的发挥。另外,气流通道的横截面形状也会对热压产生影响:如果将空气流道的横截面设计为漏斗形,则根据热力学第二定律,热量从高温传递到低温,在冷杉那么漏斗空间内的热传导也符合从下部到上部的规律,即漏斗的作用会影响热空气的上升,并且会有效地增加热量的上升和扩散的影响。

3利用建筑剖面对自然通风的影响提出优化设计的策略

3.1在建筑正压风区与受晒区域设置腔体式维护结构

维护结构是建筑物中最大的表面区域,与外界直接接触。因此,从室外自然环境获取能量也是最容易的,如热能和风能。建筑师可以在维护结构中采用空腔结构设计,将这些能量转化为建筑物内的室内空气流动,促进室内新风的流通。利用热量促进通风的空腔结构通常设计在建筑物的阳光照射区域,以便它能够提供足够的热量来加热空腔中的空气。空腔内为双层夹层结构,玻璃外壁可以穿过太阳,内壁采用蓄热材料,内外壁之间有一定间隙,分别与外界和内部开口,内壁达到相当高温,内外坩埚之间温差较大,导致内外壁自然对流,与外界形成循环,促进室内自然通风。这种空腔通风技术的优点表现在其自我调节:在空腔中,可以设置百叶窗。太阳的辐射热可以通过百叶窗的旋转来控制,以调节通风空气的量。

3.2利用屋顶造型导流实现室内通风

现代建筑的形状是多变的,屋顶的形状往往与建筑物周围气流的变化密切相关。下层和多层建筑屋顶的风压高于建筑物下部的风压,并且在该高度区域内的空气紊流较小。因此,屋顶可以利用形状来引导风并形成风压差。建筑物内部新鲜空气的交换提供了动力。风对建筑物施加的力可以简单地分解为水平阻力和垂直升力。风压的使用通常基于使用水平阻力来设计组织的通风。例如,当倾斜的屋顶上吹出空气的正面时,角落会产生负压以产生巨大的吸力,这将在骑行中起作用。

4结语

综上所述,目前低能耗的通风模式受到了国内外建筑师的关注,并已在许多已完成的项目中得到应用。它不仅让人感受到舒适的建筑环境,而且也是生态建筑节能环保的重要设计策略。

参考文献

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作者:岳宏阳 单位:重钢西昌矿业有限公司