導(dǎo)語(yǔ)：風(fēng)與建筑節(jié)能綜述一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

地球大氣中各處接收到的太陽(yáng)輻射能和放出的長(zhǎng)波輻射能是不同的，因此，空氣在大氣中各處的溫度也不同，這就造成了氣壓的差別。大氣總是由氣壓高的地方向氣壓低的地方流動(dòng)，而水平方向的大氣流動(dòng)就形成了風(fēng)。風(fēng)能就是空氣的動(dòng)能，風(fēng)能的大小決定于風(fēng)速和空氣的密度。利用風(fēng)促進(jìn)室內(nèi)通風(fēng)換氣和風(fēng)力發(fā)電是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的主要方法。

1朝向設(shè)計(jì)

建筑朝向設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。建筑朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開(kāi)主導(dǎo)風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽(yáng)輻射。水平通風(fēng)就是通常所說(shuō)的“穿堂風(fēng)”。水平通風(fēng)是建筑在迎風(fēng)面和背風(fēng)面的空氣壓力差產(chǎn)生的內(nèi)部空氣流動(dòng)，夏季它可以降低建筑外表面溫度，促進(jìn)室內(nèi)氣流循環(huán)，改善室內(nèi)熱環(huán)境，滿足人體舒適度，減少空調(diào)使用時(shí)間，節(jié)約能源。中國(guó)建筑氣候區(qū)由嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)組成。嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)在建筑朝向選擇上要避開(kāi)冬季主導(dǎo)風(fēng)向，避免建筑內(nèi)部熱量的損失，提高能源利用效率。夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)在建筑朝向選擇上要盡量與夏季主導(dǎo)風(fēng)向垂直，并且在內(nèi)部空間設(shè)計(jì)通暢的通風(fēng)路徑，利用自然風(fēng)降低溫度，改善室內(nèi)熱環(huán)境。合理的城市規(guī)劃能巧妙地利用風(fēng)為城市營(yíng)造舒適的居住環(huán)境。位于美國(guó)南卡羅來(lái)納州的Ashley和Cooper河之間半島上的城市查爾斯頓市(見(jiàn)圖1)，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)為了利用涼爽的西北向夏季風(fēng)，將街道東西向排列，從城市河岸的一側(cè)一直延伸到另一側(cè)，從而把風(fēng)引入城市，讓整個(gè)城市擁有一個(gè)清涼的夏季。合理的小區(qū)規(guī)劃對(duì)居住建筑的節(jié)能也非常重要。南京聚福園小區(qū)內(nèi)的建筑全為南北朝向，住宅建筑長(zhǎng)軸和夏季東南風(fēng)成30°～45°夾角，南部樓棟以3個(gè)單元、兩個(gè)單元拼接并且結(jié)合消防間距留出8～20m距離，形成樓棟風(fēng)道，有利于夏季東南風(fēng)暢通，并阻擋冬季東北風(fēng)，從建筑朝向設(shè)計(jì)上為建筑節(jié)能提供了有利條件(見(jiàn)圖2)。

2空間設(shè)計(jì)

自然通風(fēng)的效果與空間設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。通過(guò)模型試驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)不同平面形狀上的空氣流動(dòng)線路是不同的，風(fēng)向也是其中關(guān)鍵的因素。在平面上，進(jìn)出風(fēng)口的位置關(guān)系影響著空氣流動(dòng)線路?？諝饬鲃?dòng)線路上的隔斷墻、家具等因素也會(huì)影響通風(fēng)效果。建筑平面設(shè)計(jì)中使空氣流動(dòng)線路暢通是改善自然通風(fēng)效果，減少空調(diào)耗能的重要手段。在建筑剖面設(shè)計(jì)上，將進(jìn)風(fēng)口放在較低的位置，把出風(fēng)口放在較高的位置，可以更好地改善室內(nèi)熱環(huán)境。增大出風(fēng)口面積也比增大進(jìn)風(fēng)口面積更有利于通風(fēng)。在建筑空間內(nèi)部提高頂棚高度，形成上下貫通空間，在頂部設(shè)置出風(fēng)口，讓上升和滯留在室內(nèi)上部的熱氣順暢排出，可節(jié)約機(jī)械排風(fēng)所耗能源。為了促進(jìn)氣流上升，通過(guò)設(shè)置太陽(yáng)能煙囪也可以實(shí)現(xiàn)高效的低能耗通風(fēng)(見(jiàn)圖3)。圖3太陽(yáng)能煙囪示意圖由諾曼•福斯特爵士1994年擔(dān)綱設(shè)計(jì)的德意志商業(yè)銀行總部大樓于1997年竣工。這座53層、高298.74m的三角形高塔是世界上第一座高層生態(tài)建筑，也是目前歐洲最高的一棟超高層辦公樓。福斯特設(shè)計(jì)了一個(gè)三角形平面，電梯井、樓梯井直達(dá)頂層，三面圍繞的49層通風(fēng)大廳成為塔樓的中心，13個(gè)3層高的花園盤旋環(huán)繞在大廳周圍。三角形平面把辦公區(qū)分成3個(gè)部分，各部分既有適宜管理的尺度，又有足夠的進(jìn)深使周圍的專用辦公室能面對(duì)一個(gè)隨意的內(nèi)部空間，提供一種沒(méi)有嚴(yán)格等級(jí)劃分，能促進(jìn)相互交流的辦公氛圍?；▓@提供了日常交往的場(chǎng)所，在此能看到其他樓層上的人，這種設(shè)計(jì)方法旨在消除人們之間的心理隔閡。盡管花園和大廳增加了建筑物的空間，但這樣的建筑外形可使陽(yáng)光最大限度地進(jìn)入建筑內(nèi)部，使內(nèi)部的辦公室直接得到陽(yáng)光，獲得最好的景觀，并結(jié)合自然對(duì)流與中央筒體的“煙囪效應(yīng)”，使大廈具有良好的自然通風(fēng)(見(jiàn)圖4)。

3地面設(shè)計(jì)

建筑地面設(shè)計(jì)中利用風(fēng)來(lái)提高居住舒適度，節(jié)約能源的做法是高溫高濕地區(qū)的架空地面設(shè)計(jì)。在夏熱冬暖地區(qū)，夏季通常既炎熱又潮濕，通過(guò)架空地面設(shè)計(jì)，避免地面下的蓄熱和濕氣的滯留，促進(jìn)通風(fēng)，達(dá)到室內(nèi)環(huán)境的舒適。有些建筑將一層架空，形成外部活動(dòng)場(chǎng)所，既豐富了地面公共空間的功能，又解決了上部室內(nèi)空間的濕熱問(wèn)題，是建筑設(shè)計(jì)利用風(fēng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境舒適的綠色環(huán)保方法。

4墻體設(shè)計(jì)

建筑墻體的防風(fēng)和引風(fēng)設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的兩個(gè)方面。在寒冷地區(qū)，提高墻體密閉性，防止寒風(fēng)侵入，可以節(jié)約采暖能源。在炎熱地區(qū)，設(shè)置雙層墻體，讓空氣在墻的空隙中流動(dòng)，冷卻室內(nèi)空間，可以節(jié)約制冷能源。在一些建筑設(shè)計(jì)中，透空墻體的設(shè)置，將室內(nèi)空間需要的風(fēng)引入室內(nèi)，同時(shí)也不會(huì)失去其室內(nèi)私密性。而更積極的建筑設(shè)計(jì)手法是設(shè)置導(dǎo)風(fēng)墻，引風(fēng)入室，并且安裝可控百葉板控制風(fēng)量，主動(dòng)利用風(fēng)能，滿足室內(nèi)環(huán)境使用要求。新近落成的諾基亞綠色大樓位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)東部，占地面積70000多m2，集諾基亞大中國(guó)區(qū)總部、產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)于一身，有近2000名員工在此辦公。大樓從設(shè)計(jì)階段就嚴(yán)格遵循美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)制訂的“綠色建筑評(píng)估體系”標(biāo)準(zhǔn)，采用了“會(huì)呼吸的玻璃幕墻”等30多項(xiàng)獨(dú)具匠心的環(huán)保設(shè)計(jì)。大樓外墻是由中空的雙層玻璃墻構(gòu)成，配合中央空調(diào)讓室內(nèi)溫度不受室外溫度變化的影響，僅此一項(xiàng)即減少大樓能耗14%(見(jiàn)圖5)。

5窗戶設(shè)計(jì)

窗戶是風(fēng)的進(jìn)出口，通過(guò)窗戶的設(shè)計(jì)可以獲得良好的自然通風(fēng)效果，節(jié)約能源。窗戶周邊的挑檐和側(cè)墻能起到固定式風(fēng)斗的作用，可有效地將風(fēng)引入室內(nèi)。立軸旋轉(zhuǎn)窗是活動(dòng)式的誘導(dǎo)風(fēng)向裝置，它可以根據(jù)室外不同的風(fēng)向，調(diào)整窗的旋轉(zhuǎn)角度，將風(fēng)引入室內(nèi)。窗戶尺寸對(duì)氣流速度和氣流流場(chǎng)有很大影響。合理選擇進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的尺寸，可以控制氣流速度和氣流流場(chǎng)。將窗戶開(kāi)口設(shè)計(jì)成可逐漸增加開(kāi)口面積的徐變裝置，可以根據(jù)不同的室內(nèi)外條件調(diào)節(jié)進(jìn)出風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)最佳通風(fēng)狀態(tài)(見(jiàn)圖6)。提高窗戶的氣密性，可以使窗戶在完全關(guān)閉狀態(tài)下杜絕縫隙風(fēng)的進(jìn)入。經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的窗戶也為建筑節(jié)能提供了有利條件。比如，進(jìn)氣通風(fēng)窗(見(jiàn)圖7)讓通風(fēng)的空氣經(jīng)過(guò)窗戶的玻璃夾層，讓建筑逸出的熱量或冷量來(lái)加熱或冷卻入室空氣，減少能耗。這種節(jié)能方式被用于芬蘭的帕米歐肺結(jié)核療養(yǎng)院，通過(guò)玻璃的熱損失被用來(lái)加熱入室的空氣。

6屋頂設(shè)計(jì)

采風(fēng)設(shè)計(jì)是建筑屋頂設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。采集到室內(nèi)空間需要的空氣流是實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)和節(jié)約能源的關(guān)鍵。通過(guò)屋脊采風(fēng)是積極主動(dòng)地通過(guò)屋脊形狀的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出屋頂正壓和負(fù)壓的合理分布，在正壓部位設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，引導(dǎo)空氣進(jìn)入室內(nèi)(見(jiàn)圖8)。在主導(dǎo)風(fēng)向固定的地區(qū)，可設(shè)置固定的采風(fēng)口，在風(fēng)向不固定的地區(qū)，可以多方向設(shè)置采風(fēng)口。屋檐部分是局部風(fēng)壓很大的地方，可以設(shè)置通向室內(nèi)的風(fēng)道，有效利用此處的風(fēng)來(lái)改善室內(nèi)的環(huán)境，減少能源消耗。

7風(fēng)力發(fā)電

建筑設(shè)計(jì)中采用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)能資源豐富的我國(guó)是非常好的綠色建筑設(shè)計(jì)方法。我國(guó)的陸地風(fēng)能資源總儲(chǔ)量在10m高度層約有32.26億kW，可供開(kāi)發(fā)利用的約占16%，相當(dāng)于1996年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總量，與可開(kāi)發(fā)的水電裝機(jī)容量為同一量級(jí)，各省份風(fēng)能資源實(shí)際可開(kāi)發(fā)量均超過(guò)百萬(wàn)千瓦。風(fēng)力發(fā)電的最大問(wèn)題是其不穩(wěn)定性，解決這個(gè)問(wèn)題可以采取的方法有：與電網(wǎng)相連，采用大型蓄電池，采用“風(fēng)力—光伏”互補(bǔ)系統(tǒng)，采用“風(fēng)力—柴油機(jī)”互補(bǔ)系統(tǒng)。風(fēng)輪機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的立方成正比，因而風(fēng)力發(fā)電機(jī)常常被安裝在屋頂上，建筑師必須考慮工業(yè)產(chǎn)品的風(fēng)輪機(jī)與建筑造型的協(xié)調(diào)問(wèn)題。將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)塔納入到統(tǒng)一的建筑設(shè)計(jì)中是協(xié)調(diào)二者關(guān)系的可行方法。將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的桿軸尺度、葉片數(shù)量和翼展形狀作為造型元素，參與到整個(gè)建筑造型的組合中來(lái)，可以創(chuàng)造出美觀的風(fēng)力發(fā)電建筑物。

8結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，人均能源資源相對(duì)貧乏，建設(shè)節(jié)能建筑是保證國(guó)家能源安全的重要途徑。利用風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，是建筑師可行的設(shè)計(jì)理念，也是建筑師必備的設(shè)計(jì)技能。在建筑設(shè)計(jì)中利用好風(fēng)，將有助于一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑時(shí)代的到來(lái)。