6. 2. 1 利用自然通風(fēng)的建筑在設(shè)計時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
      1 利用穿堂風(fēng)進(jìn)行自然通風(fēng)的建筑，其迎風(fēng)面與夏季最多風(fēng)向宜成60°～90°角，且不應(yīng)小于45°，同時應(yīng)考慮可利用的春秋季風(fēng)向以充分利用自然通風(fēng)；
      2 建筑群平面布置應(yīng)重視有利自然通風(fēng)因素，如優(yōu)先考慮錯列式、斜列式等布置形式。
6.2.2自然通風(fēng)應(yīng)采用阻力系數(shù)小、噪聲低、易于操作和維修的進(jìn)排風(fēng)口或窗扇。嚴(yán)寒寒冷地區(qū)的進(jìn)排風(fēng)口還應(yīng)考慮保溫措施。
6.2.3夏季自然通風(fēng)用的進(jìn)風(fēng)口，其下緣距室內(nèi)地面的高度不宜大于1．2m。自然通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口應(yīng)遠(yuǎn)離污染源3m以上；冬季自然通風(fēng)用的進(jìn)風(fēng)口，當(dāng)其下緣距室內(nèi)地面的高度小于4m時，宜采取防止冷風(fēng)吹向人員活動區(qū)的措施。
6.2.4采用自然通風(fēng)的生活、工作的房間的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的5％；廚房的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的10％，并不得小于0.60m²。
6.2.5自然通風(fēng)設(shè)計時，宜對建筑進(jìn)行自然通風(fēng)潛力分析，依據(jù)氣候條件確定自然通風(fēng)策略并優(yōu)化建筑設(shè)計。
6.2.6采用自然通風(fēng)的建筑，自然通風(fēng)量的計算應(yīng)同時考慮熱壓以及風(fēng)壓的作用。
6.2.7熱壓作用的通風(fēng)量，宜按下列方法確定：
      1 室內(nèi)發(fā)熱量較均勻、空間形式較簡單的單層大空間建筑，可采用簡化計算方法確定；
      2 住宅和辦公建筑中，考慮多個房間之間或多個樓層之間的通風(fēng)，可采用多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行計算；
      3 建筑體形復(fù)雜或室內(nèi)發(fā)熱量明顯不均的建筑，可按計算流體動力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬方法確定。
6.2.8風(fēng)壓作用的通風(fēng)量，宜按下列原則確定：
      1 分別計算過渡季及夏季的自然通風(fēng)量，并按其最小值確定；
      2 室外風(fēng)向按計算季節(jié)中的當(dāng)?shù)厥彝庾疃囡L(fēng)向確定；
      3 室外風(fēng)速按基準(zhǔn)高度室外最多風(fēng)向的平均風(fēng)速確定。當(dāng)采用計算流體動力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬時，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐匦螚l件及其梯度風(fēng)、遮擋物的影響；
      4 僅當(dāng)建筑迎風(fēng)面與計算季節(jié)的最多風(fēng)向成45°～90°角時，該面上的外窗或有效開口利用面積可作為進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行計算。
6.2.9宜結(jié)合建筑設(shè)計，合理利用被動式通風(fēng)技術(shù)強(qiáng)化自然通風(fēng)。被動通風(fēng)可采用下列方式：
      1 當(dāng)常規(guī)自然通風(fēng)系統(tǒng)不能提供足夠風(fēng)量時，可采用捕風(fēng)裝置加強(qiáng)自然通風(fēng)；
      2 當(dāng)采用常規(guī)自然通風(fēng)難以排除建筑內(nèi)的余熱、余濕或污染物時，可采用屋頂無動力風(fēng)帽裝置，無動力風(fēng)帽的接口直徑宜與其連接的風(fēng)管管徑相同；
      3 當(dāng)建筑物利用風(fēng)壓有局限或熱壓不足時，可采用太陽能誘導(dǎo)等通風(fēng)方式。
 

條文說明

6.2自然通風(fēng)
6.2.1建筑及其周圍微環(huán)境優(yōu)化設(shè)計要求。
    利用自然通風(fēng)的建筑，在設(shè)計時宜利用CFD數(shù)值模擬(另見6.2.7條文說明)方法，對建筑周圍微環(huán)境進(jìn)行預(yù)測，使建筑物的平面設(shè)計有利于自然通風(fēng)。
      1 建筑的朝向要求。在設(shè)計自然通風(fēng)的建筑時，應(yīng)考慮建筑周圍微環(huán)境條件。某些地區(qū)室外通風(fēng)計算溫度較高，因?yàn)槭覝氐南拗?，熱壓作用就會有所減小。為此，在確定該地區(qū)大空間高溫建筑的朝向時，應(yīng)考慮利用夏季最多風(fēng)向來增加自然通風(fēng)的風(fēng)壓作用或?qū)ㄖ纬纱┨蔑L(fēng)。因此要求建筑的迎風(fēng)面與最多風(fēng)向成60°～90°角。同時，因春秋季往往時間較長，應(yīng)充分利用春秋季自然通風(fēng)。
      2 建筑平面布置要求。錯列式、斜列式平面布置形式相比行列式、周邊式平面布置形式等有利于自然通風(fēng)。
6.2.2自然通風(fēng)進(jìn)排風(fēng)口或窗扇的選擇。
    為了提高自然通風(fēng)的效果，應(yīng)采用流量系數(shù)較大的進(jìn)排風(fēng)口或窗扇，如在工程設(shè)計中常采用的性能較好的門、洞、平開窗、上懸窗、中懸窗及隔板或垂直轉(zhuǎn)動窗、板等。
    供自然通風(fēng)用的進(jìn)排風(fēng)口或窗扇，一般隨季節(jié)的變換要進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于不便于人員開關(guān)或需要經(jīng)常調(diào)節(jié)的進(jìn)排風(fēng)口或窗扇，應(yīng)考慮設(shè)置機(jī)械開關(guān)裝置，否則自然通風(fēng)效果將不能達(dá)到設(shè)計要求?？傊?，設(shè)計或選用的機(jī)械開關(guān)裝置，應(yīng)便于維護(hù)管理并能防止銹蝕失靈，且有足夠的構(gòu)件強(qiáng)度。
    嚴(yán)寒寒冷地區(qū)的自然通風(fēng)進(jìn)排風(fēng)口，不使用期間應(yīng)可有效關(guān)閉并具有良好的保溫性能。
6.2.3進(jìn)風(fēng)口的位置。
    夏季由于室內(nèi)外形成的熱壓小，為保證足夠的進(jìn)風(fēng)量，消除余熱、提高通風(fēng)效率，應(yīng)使室外新鮮空氣直接進(jìn)入人員活動區(qū)。自然進(jìn)風(fēng)口的位置應(yīng)盡可能低。參考國內(nèi)外有關(guān)資料，本條將夏季自然通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口的下緣距室內(nèi)地坪的上限定為1.2m。參考美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)，自然通風(fēng)口應(yīng)遠(yuǎn)離已知的污染源，如煙囪、排風(fēng)口、排風(fēng)罩等3m以上。冬季為防止冷空氣吹向人員活動區(qū)，進(jìn)風(fēng)口下緣不宜低于4m，冷空氣經(jīng)上部側(cè)窗進(jìn)入，當(dāng)其下降至工作地點(diǎn)時，已經(jīng)過了一段混合加熱過程，這樣就不致使工作區(qū)過冷。如進(jìn)風(fēng)口下緣低于4m，則應(yīng)采取防止冷風(fēng)吹向人員活動區(qū)的措施。
6.2.4自然通風(fēng)房間通風(fēng)開口的要求。
    目前國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中對此規(guī)定大體一致，但具體數(shù)值有所不同。國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑設(shè)計通則》GB 50352-2005第7.2.2條：生活、工作的房間的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的1／20；廚房的通風(fēng)開口有效面積不應(yīng)小于該房間地板面積的1／10，并不得小于0.60m²。美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62.1也有類似規(guī)定，即自然通風(fēng)房間可開啟外窗凈面積不得小于房間地板面積的4％，建筑內(nèi)區(qū)房間若通過鄰接房間進(jìn)行自然通風(fēng)，其通風(fēng)開口面積應(yīng)大于該房間凈面積的8％，且不應(yīng)小于2．3m²。
6.2.5自然通風(fēng)策略確定。
    在確定自然通風(fēng)方案之前，必須收集目標(biāo)地區(qū)的氣象參數(shù)，進(jìn)行氣候潛力分析。自然通風(fēng)潛力指僅依靠自然通風(fēng)就可滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)及熱舒適要求的潛力?，F(xiàn)有的自然通風(fēng)潛力分析方法主要有經(jīng)驗(yàn)分析法、多標(biāo)準(zhǔn)評估法、氣候適應(yīng)性評估法及有效壓差分析法等。然后，根據(jù)潛力可定出相應(yīng)的氣候策略，即風(fēng)壓、熱壓的選擇及相應(yīng)的措施。
    因?yàn)?8℃以上的空氣難以降溫至舒適范圍，室外風(fēng)速3．0m／s會引起紙張飛揚(yáng)，所以對于室內(nèi)無大功率熱源的建筑，“風(fēng)壓通風(fēng)”的通風(fēng)利用條件宜采取氣溫20℃～28℃，風(fēng)速0.1m／s～3.0m／s，濕度40％～90％的范圍。由于12℃以下室外氣流難以直接利用，“熱壓通風(fēng)”的通風(fēng)條件宜設(shè)定為氣溫12℃～20℃，風(fēng)速0～3.0m／s，濕度不設(shè)限。
    根據(jù)我國氣候區(qū)域特點(diǎn)，中緯度的溫暖氣候區(qū)、溫和氣候區(qū)、寒冷地區(qū)，更適合采用中庭、通風(fēng)塔等熱壓通風(fēng)設(shè)計，而熱濕氣候區(qū)、干熱地區(qū)更適合采用穿堂風(fēng)等風(fēng)壓通風(fēng)設(shè)計。
6.2.6風(fēng)壓與熱壓是形成自然通風(fēng)的兩種動力方式。
    風(fēng)壓是空氣流動受到阻擋時產(chǎn)生的靜壓，其作用效果與建筑物的形狀等有關(guān)；熱壓是氣溫不同產(chǎn)生的壓力差，它會使室內(nèi)熱空氣上升逸散到室外；建筑物的通風(fēng)效果往往是這兩種方式綜合作用的結(jié)果，均應(yīng)考慮。若建筑層數(shù)較少，高度較低，考慮建筑周圍風(fēng)速通常較小且不穩(wěn)定，可不考慮風(fēng)壓作用。
    同時考慮熱壓及風(fēng)壓作用的自然通風(fēng)量，宜按計算流體動力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬(另見6．2．7條文說明)方法確定。
6.2.7熱壓通風(fēng)的計算。
    熱壓通風(fēng)的簡化計算方法如下：

式中：G——熱壓作用的通風(fēng)量（kg/h）；
            Q——室內(nèi)的全部余熱（kW）；
             c——空氣比熱[1.01kJ/（kg•K）]；
           ——排風(fēng)溫度（℃）；
          ——夏季通風(fēng)室外計算溫度（℃）。
   以上計算方法是在下列簡化條件下進(jìn)行的：
     1)空氣在流動過程中是穩(wěn)定的；
     2)整個房間的空氣溫度等于房間的平均溫度；
     3)房間內(nèi)空氣流動的路途上，沒有任何障礙物；
     4)只考慮進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的空氣量。
    多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法是從宏觀角度對建筑通風(fēng)進(jìn)行分析，把整個建筑物作為系統(tǒng)，其中每個房間作為一個區(qū)(或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))，認(rèn)為各個區(qū)內(nèi)空氣具有恒定的溫度、壓力和污染物濃度，利用質(zhì)量、能量守恒等方程計算風(fēng)壓和熱壓作用下通風(fēng)量，常用軟件有COMIS、CONTAM、BREEZE、NatVent、PASSPORT Plus及AIOLOS等。
    相對于網(wǎng)絡(luò)法，CFD模擬是從微觀角度，針對某一區(qū)域或房間，利用質(zhì)量、能量及動量守恒等基本方程對流場模型求解，分析空氣流動狀況，常用軟件有FLUENT、AirPak、PHOENICS及STAR-CD等。
6.2.8風(fēng)壓作用的通風(fēng)量確定原則。
    建筑物周圍的風(fēng)壓分布與該建筑的幾何形狀和室外風(fēng)向有關(guān)。風(fēng)向一定時，建筑物外圍結(jié)構(gòu)上某一點(diǎn)的風(fēng)壓值p_f也可根據(jù)下式計算：

式中：——風(fēng)壓（Pa）；
           ——空氣動力系數(shù)；
           ——室外空氣流速（m/s）；
            ——室外空氣密度（kg/m³）。
此外，從地球表面到約500m～1000m高的空氣層為大氣邊界層，其厚度主要取決于地表的粗糙度，不同地區(qū)因地形特征不同，使得地表的相糙度不同，因此邊界層厚度不同，在平原地區(qū)邊界層薄，在城市和山區(qū)邊界層厚。邊界層內(nèi)部風(fēng)速沿垂直方向存在梯度，即梯度風(fēng)，其形成的原因是下墊面對氣流的摩擦作用。在摩擦力作用下，貼近地面處的風(fēng)速接近零，沿高度方向因地面摩擦力的作用越來越小而風(fēng)速遞增，到達(dá)—定高度之后風(fēng)速將達(dá)到最大值而不再增加，該高度成為邊界層高度。由于大氣邊界層及梯度風(fēng)作用對室外空氣流場的影響非常顯著，因而在進(jìn)行計算流體動力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬時，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境的影響，以建立更合理的邊界條件。
    通常室外風(fēng)速按基準(zhǔn)高度室外最多風(fēng)向的平均風(fēng)速確定。所謂基準(zhǔn)高度是指氣象學(xué)中觀測地面風(fēng)向和風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)高度。該高度的確定，既要能反映本地區(qū)較大范圍內(nèi)的氣象特點(diǎn)，避免局部地形和環(huán)境的影響，又要考慮到觀測的可操作性。《地面氣象觀測規(guī)范 第7部分：風(fēng)向和風(fēng)速觀測》QX／T 51-2007中規(guī)定，該高度應(yīng)距地面10m。
6.2.9自然通風(fēng)強(qiáng)化措施。
      1 捕風(fēng)裝置是一種自然風(fēng)捕集裝置，是利用對自然風(fēng)的阻擋在捕風(fēng)裝置迎風(fēng)面形成正壓、背風(fēng)面形成負(fù)壓，與室內(nèi)的壓力形成一定的壓力梯度，將新鮮空氣引入室內(nèi)，并將室內(nèi)的渾濁空氣抽吸出來，從而加強(qiáng)自然通風(fēng)換氣的能力。為保持捕風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效果，捕風(fēng)裝置內(nèi)部用隔板將其分為兩個或四個垂直風(fēng)道，每個風(fēng)道隨外界風(fēng)向改變輪流充當(dāng)送風(fēng)口或排風(fēng)口。捕風(fēng)裝置可以適用于大部分的氣候條件，即使在風(fēng)速比較小的情況下也可以成功地將大部分經(jīng)過捕風(fēng)裝置的自然風(fēng)導(dǎo)入室內(nèi)。捕風(fēng)裝置一般安裝在建筑物的頂部，其通風(fēng)口位于建筑上部2m～20m的位置，四個風(fēng)道捕風(fēng)裝置的原理如圖3所示。

圖3捕風(fēng)裝置的一般結(jié)構(gòu)形式和通風(fēng)原理圖

  2 無動力風(fēng)帽是通過自身葉輪的旋轉(zhuǎn)，將任何平行方向的空氣流動，加速并轉(zhuǎn)變?yōu)橛上露洗怪钡目諝饬鲃樱瑥亩鴮⑾路浇ㄖ飪?nèi)的污濁氣體吸上來并排出，以提高室內(nèi)通風(fēng)換氣效果的一種裝置。該裝置不需要電力驅(qū)動，可長期運(yùn)轉(zhuǎn)且噪聲較低，在國外已使用多年，在國內(nèi)也開始大量使用。
      3 太陽能誘導(dǎo)通風(fēng)方式依靠太陽輻射給建筑結(jié)構(gòu)的一部分加熱，從而產(chǎn)生大的溫差，比傳統(tǒng)的由內(nèi)外溫差引起流動的浮升力驅(qū)動的策略獲得更大的風(fēng)量，從而能夠更有效地實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。典型的三類太陽能誘導(dǎo)方式為：特倫布(Trombe)墻、太陽能煙囪、太陽能屋頂。