拔风井自然通风效果测试与评价研究

摘要：文章以拔风井自然通风的应用现状作为研究切入点，对上海某建筑拔风井自然通风进行测试与评价，以此总结出以拔风井的通风量和通风换气次数作为评价指标，并且对其检测方法进行了阐述，为评估拔风井自然通风的实际应用效果，提供可行性检测方法及可量化指标。

关键词：拔风井；自然通风效果；效果测试；效果评价；建筑工程；通风量 文献标识码：A

中图分类号：TU834 文章编号：1009-2374（2017）11-0229-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.115

随着科学技术的不断发展，人们为了提高居住环境质量广泛应用空调。虽然空调能够为人们提供冬暖夏凉的居住环境，但是其不仅消耗能源，而且还不利于室内空气的流动，影响人们的身体健康，因此迫于节能环保以及良好生活品质的要求，人们加强了对自然通风技术的研究与应用。利用自然通风是传统建筑防热的主要举措，并且在世界各地的建筑中得到广泛的应用。尤其是在湿热地区，经常会遇到建筑物设计开阔的窗户，采取架空建筑的方式，此种现象在南方地区更是普遍，其应用原理就是通过自然通风技术的应用达到生态节约的目的。

长期以来，建筑设计中有关自然通风的设计普遍采用的方法是基于定性分析的常规静态设计，即以城市的主导风向和风速为主要设计依据，采用简单流量平衡，估计建筑物内部空间在主导风向和风速下的静态空气流向和流量，从而定性地给出采用自然通风时的估计结果。目前，绿色建筑中自然通风的评价手段仍然是以模拟手段为主，无实际数据，无法对建筑的自然通风效果进行有效的评判，所以迫切需要研究出一套完整的建筑自然通风效果测试与评价方法。

1 拔风井自然通风的应用现状

1.1 中庭通风

中庭通风是当前建筑设计所采取的最常见的一种自然通风技术，一般建筑主要是通过设计平面较大的建筑形成中庭通风，例如法兰克福商业银行就是一个利用中庭进行自然通风的成功案例。该设计集中体现了中庭通风的原理，例如为了避免中庭内部形成过大的紊流，设计者将60层的建筑设计为每12层作为一个独立的单元进行自然通风的设计，通过计算该设计取得了良好的效果。

1.2 太阳能强化自然通风

太阳能属于新能源，利用太阳能实现自然通风具有广阔的发展空间，其主要工作原理就是利用太阳能转化为风能，一般建筑物采取安装加热采热构件的方式，使建筑物内部的空气上升，以此形成热压，引起空气流动，形成自然通风的效果，例如图1就是利用太阳能转化为自然通风的典型案例。在该建筑中通过在西侧设计太阳能通风口使得内部的空气上升，并且在井内形成负压，以此形成自然通风，并且通过自然通风将过道内的热量带走。

1.3 设置可捕捉风向的风帽强化自然通风

实践证明，良好的自然通风必须要依赖于良好的外部环境，然而基于自然风向的不稳定导致传统的单排风帽难以满足实际需要，因此针对该问题，科学家设计出利用导向器的导风原理，这样可以让导向器始终在风力的作用下处于下风口，以此达到自然通风的效果。

1.4 组合型强化自然通风

一般在建筑中为了达到更好的自然通风效果，一般建筑中往往采取组合型的设计为自然通风创造条件。例如蒙特福特大学女王楼的设计，就是通过大胆的设计，通过合理调整建筑的平面、剖面，在建筑物的房顶上设计相应的抽风烟囱，并且将其与教学楼内的其他教室相连接，这样通过增加近、排风口的高差，实现自然通风，达到良好的通风效果。

2 上海某大学建筑的拔风井自然通风的测试

上海某大学具有高大的中庭，该建筑总高度100m，地下1层，地上21层。中庭从地上1层开始，贯穿整个建筑。建筑采用玻璃幕墙结构，中庭的顶部为玻璃幕墙顶，其中玻璃顶的中部有部分可开启的天窗。

测试仪器：QDF-2型的热球式风速仪；哈尔滨工业大学建筑节能仪表研究所生产的BES-02型号的温湿度采集记录仪。

测试方案：测试时间在8月份，测试时刻为每天的9∶00～16∶00。在中庭内距地面的高度分别为2m、16m、30m、44m、58m、72m、86m和100m处布置8个温度测点，记录中庭内不同的逐时温湿度。同时在不受阳光直射通风良好的建筑室外布置1个温度测点，用于记录室外的逐时温湿度气象参数。

测点布置：

测试工况：通风天窗全开启。

测试结果：（1）通风天窗全开启时平均自然通风量：13855m3/h；（2）通风天窗全开启时最大自然通风量：21977m3/h。

该项目的评价指标有通风天窗全开启时平均自然通风量、通风天窗全开启时最大自然通风量，仅能够反映出拔风井的通风能力大小，不能够正确地反映拔风井自然通风对建筑的作用（效果），应该增加通风换气次数来反映其效果。通风天窗的打开角度应该为设计角度，风速仪不应该布置在通风天窗口，应该选取一个气流相对稳定的通风截面上。

3 拔风井通风效果评价指标

拔风井的通风效果指标包括：通风量和通风换气次数。

3.1 通风量

通风量的确定按照《建筑通风效果测试与评价标准》（JGJ/T 309-2013）对通风量的技术要求进行确定。

3.2 通风换气次数

通风换气次数确定按照《建筑通风效果测试与评价标准》（JGJ/T 309-2013）的技术要求。

3.3 拔风井通风效果检测方法

3.3.1 检测设备。（1）VT100型号的风速仪；（2）Testo610型号的数字温湿度计（手持式）；（3）174H型号的温湿度数据存储记录器。

3.3.2 检测条件要求。（1）拔风井所在功能区域的门和窗应处于全开启状态；（2）拔风井顶部开启扇应开启，百叶调成设计角度；（3）应選择在晴天进行检测，室外风速不超过3.3m/s。室外风速的大小对拔风井通风换气能力有比较大的影响，在室外风速超过3.3m/s的环境条件下，其检测结果不具代表性。

3.3.3 测点布置要求。（1）拔风井进风口风速测点布置，对于矩形拔风井，依据实际的拔风井尺寸，按照图3要求进行测点划分和布置；（2）拔风井进风口和排风口温度测点布置。在拔风井进风口和排风口处各布置一个温度记录仪，用来记录测试期间拔风井进、排风口风温。

3.3.4 测试过程。（1）先量取拔风井断面尺寸，长和宽；（2）开启门窗，拔风井开启扇，调整百叶位置到设计角度；（3）同时测量室内断面风速与拔风井进风口风速；（4）拔风井进、排风风口风温采用温度记录仪自动记录；（5）检测数据应每隔15min记录一次，不少于8次。

3.3.5 结果处理。

第一，通风量计算：

式中：

Q——拔风井自然通风量

Vave——风口平均风速

△T——设计的理论热压温差

Tout——测试期间实际的排风口平均温度

Tin——测试期间实际的进风口平均温度

第二，通风换气次数计算：

式中：

Q——拔风井自然通风量

V——拔风井作用的建筑体积

通风量可以准确地体现拔风井的通风能力，通风量越大则其通风能力越强，通过检测拔风井的通风量，可以对其通风能力进行直观的判定。

通风换气次数可以准确地体现拔风井的通风换气的效果，通风换气次数直接关系到建筑内的空气质量，通过计算其通风换气次数，可以对拔风井对建筑的作用进行有效的评价。

参考文献

[1] 吴利瑞，潘康康，陈步超.某建筑中庭自然通风效果测定[J].建筑热能通风空调，2011，30（1）.

[2] 吴耀华，宋德萱.生态建筑中的风井设计[J].同济大学学报（自然科学版），2008，36（5）.

[3] 程小军.自然通风在建筑设计中的应用[J].西部大开发（中旬），2010，（2）.

作者简介：陈精健（1984-），男，福建福州人，供职于上海市嘉定区建设工程质量检测中心有限公司，研究方向：工程检测。

（责任编辑：小 燕）