Grundsätzlich kann die für Gebäude anwendbare natürliche Belüftung in zwei Typen unterteilt werden: Winddrucklüftung und thermische Auftriebslüftung. Beide Arten von natürlicher Belüftung werden durch natürliche Luftdruckunterschiede verursacht, und unterschiedliche architektonische Designs sind erforderlich, um die Wirksamkeit dieser beiden natürlichen Belüftungsmethoden zu maximieren.
1. Winddrucklüftung
Wenn der Wind auf die Vorderseite des Gebäudes bläst, entsteht auf der windabgewandten Seite aufgrund der Behinderung der Gebäudeoberfläche ein positiver Druckbereich. Nachdem der Luftstrom abgelenkt ist, umgeht er die Seiten und das Dach des Gebäudes, und auf diesen Seiten und hinten entsteht ein negativer Druckbereich. Die Winddrucklüftung nutzt den Druckunterschied zwischen der windabgewandten und der leewärtigen Seite des Gebäudes, um die natürliche Belüftung des Gebäudes zu erreichen.
2. Thermische Auftriebslüftung
Aufgrund der Instabilität des natürlichen Windes oder aufgrund des Einflusses umliegender hoher Gebäude und Vegetation und unzureichender Fensterfläche des Gebäudes sollte das Prinzip der thermischen Auftriebslüftung in Betracht gezogen werden, um die Belüftung zu beschleunigen. Das Prinzip der thermischen Auftriebslüftung besagt, dass warme Luft aufsteigt und über die Abluftöffnungen auf der Oberseite des Gebäudes abgeführt wird, während frische kalte Luft von außen über den Lufteinlass am Boden des Gebäudes in den Raum gelangt, wodurch ein unterbrechungsfreier Luftstrom im Innenbereich entsteht. Das heißt, die Belüftung wird durch die Nutzung des Luftdichtungsunterschieds verursacht durch die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft und den Höhenunterschied zwischen Einlass und Auslass erreicht.
Bei der Verwendung des thermischen Auftriebslüftungsdesigns muss berücksichtigt werden, dass der Lufteinlass für den Luftstrom in einer niedrigen Position im Raum platziert werden sollte und der Luftauslass auf der anderen Seite des Raums gegenüber dem Lufteinlass und in einer hohen Position platziert werden sollte. Der vertikale Abstand zwischen Lufteinlass und Luftauslass sollte das Prinzip des thermischen Auftriebs voll ausnutzen und dabei Dachfenster oder Dachluken verwenden. Die thermische Auftriebslüftungsmethode ist nicht auf Windkraft angewiesen. Im windstillen Sommer kann der natürliche thermische Auftrieb dennoch einen relativ stabilen Luftstrom erzeugen. Da der thermische Auftriebseffekt nicht auf Winddruck und Windrichtung angewiesen ist, kann bei der Einstellung des Lufteinlasses eine größere Autonomie bestehen.
Die Form des Gebäudes kann Winddruck erzeugen und so effektiv den Luftstrom durch den Öffnungsteil des Gebäudes antreiben. Natürlich gibt es viele andere Überlegungen für das Gebäudelüftungsdesign. In den Designrichtlinien vieler Bauvorschriften werden in der Regel folgende Vorschläge gemacht:
1. Ausrichtung und Standort des Gebäudes: Wenn die Lüftungskapazität auf das Maximum eingestellt werden muss, sollte ein windiger Standort für das Gebäude ausgewählt werden, und bei der Gestaltung der Ausrichtung des Gebäudes sollte die windabgewandte Wand so gestaltet werden, dass sie senkrecht zur lokalen Sommerwindrichtung steht
2. Form und Größe des Gebäudes: Gebäude, die natürliche Lüftung nutzen, dürfen nicht zu tief gestaltet werden, da es sonst schwierig wird, Frischluft in jeden Teil des Gebäudes zu bringen
3. Weitere Überlegungen: Art und Verwendung von Fenstern, Art, Form und Größe von Öffnungen; Konstruktionsmethoden und -details; externe Elemente; Überlegungen zur Stadtplanung
Bei der Gestaltung der natürlichen Belüftung sollten die Designkonzepte der beiden oben genannten Belüftungsmethoden, windgetrieben und thermischer Auftrieb, voll ausgenutzt werden. Überlegungen bei der Gestaltung umfassen:
1. Reduzieren Sie Lufteinlasshindernisse von außen (wie Pflanzen oder Standhindernisse) oder von innen (wie Möbel und Innenwände), um die Luftzirkulation zu erhöhen
2. Der Lufteinlass und Luftauslass des Raums sollten im gegensätzlichen Druckbereich des Raums platziert werden, einschließlich Öffnungen an der windabgewandten Wand und der leewärtigen Wand oder Öffnungen an der windabgewandten Wand und dem Dach
3. Alle Räume sollten einen Lufteinlass und einen Luftauslass haben, und mindestens eine der Öffnungen sollte mit einem verstellbaren Fenster ausgestattet sein, um den Luftstrom zu kontrollieren. Der Lufteinlass sollte in einer niedrigen Position im Raum platziert werden; der Luftauslass sollte auf der anderen Seite gegenüber dem Lufteinlass und in einer höheren Position platziert werden
Um ein zuverlässigeres, kostengünstigeres und energieeffizienteres Lüftungssystem zu bauen, müssen wir die Grenzen des Gebäudes klar verstehen und die verschiedenen oben genannten Designstrategien nutzen, um sie in das Gebäudedesign zu integrieren. Gebäudegrenzen umfassen die folgenden Aspekte: Gebäudetyp, lokale Umgebung, Klima und Bauvorschriften. Basierend auf diesen Anforderungen können Designer die Größe von Ventilatoren, Gebäudeöffnungen und Lüftungskanälen bestimmen.
1. Gebäudetyp: Zweck des Gebäudes, vorgeschlagene Ausrichtung und Erscheinungsbild des Gebäudes sowie Größe und Lage der Fenster.
2. Lokale Umgebung: die übliche lokale Windrichtung, Luftqualität und die Strukturen rund um das vorgeschlagene Gebäude
3. Klima: lokale Temperatur und Luftfeuchtigkeit
4. Bauvorschriften: lokale Regeln, Standards (wie ASHRAE-Standards) oder Richtlinien. Designrichtlinien geben im Allgemeinen spezifische Belüftungsanforderungen vor. Belüftungsanforderungen umfassen: maximal zulässige Konzentration von Luftschadstoffen, Wärmeerzeugungsrate und Luftaustauschrate usw.
