Básicamente, la ventilación natural que se puede aplicar a los edificios se puede dividir en dos tipos: ventilación por presión de viento y ventilación por flotación térmica. Ambos tipos de ventilación natural son causados por diferencias de presión de aire formadas naturalmente, y se requieren diseños arquitectónicos diferentes para maximizar la efectividad de estos dos métodos de ventilación natural.
1. Ventilación por presión de viento
Cuando el viento sopla hacia el frente del edificio, se genera un área de presión positiva en el lado de barlovento debido a la obstrucción de la superficie del edificio. Después de que el flujo de aire se desvía, rodea los lados y el techo del edificio, y se genera un área de presión negativa en estos lados y en la parte trasera. La ventilación por presión de viento utiliza la diferencia de presión entre los lados de barlovento y sotavento del edificio para lograr la ventilación natural del edificio.
2. Ventilación por flotación térmica
Debido a la inestabilidad del viento natural, o debido a la influencia de edificios altos y vegetación circundante y área de ventana insuficiente del edificio, se debe considerar el principio de ventilación por flotación térmica para acelerar la ventilación. El principio de ventilación por flotación térmica es que el aire caliente asciende y se descarga desde las salidas de escape en la parte superior del edificio, y el aire frío fresco desde el exterior entra en la habitación desde la entrada de aire en la parte inferior del edificio, formando así un movimiento de flujo de aire ininterrumpido en el interior. Es decir, la ventilación se logra utilizando la diferencia de densidad del aire causada por la diferencia de temperatura entre el aire interior y exterior y la diferencia de altura entre la entrada y salida.
Al utilizar el diseño de ventilación por flotación térmica, se debe considerar que la entrada de aire para el flujo de aire debe colocarse en una posición baja en la habitación, y la salida de aire debe colocarse en el otro lado de la habitación frente a la entrada de aire, y en una posición alta. La distancia vertical entre la entrada de aire y la salida de aire debe aprovechar al máximo el principio de flotación térmica, utilizando tragaluces o respiraderos en el techo. El método de ventilación por flotación térmica no depende de la energía eólica. En el verano sin viento, la flotación térmica formada naturalmente aún puede producir un flujo de aire relativamente estable. Además, dado que el efecto de flotación térmica no depende de la presión del viento y la dirección del viento, puede haber una mayor autonomía en el ajuste de la entrada de aire.
La forma del edificio puede crear presión de viento, lo que efectivamente impulsa el flujo de aire a través de la parte de apertura del edificio. Por supuesto, hay muchas otras consideraciones para el diseño de ventilación de edificios. En las pautas de diseño de muchas regulaciones de construcción, generalmente se dan las siguientes sugerencias:
1. Orientación y ubicación del edificio: Cuando la capacidad de ventilación necesita ajustarse al máximo, se debe seleccionar una ubicación ventosa para el edificio, y al diseñar la orientación del edificio, la pared de barlovento debe diseñarse para ser perpendicular a la dirección del viento local en verano
2. Forma y tamaño del edificio: Los edificios que utilizan ventilación natural no pueden diseñarse demasiado profundos, de lo contrario será difícil llevar aire fresco a cada parte del edificio
3. Otras consideraciones: tipo y uso de ventanas, tipo, forma y tamaño de aberturas; métodos y detalles de construcción; elementos externos; consideraciones para la planificación urbana
En el diseño de la ventilación natural, se deben utilizar completamente los conceptos de diseño de los dos métodos de ventilación mencionados anteriormente, impulsados por el viento y por flotación térmica. Las consideraciones en el diseño incluyen:
1. Reducir las obstrucciones de entrada de aire desde el exterior (como plantas u obstáculos del sitio) o desde el interior (como muebles y particiones interiores) para aumentar la circulación de aire
2. La entrada de aire y la salida de aire de la habitación deben colocarse en el área de presión opuesta de la habitación, incluidas las aberturas en la pared de barlovento y la pared de sotavento, o las aberturas en la pared de barlovento y el techo
3. Todas las habitaciones deben tener una entrada de aire y una salida de aire, y al menos una de las aberturas debe estar equipada con una ventana ajustable para controlar el flujo de aire. La entrada de aire debe colocarse en una posición más baja en la habitación; la salida de aire debe colocarse en el otro lado frente a la entrada de aire y en una posición más alta
Para construir un sistema de ventilación más fiable, menos costoso y más eficiente en energía, debemos comprender claramente las limitaciones del edificio y utilizar las diversas estrategias de diseño mencionadas anteriormente para integrarlas en el diseño del edificio. Las limitaciones del edificio incluyen los siguientes aspectos: tipo de edificio, entorno local, clima y regulaciones de construcción. Conociendo estos requisitos, los diseñadores pueden determinar el tamaño de los ventiladores, las aberturas del edificio y los conductos de ventilación.
1. Tipo de edificio: el propósito del edificio, la orientación y apariencia del edificio propuesto, y el tamaño y ubicación de las ventanas.
2. Entorno local: la dirección común del viento local, la calidad del aire y las estructuras alrededor del edificio propuesto
3. Clima: temperatura y humedad local
4. Reglas de construcción: reglas locales, estándares (como los estándares ASHRAE) o pautas. Las pautas de diseño generalmente especifican requisitos específicos de ventilación. Los requisitos de ventilación incluyen: concentración máxima permitida de contaminantes del aire, tasa de generación de calor y tasa de renovación de aire, etc.
