Fondamentalement, la ventilation naturelle qui peut être appliquée aux bâtiments peut être divisée en deux types : la ventilation par pression du vent et la ventilation par flottabilité thermique. Les deux types de ventilation naturelle sont causés par des différences de pression d'air naturellement formées, et des conceptions architecturales différentes sont nécessaires pour maximiser l'efficacité de ces deux méthodes de ventilation naturelle.
1. Ventilation par pression du vent
Lorsque le vent souffle vers l'avant du bâtiment, une zone de pression positive est générée du côté au vent en raison de l'obstruction de la surface du bâtiment. Après que le flux d'air est dévié, il contourne les côtés et le toit du bâtiment, et une zone de pression négative est générée sur ces côtés et à l'arrière. La ventilation par pression du vent utilise la différence de pression entre les côtés au vent et sous le vent du bâtiment pour réaliser la ventilation naturelle du bâtiment.
2. Ventilation par flottabilité thermique
En raison de l'instabilité du vent naturel, ou en raison de l'influence des bâtiments et de la végétation environnants et de la surface vitrée insuffisante du bâtiment, le principe de la ventilation par flottabilité thermique doit être considéré pour accélérer la ventilation. Le principe de la ventilation par flottabilité thermique est que l'air chaud monte et est évacué par les sorties d'air en haut du bâtiment, et l'air froid frais de l'extérieur pénètre dans la pièce par l'entrée d'air en bas du bâtiment, formant ainsi un mouvement d'air continu à l'intérieur. C'est-à-dire que la ventilation est réalisée en utilisant la différence de densité de l'air causée par la différence de température entre l'air intérieur et extérieur et la différence de hauteur entre l'entrée et la sortie.
Lors de la conception de la ventilation par flottabilité thermique, il faut considérer que l'entrée d'air pour le flux d'air doit être placée à une position basse dans la pièce, et la sortie d'air doit être placée de l'autre côté de la pièce face à l'entrée d'air, et à une position élevée. La distance verticale entre l'entrée d'air et la sortie d'air doit tirer pleinement parti du principe de flottabilité thermique, en utilisant des puits de lumière ou des évents de toit. La méthode de ventilation par flottabilité thermique ne dépend pas de la puissance du vent. En été sans vent, l'effet de flottabilité thermique naturellement formé peut encore produire un flux d'air relativement stable. De plus, comme l'effet de flottabilité thermique ne dépend pas de la pression du vent et de la direction du vent, il peut y avoir une plus grande autonomie dans le réglage de l'entrée d'air.
La forme du bâtiment peut créer une pression du vent, entraînant ainsi efficacement le flux d'air à travers la partie ouverte du bâtiment. Bien sûr, il y a de nombreuses autres considérations pour la conception de la ventilation des bâtiments. Dans les directives de conception de nombreuses réglementations du bâtiment, les suggestions suivantes sont généralement données :
1. Orientation et emplacement du bâtiment : Lorsque la capacité de ventilation doit être ajustée au maximum, un emplacement venteux doit être choisi pour le bâtiment, et lors de la conception de l'orientation du bâtiment, le mur au vent doit être conçu pour être perpendiculaire à la direction du vent estival local
2. Forme et taille du bâtiment : Les bâtiments utilisant la ventilation naturelle ne peuvent pas être conçus trop profonds, sinon il sera difficile de fournir de l'air frais à chaque partie du bâtiment
3. Autres considérations : type et utilisation des fenêtres, type, forme et taille des ouvertures ; méthodes et détails de construction ; éléments extérieurs ; considérations pour l'urbanisme
Dans la conception de la ventilation naturelle, les concepts de conception des deux méthodes de ventilation mentionnées ci-dessus, à savoir le vent et la flottabilité thermique, doivent être pleinement utilisés. Les considérations dans la conception comprennent :
1. Réduire les obstructions à l'entrée d'air depuis l'extérieur (comme les plantes ou les obstacles du site) ou depuis l'intérieur (comme les meubles et les cloisons intérieures) pour augmenter la circulation de l'air
2. L'entrée d'air et la sortie d'air de la pièce doivent être placées dans la zone de pression opposée de la pièce, comprenant des ouvertures sur le mur au vent et le mur sous le vent, ou des ouvertures sur le mur au vent et le toit
3. Toutes les pièces doivent avoir une entrée d'air et une sortie d'air, et au moins l'une des ouvertures doit être équipée d'une fenêtre réglable pour contrôler le flux d'air. L'entrée d'air doit être placée à une position inférieure dans la pièce ; la sortie d'air doit être placée de l'autre côté face à l'entrée d'air et à une position plus élevée
Pour construire un système de ventilation plus fiable, moins coûteux et plus économe en énergie, nous devons clairement comprendre les limitations du bâtiment et utiliser les différentes stratégies de conception mentionnées ci-dessus pour les intégrer dans la conception du bâtiment. Les limitations du bâtiment comprennent les aspects suivants : type de bâtiment, environnement local, climat et réglementations du bâtiment. En connaissant ces exigences, les concepteurs peuvent déterminer la taille des ventilateurs, des ouvertures de bâtiment et des conduits de ventilation.
1. Type de bâtiment : la destination du bâtiment, l'orientation et l'apparence du bâtiment proposé, et la taille et l'emplacement des fenêtres.
2. Environnement local : la direction du vent locale commune, la qualité de l'air et les structures autour du bâtiment proposé
3. Climat : température et humidité locales
4. Règles de construction : règles locales, normes (telles que les normes ASHRAE) ou directives. Les directives de conception spécifient généralement des exigences de ventilation spécifiques. Les exigences de ventilation comprennent : concentration maximale autorisée de polluants atmosphériques, taux de génération de chaleur et taux de renouvellement de l'air, etc.
