In principe kan natuurlijke ventilatie die op gebouwen kan worden toegepast worden verdeeld in twee typen: winddrukventilatie en thermische opwaartse ventilatie. Beide typen natuurlijke ventilatie worden veroorzaakt door natuurlijk gevormde luchtdrukverschillen, en verschillende architectonische ontwerpen zijn vereist om de effectiviteit van deze twee natuurlijke ventilatiemethoden te maximaliseren.
1. Winddrukventilatie
Wanneer de wind naar de voorkant van het gebouw waait, wordt er door de obstructie van het gebouwoppervlak een positief drukgebied gegenereerd aan de windgevel. Nadat de luchtstroom is afgebogen, omzeilt deze de zijkanten en het dak van het gebouw, en wordt er een negatief drukgebied gegenereerd aan deze zijkanten en achterkant. Winddrukventilatie maakt gebruik van het drukverschil tussen de windgevel en de leewand van het gebouw om natuurlijke ventilatie van het gebouw te bereiken.
2. Thermische opwaartse ventilatie
Vanwege de instabiliteit van natuurlijke wind, of door de invloed van omliggende hoge gebouwen en vegetatie en onvoldoende raamoppervlakte van het gebouw, moet het principe van thermische opwaartse ventilatie worden overwogen om de ventilatie te versnellen. Het principe van thermische opwaartse ventilatie is dat warme lucht stijgt en wordt afgevoerd via de afvoeropeningen aan de bovenkant van het gebouw, en verse koude lucht van buiten komt de kamer binnen via de luchtinlaat aan de onderkant van het gebouw, waardoor een ononderbroken luchtstroom binnenshuis ontstaat. Dat wil zeggen, ventilatie wordt bereikt door gebruik te maken van het dichtheidsverschil in de lucht veroorzaakt door het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenlucht en het hoogteverschil tussen de inlaat en uitlaat.
Bij het gebruik van thermische opwaartse ventilatieontwerp moet worden overwogen dat de luchtinlaat voor luchtstroom op een lage positie in de kamer moet worden geplaatst, en de luchtuitlaat moet aan de andere kant van de kamer worden geplaatst, gericht op de luchtinlaat, en op een hoge positie. De verticale afstand tussen de luchtinlaat en de luchtuitlaat moet volledig gebruik maken van het thermische opwaartse principe, met behulp van dakramen of dakventilatieopeningen. De thermische opwaartse ventilatiemethode is niet afhankelijk van windkracht. In de windstille zomer kan het natuurlijk gevormde thermische opwaartse effect nog steeds relatief stabiele luchtstroom produceren. Bovendien, aangezien het thermische opwaartse effect niet afhankelijk is van winddruk en windrichting, kan er meer autonomie zijn bij het instellen van de luchtinlaat.
De vorm van het gebouw kan winddruk creëren, waardoor effectief de luchtstroom door het openinggedeelte van het gebouw wordt gestuurd. Natuurlijk zijn er nog veel andere overwegingen voor het ontwerp van gebouwventilatie. In de ontwerprichtlijnen van veel bouwvoorschriften worden meestal de volgende suggesties gegeven:
1. Oriëntatie en locatie van het gebouw: Wanneer de ventilatiecapaciteit moet worden aangepast naar het maximum, moet een winderige locatie worden gekozen voor het gebouw, en bij het ontwerpen van de oriëntatie van het gebouw moet de windgevel loodrecht worden ontworpen op de lokale zomerwindrichting
2. Vorm en grootte van het gebouw: Gebouwen die natuurlijke ventilatie gebruiken, mogen niet te diep worden ontworpen, anders zal het moeilijk zijn om frisse lucht naar elk deel van het gebouw te brengen
3. Andere overwegingen: type en gebruik van ramen, type, vorm en grootte van openingen; bouwmethoden en details; externe elementen; overwegingen voor stedenbouw
Bij het ontwerpen van natuurlijke ventilatie moeten de ontwerpconcepten van de twee hierboven genoemde ventilatiemethoden, windgedreven en thermische opwaartse, volledig worden benut. Overwegingen bij het ontwerp zijn onder andere:
1. Verminder luchtinlaatobstructies van buitenaf (zoals planten of terreinobstakels) of van binnenuit (zoals meubels en binnenpartities) om de luchtcirculatie te verhogen
2. De luchtinlaat en luchtuitlaat van de kamer moeten worden ingesteld in het tegenovergestelde drukgebied van de kamer, inclusief openingen in de windgevel en de leewand, of openingen in de windgevel en het dak
3. Alle kamers moeten een luchtinlaat en een luchtuitlaat hebben, en minstens een van de openingen moet zijn uitgerust met een verstelbaar raam om de luchtstroom te regelen. De luchtinlaat moet op een lagere positie in de kamer worden geplaatst; de luchtuitlaat moet aan de andere kant van de luchtinlaat worden geplaatst en op een hogere positie
Om een betrouwbaarder, minder kostbaar en energiezuiniger ventilatiesysteem te bouwen, moeten we duidelijk de beperkingen van het gebouw begrijpen en de verschillende ontwerpsstrategieën die hierboven zijn genoemd integreren in het gebouwontwerp. Gebouwbeperkingen omvatten de volgende aspecten: gebouwtype, lokale omgeving, klimaat en bouwvoorschriften. Door deze vereisten te kennen, kunnen ontwerpers de grootte van ventilatoren, gebouwopeningen en ventilatiekanalen bepalen.
1. Gebouwtype: het doel van het gebouw, de voorgestelde oriëntatie en uitstraling van het gebouw, en de grootte en locatie van de ramen.
2. Lokale omgeving: de gebruikelijke lokale windrichting, luchtkwaliteit en de structuren rond het voorgestelde gebouw
3. Klimaat: lokale temperatuur en vochtigheid
4. Bouwvoorschriften: lokale regels, normen (zoals ASHRAE-normen) of richtlijnen. Ontwerprichtlijnen specificeren over het algemeen specifieke ventilatievereisten. Ventilatievereisten omvatten: maximale toegestane concentratie van luchtverontreinigende stoffen, warmteproductiesnelheid en luchtvernieuwingspercentage, enz.
