1、自然通風(fēng)的原理與模式

　　建筑的自然通風(fēng)從動(dòng)力來(lái)源上可分為完全自然通風(fēng)和機械輔助自然通風(fēng)兩種模式。完全自然通風(fēng)是由來(lái)自室外風(fēng)速形成的“壓差”和建筑表面的洞口間位置及溫度造成的“溫差”形成的室內外空氣流動(dòng)。按照熱力學(xué)原理，建筑室內溫度有沿高度逐漸向上遞增的特點(diǎn)。該特點(diǎn)是建筑隨層高增加而使上下之間溫差加劇的主要原因，設計師也經(jīng)常利用這一點(diǎn)，挖掘建筑自然通風(fēng)的潛力。機械輔助自然通風(fēng)是利用溫差造成的熱壓和機械動(dòng)力相結合而形成的室內外空氣對流。與完全自然通風(fēng)相比，雖然建筑內局部作為輔助動(dòng)力的機械裝置要消耗一定的能源，但通過(guò)這種裝置重新組織氣流，甚至在局部“強迫”氣流改向，可以使自然通風(fēng)達到更好的效果。在這兩種通風(fēng)模式中，屋頂都是形成溫差，組織氣流的重要環(huán)節，在整個(gè)自然通風(fēng)系統中起著(zhù)重要作用。

　　2、屋頂在完全自然通風(fēng)中的作用

　　當室內存在貫穿整幢建筑的“豎井”空間時(shí)，就可利用其上下兩端的溫差來(lái)加速氣流，以帶動(dòng)室內通風(fēng)，其實(shí)質(zhì)就是“溫差———熱壓———通風(fēng)”的原理。作為建筑共享空間的中庭就可以勝任這個(gè)“豎井”的職能，一般來(lái)說(shuō)，其所占空間比例以超過(guò)整幢建筑的1/3為宜。這種中庭的屋頂一般都具備兩項性能：1）它們能讓陽(yáng)光射入中庭，將中庭內空氣加熱并產(chǎn)生上下溫差；2）它們是全部或局部可開(kāi)啟的，在需要通風(fēng)時(shí)能讓氣流找到出口。赫爾佐格設計的德國林茨城的HOLZ大街住宅區，每幢住宅樓的顯著(zhù)特征是帶玻璃頂的共享中庭。這個(gè)中庭貫穿建筑五層并稍稍高出兩側房間的屋面。冬天，陽(yáng)光透過(guò)玻璃屋頂直射進(jìn)來(lái)，中庭屋頂的側窗關(guān)閉，使中庭成為一個(gè)巨大的“暖房”，到了夜晚，白天中庭儲存的熱量又可以向兩側的房間輻射；夏天，中庭屋頂的側窗開(kāi)啟，將從門(mén)廳引進(jìn)的自然風(fēng)帶著(zhù)熱量一并排出，使建筑在夜間能冷卻下來(lái)。當建筑體量小，內部的“豎井”空間高度不夠形成有效溫差時(shí)，也可以做成沖出屋面的豎向突�？臻g。位于英國中部Solihull的一座辦公大樓，以突出屋面的“太陽(yáng)能煙囪”的自然方式滿(mǎn)足辦。公空間的照明與通風(fēng)。這些“太陽(yáng)能煙囪”的北面為玻璃天窗，天光由此灑向建筑的中心區域。天窗對面為自動(dòng)控制的活動(dòng)板，將其打開(kāi)時(shí)，陽(yáng)光從“煙囪”南側射入室內加熱頂部的空氣，在熱壓的驅動(dòng)下氣流由外墻的窗戶(hù)引入，上升后由“煙囪”排出�？勺鳛�“豎井”空間的，除了中庭外，還可以利用建筑的樓梯間。沖出屋面的突�？臻g除了做成煙囪外，還可以做成風(fēng)塔、風(fēng)帽的形式。

　　些突出屋面的部分在外觀(guān)上和屋頂協(xié)調，甚至使其成為整個(gè)建筑造型的亮點(diǎn)，對每個(gè)建筑師來(lái)說(shuō)既是挑戰，更是機遇。

　　3、屋頂在機械輔助自然通風(fēng)中的作用

　　對于很多地區的建筑來(lái)說(shuō)，完全自然通風(fēng)并不是每個(gè)季節都適宜的；有些建筑受特定條件的制約，也不具備低進(jìn)高出的氣流走廊。這時(shí)的建筑自然通風(fēng)就必須借助機械裝置的輔助，或者是根據不同時(shí)段、不同季節進(jìn)行完全自然通風(fēng)和機械通風(fēng)的輪換。英國諾丁漢大學(xué)朱比麗分校的主體建筑具備兩套通風(fēng)措施：在室外氣候溫和的時(shí)候，氣流在凹進(jìn)的中庭入口的引導下，經(jīng)過(guò)大門(mén)口上部開(kāi)啟的百葉進(jìn)入中庭內，再由中庭另一端屋頂上的玻璃百葉排出，這時(shí)是完全自然通風(fēng)模式。在酷熱或嚴寒季節，建筑的門(mén)窗關(guān)閉，新鮮的空氣通過(guò)屋頂上風(fēng)塔的機械抽風(fēng)和熱回收裝置被引到風(fēng)道中，然后進(jìn)入各層樓板的夾層空間，進(jìn)而在樓板低壓發(fā)散裝置的輔助下進(jìn)入室內；而廢氣的排出是通過(guò)走道和樓梯間的抽風(fēng)作用，最終又回到風(fēng)塔上部，經(jīng)過(guò)熱回收和蒸發(fā)冷卻裝置，最終由風(fēng)斗排出，這時(shí)采用的就是機械輔助的自然通風(fēng)模式。太陽(yáng)能集熱片被集成在中廳屋頂的吸熱強化玻璃中，其吸收的熱能用于驅動(dòng)機械抽風(fēng)裝置。