关于捕风器节能运用的若干思考

关于捕风器节能运用的若干思考

石嵩

重庆市设计院有限公司

摘要：当前，人们对生产环境稳定性以及生活环境品质的要求不断提高。捕风器作为一种被动通风降温装置，不仅能够满足生产生活环境的基本需求，还能够控制能源损耗，减轻生态环境污染。为此，全面探究捕风器的节能运用具有深远的现实意义。

关键词：捕风器；节能运用；生态环境污染；

在全面贯彻可持续发展理念的背景下，捕风器的节能运用受到社会各界的高度关注。如今，捕风器的功能越来越完善化。本文就将论述捕风器的发展历史背景及其应用价值，并结合工程实例，围绕捕风器的节能技术的实践应用展开探究。

1捕风器的发展历史背景

当前，能源供应匮乏，生态环境污染逐步成为制约社会经济发展的关键因素，甚至会威胁人类的生存。由此，合理开发和利用可再生清洁型能源势在必行。可再生清洁型能源包括太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等。其中，自然通风作为一种高效、节能、环保的通风方式受到社会各界的关注。早在2000多年前，中东地区就已经开始应用捕风器进行通风降温。

传统的捕风器外形类似烟囱，为垂直管状结构，由外部的集风口与内部的通风管道两部分构成。由于中东地区土地荒漠化严重，常年持续高温，捕风器的应用可以将自然风引入室内，增强室内空间环境的舒适度体验。但是由于传统捕风器的结构构造形式尚未完善，在外界环境的风力较大时，会产生一定的噪音，并以通风管道为介质传导至室内，影响人们的正常生活。另外，传统通风器多为砖混结构，不仅自体重量大，而且缺少风量调节功能，在中东以外地区的冬季持续低温环境下，极易灌入冷风，造成大量的热量损失。

阿卜杜拉和埃尔扎伊达比在2008年出版的书籍中指出，捕风器是古代的伊斯兰建筑在可持续发展方面作出的最杰出贡献。传统捕风器多为砖混结构。在建筑屋顶预留一个开口，既可以将外界环境中的新风引入室内，又可以将室内空间环境产生的热风排出。按照横截面形状差异，可将捕风器的风口划分为单向风口、双向风口、四向风口、八向风口及带有四个假的装饰性风口五类。通常来说，捕风器的高度多在10—15米之间。

目前，捕风器的构造形式愈加完善，功能特性突出，节能效果显著。其中，极具代表性的就是英国蒙诺加特公司生产的捕风器自然通风系统。现代捕风器是建立在传统捕风器基础上发展而来的。现代捕风器的工作原理与传统捕风器相类似，但是结构材质更加轻便化，融入了诸多科技创新元素。例如，捕风器与光导管的结合，不仅可以实现自然通风，还可以满足人们的照明需求，加强节能效果。

2捕风器的实践应用发展历程

在英国，捕风器自然通风系统又被形象的称之为“免费空调”。客观地说，捕风器自然通风系统更加适用于服务范围较大，对自然通风要求较高的空间，如商场、办公室、教室、医院等。捕风器的应用不仅可以利用自然通风系统降低室内温度，改善室内空间环境，还可以缩短空调制冷系统的使用时长，控制电能损耗。

经实验研究证实，捕风器可以满足国内现行建筑设计标准规范对室内通风环境和热环境的舒适度要求。英国蒙诺加特公司曾使用能耗模拟软件，对一所使用捕风器自然通风系统的小学教室进行模拟研究，来评估捕风器的作用。研究结果表明仅使用捕风器就可以满足英国政府对于学校建筑室内通风的所有要求，同时捕风器可保持室内最高温不超过32°C，在持续上课120小时的情况下，室内温度始终低于28°C。

克里克等专家学者于2002年对英国的一所使用捕风器自然通风系统的政府办公室展开分析研究。研究结果表明，在使用捕风器对建筑物实行夜间通风后，室内温度可以降低4°C。琼斯等专家学者于2008年的实验研究结果表明，捕风器的应用，可以将教室内的平均温度降低1.5°C，室内最高温度可以比室外最高温低大约3℃。

近年来，捕风器自然通风系统凭借其高效、节能、环保的特性被广泛应用到各个国家、各个地区的各类型建筑中，并取得了显著的应用成效。赫尼在其2010年的研究报告中指出，捕风器自然通风系统适用于悉尼地区的建筑。悉尼属于副热带湿润气候，一月份沿海地区最高温度在18.6℃—25.8℃之间，陆地最高气温可达到45.3℃。如果在该季节集中使用空调系统，不仅会加大电力能源供应压力，还会排放大量的温室气体。而采用捕风器自然通风系统可以有效解决此类问题。

3捕风器的节能技术的实践应用

中云健康城项目位于西双版纳州景洪工业园区境内嘎栋片区，占地面积40.48亩，是中国生态医养小镇的一期工程。

西双版纳位于云南的最南端，与老挝、缅甸山水相连，与泰国、越南近邻。西双版纳横跨唐古拉—昌都—兰坪—思茅和贡山—腾冲两个褶皱系，以澜沧江断裂为分界线。西双版纳地处热带北部边缘，北有哀牢山、无量山为屏障，阻挡了南下的寒流；南面东西两侧靠近印度洋和孟加拉湾，夏季受印度洋的西南季风和太平洋东南气流的影响，造成高温多雨、干湿季分明而四季不明显的气候特点，因而西双版纳气候终年温暖湿润，无四季之分，只有干湿季之别，干季从当年11月到次年4月，湿季从5月至10月。

中云健康城总建筑面积80164.6平方米；其中1#楼中云营销体验中心（公共建筑）建筑面积：15962.5平方米，五层高23.9米。根据项目所在地气候特点，根据建筑立面造型及平面功能布局，拟采用捕风器被动式通风系统为建筑通风换气和降温。

3.1应用研究

被动式通风系统作为一种环保型节能技术，得到广泛应用。捕风器被动式通风系统完全可以取代机械通风系统，解决机械通风系统存在的噪音大、能耗高、维护难等问题。捕风器的工作原理为：考虑采用纵向的通风结构，利用风压和热压的综合作用加强通风效果，形成较强的对流，由于高处的风速一般比地面风速大，其可以捕获地面较高处的空气，并将它们引入室内（尤其是地下室），为建筑降温。

3.2课题研究意义

捕风器被动通风系统更加适用于进深大的空间或地下室。与自然通风方式相比，被动通风系统的捕风能力强。研究可知，在夏季持续高温天气下，运用捕风器可以将教室内的平均温度降低1.5℃，室内最高温度可比室外最高温度低约3℃。在夏季的夜间，即便是所有门窗紧闭，捕风器被动通风系统依然可以持续为室内输送新风。既可以增强室内空间环境舒适度，又可以阻挡蚊虫进入室内。

4研究内容

4.1捕风器的外观形态与内部构造

捕风器多设置在建筑屋顶。较为常见的开口形式包括单向开口、双向开口、四向开口、八向开口等。这些开口可以捕捉任意方向的新风，将新风借由通风管道输送到室内。

现代捕风器多呈立方体形状或圆柱形状。设计师要根据整体建筑外型构造特征选择捕风器的外观形态。将开口设置成一定角度的防雨百叶，在百叶内侧设置密度较大的过滤网。设置过滤网的目的是防止大颗粒物质或蚊虫随新风一同进入室内。四个薄片状的隔板将整个捕风器划分成不同的空间，既可以在迎风面引入新鲜空气，又可以将背风面的污浊空气排出到室外，改善通风条件。

4.2捕风器的通风量控制

捕风器与太阳能光伏电池的结合，可以对不同时段的新风量进行调节。

4.3捕风器的尺寸规格与设置位置

通过采集整合实测数据，建立数学模型进行模拟计算，确保捕风器尺寸规格与设置位置的合理性。

5结束语

综上所述，捕风器作为一种被动通风节能装置，既能够满足人们对室内空间环境的新风需求，还能有效控制能源损耗，减轻环境污染。这与可持续发展理念相互契合，因而值得大力推广应用。

参考文献：

[1]王立雄.浅析捕风塔被动降温技术在现代建筑中的应用——以沙特阿拉伯地区为例[J].建筑节能,2018.46.324(02)