1. 风是什么?
商业角度,新风行业是一个尴尬的行业:技术驱动门槛不够,难以出现某项技术一骑绝尘;新风产品力在工程类(管道新风)和消费类(壁挂和窗式新风)定位中摇摆;至于消费者心智的占领,新风还属于方兴未艾。与此相比,比新风要复杂些的空调,技术驱动也谈不上,董小姐说格力掌握核心技术,我不知道她究竟指什么;产品力和消费者心智占领,空调的路也比较漫长,美国人1902年发明了空调,中国1960年生产了第一台空调,但成为建筑物的标配(如果以中美日为代表)其实就近20-30年的事,我也不知道是不是家电下乡使我国空调普及率高达60%。另外,空调和风扇的风是室内的空气气流,新风的风是室内外的空气流动。
我为什么对风感兴趣?天马行空又毫不夸张地说:(1)风在地球气候形成至关重要,风把光(太阳能)转换成了水,这几个最基础的元素,其实保证了地球的运转。(2)风对人居空间内的微气候至关重要。高空中风速快、平稳,但近地面,风受到建筑物、山、树等障碍物的影响,风速和风向变得不可捉摸。(3)人需要风,如果把人也当作一台机械,人体是一台“热力发动机”:人体将燃料(食物)借助细菌和酶进行燃烧(消化),把能量通过血液传送到细胞,废弃物是水(尿和粪便,主要成分也是水),那么氧气就是支撑燃料和酶进行化学反应的反应剂。
风对我们如此重要,但风究竟从何而来,却很少人进行深入浅出地讨论。
2. 空气运动的规则
从气场角度:人在家里(车里),家里(车里)是一个环境;人不在家里(车里),家(车)是一个物体。
既然风接近地面,风速和风向由于障碍物—建筑、山、树变得不可捉摸,如果被视作一个物件,建筑空间内的风水(风像水一样流动)该如何设计呢?
凡事归因都是物理。空气运动的第一规则:热空气会上升(因为暖空气和冷空气之间的密度差导致的空气流动),对流通风。几百年来,建筑设计利用了这一点使得室内外空气进行循环和流动。就是利用一个顶部通风的高空间(烟囱),在这个空间中,热空气上升形成了一种拉力,拉动建筑底部空间的冷空气,这样的空气流动会要求“吸入”室外的空气进行填补,从而形成通风。热对流的通风速率跟进出空气的温度差的平方根成正比。
空气运动的第二规则:风压通风,简单来说,即空气从高压区域往低压区域流动。发生在多层建筑,空气从低楼层往高楼层走。大部分机械通风产品(新风)的原理即风压通风。这个会另行在后续进行讨论。
3. 建筑空间的烟囱效应
大自然运行的奥秘,动植物了解的也许比人类更多。生活在沙漠里白蚁用唾液和泥土混合造出了结构牢固的白蚁丘。如果把白蚁当作人类尺度,那它们的房子就相当于几百层楼高。尽管沙漠昼夜温差很大,白天温度40度,夜里0度里,但白蚁内的温度始终保持30度左右。它们就是这样聪明地利用了烟囱效应。
沙漠里的人很早就开始知道如何利用通风烟囱。比如,伊朗的捕风烟囱,风从烟囱的一面进入,形成使空气下沉进入建筑物的正压力,随着内部空气温度提高,上升到排风口,即捕风烟囱的另一侧。此外,建筑物还有从地下室的进气口,经过地下存水罐的空气虹吸进入建筑,这种暗渠叫做“坎儿井”,这是为了进入的空气冷却和加湿,在建筑物中与屋顶的捕风装置进行混合,使得室内空气保持凉爽。
古罗马的万神殿,则是热对流通风和风压通风结合。它有一个举世闻名的形状:一个倒扣的大碗(宽58米,高度43米,顶上有个8.9米的大洞)。首先由于它的结构形成的气场,这个大洞内外出现了气压差。这是一个流体力学(Coanda Effect),即流体接触凸起表面会产生粘着力,继而导致周围流体有贴着这个表面流动的趋势,而洞口的小台阶会打破这个气流的粘着,使得风迅速掠过洞口,从而形成了负压,室内空气填补这个负压,形成了向上的气流。其次,万神殿内部人群以及蜡火产生的热量,又使得热空气往上走。
不仅是传统建筑,现代建筑,比如沙漠地区的墨尔本议会大厦通风系统的设计还延续白蚁丘概念。
现代建筑利用烟囱效应,并不要求必须要一个烟囱,很多时候会设计成一个阳光中庭,周围的房间都对着中庭开门,随着阳光中庭内的空气温度升高,空气会从中庭顶部排出,风可以从室外进入房间填补。
然而值得注意的是,中国六大气候带,尤其是亚热带季风气候,热带季风气候,都存在湿度太高的漫长的梅雨季,夏季仅仅想依靠敞开高空间疏导热量比较困难,湿度高的空气比较笨重,就难以上升。因热而动的”烟囱效应“控制不当造成的就是“热”空气在整个建筑结构中的穿行。这也是为什么在中国南方传统民居中的中庭多数微为窄小的天井(通风同时减少进光)。
以徽派建筑为例,古徽州气候的特点:冬冷、夏热、潮湿。因为夏热潮湿,首先降低阳光的照射,因此徽州老宅马头墙很高,天井很窄,墙壁很厚重。梁思成先生所说:“建筑之始,产生于实际需要,受限于自然物理,非着意于创新形式。” 意思就是说建筑中没有哪种构思是纯粹为了装饰的,都有其实用价值。“其次,通风高墙小井” 加上天井四周内斜的屋顶,这样的设计给建筑通风的第一原则“烟囱效应”创造了条件。夏季日间,没什么风,高墙阻挡了炎炎烈日,街道地面和天井地面形成了温差,天井成为补风口,冷空气从天井顶部进入,从临街的门窗出去。傍晚天井里的室内热空气因为比重小而上升,室内污浊空气从天井上风口排出,天井成为出风口,这时会在天井底部形成负压区,于是室外新鲜空气从建筑物的底部被吸入,空气开始流动。
4. 中国现代家居空间的风从何而来?
对于目前大多数中国都市里的民宅,绝大多数是公寓楼房,无论是阳光中庭、更别说徽派建筑的天井都几乎不太可能落地,因热而动的对流通风对人居空间舒适度的调控贡献有限。
那,咱们家里的风该从何而来呢?
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