自然通風知識為何被現代建築師遺忘

溼熱氣候區現代建築利用自然風之設計,在過去半世紀以來一直都不被重視,根本主因應歸咎於現代建築的發源地是在溫帶氣候地區,其夏季氣溫涼爽,不需要利用自然風來冷卻室內空間,因此現代建築的早期雛型及大師的典範,大多沒有自然通風排熱冷却的手法,至少一開始是沒有的。

而溼熱氣候地區乃是現代建築被移入區,也是近代科技較落後區與實驗區,在這種情勢下,其現代建築的發展一開始大多只有全盤複製方式或盲從,而沒有機會做去蕪存菁或因地制宜之調整。於是溼熱地區竟然大量出現了北國寒帶聚氣保熱不通風特徵的現代建築,因而產生水土不服的問題

通風設計的混亂現象

雖然這些未本土化所出現之問題,在冷氣空調系統大量導入及使用下,而被暫時性忽略掉或逃避掉,但是近來在大氣溫室氣體增加及地球溫暖化問題惡化情況時,為了節能減碳才終究要被真正檢討改善,但已晚了五十年。溼熱氣候地區之現代建築設計,正需要面對及學習自然風利用的正確知識,以及精確的溼熱氣候條件下自然通風的設計手法與利用對策。

不過溼熱地區的自然風利用原理、種類、目標、場所、季節等知識,由於過去數十年來對自然通風利用的遺棄,已經幾乎失傳且模糊不清,因此利用自然風之通風冷却設計變得混亂而沒有效果。

不利自然通風的現代建築四大問題

目前溼熱地區現代建築不利自然通風的問題,大致如下。

(一) 基地配置問題

  • 1. 要維持基地內夏季自然風最大流動及冬季自然風最小流動的配置,卻沒有規劃設置自然風風道(wind path)
  • 2. 有利於得到夏季最大自然風利用及冬季最小自然風的方位基地配置上沒有適當反應
基地配置影響自然風利用差異及熱效應

(二) 平面格局問題

  • 1. 有利於增加夏季通風面積及減少冬季通風面積的平面空間佈局,因不重視而沒有發展出來。
  • 2. 有利於增加夏季自然風受風面及降低冬季自然風受風面的平面格局,沒有發展出來。
平面格局影響熱自然通風差異及熱效應

(三) 立面開窗問題

  • 具利用自然通風潛力的立面,卻完全未設置相對面積通風窗
  • 具利用自然通風潛力的開窗口,卻不具備自然通風機能。
  • 具利用自然通風潛力的立面開窗,卻沒有設置適當形式通風窗
  • 有利風力通風的開窗,却設置不利風力通風之阻擋物。
  • 有利風力通風的開窗,但有效通風面積却不足(如採固定窗)。
  • 有利風力通風的開窗,其通風窗形式却不當(如採橫拉窗)。
  • 具利用自然風潛力但須防颱抗強風空間開窗,卻沒有設置適當防颱形式通風窗

以下舉例住宅大樓立面開窗通風設計策略利用,包含陽台欄杆、遮陽及庇雨、有效通風面積開窗。

(四) 型體架構問題

  • 有利於風力及浮力通風並用的空間型體架構,卻未採用任何垂直空間浮力通風及無水平空間風力通風開口(見下圖)。
  • 有利於風力及浮力通風並用的空間型體架構,卻只有採用水平向風力通風,無頂部出風口(見下下圖)。

「風系」知識對通風熱效應設計有多關鍵?

對溼熱地區建築而言,自然通風是節能減碳的非常重要目標,而自然通風的熱效應變化是可以透過對於:(1)基地配置、(2)平面格局、(3)立面開窗、(4)空間架構等因素,做適當處理或設計,達到創造夏季最大通風效果,以及冬季最小通風需求之最佳熱舒適空間。

不同氣候及地形地區,其大自然風元素條件是不同的,分為兩大類風系:

(1)行星風系大地域的風條件,包括靜風、信風、季風

(2)地方型風系的風條件,包括山谷風、海陸風。

唯有先對大自然風條件知識的充分掌握,並正確反應及利用,節能減碳綠建築設計才有可能發展出來。

「行星風系」的風條件及特徵

事實上,行星風系中,像是熱帶颱風、颶風,對自然通風熱效應調節反而常是沒有正面幫助,並且要防範其強風大雨對建築使用負面的影響,因此對某些行星風系必須做特別處理對策。

同樣地,有些氣候區行星風系條件穩定,其氣候良好熱環境舒適性高,不需要利用自然通風來改善其熱環境,行星風系為何並不重要。

然而溼熱氣候建築利用自然風排熱很重要,必須加強利用自然通風,因此就須透過適宜的自然通風調節設計,才能發展精確通風設計手法,以提升建築熱環境品質,同時減少對空調系統的依賴度,達到節能減碳目標。


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