芻議建筑自然通風設計

【摘 要】本文作者介紹了傳統的通風設計的主要缺陷，分析通風節能設計理念及內容，最后通過案例分析自然通風設計的具體內容及方法。

【關鍵詞】建筑；自然通風；設計

建筑通風節能設計具有多方面的優勢，既能滿足現代建筑施工的需要，也能減少能量消耗，以實現更大的經濟效益。隨著建筑行業的不斷發展，節能降耗得到了各方面的高度關注。為了保證項目施工的有序進行，設計人員必須收集各方面的資料，以指導節能設計工作。在建筑通風節能設計中，首先應分析傳統的通風系統存在的不足，了解節能設計的各類優點，然后再根據建筑物的內部結構情況詳細設計自然通風系統，以保證最終方案的科學性。

建筑在利用空調改善室內局部環境的同時，消耗能源所產生的熱量卻加劇了所處環境的熱島效應，回過頭又加重自身能耗負擔，形成惡性循環。建筑設計自然通風的目標首先是在過渡季節和冬夏季部分時段取代空調，降低建筑的能耗和碳排放，使建筑以開放的姿態友好面對生態環境并與環境形成良性互動。其次，對室內空氣溫、濕度等指標進行調節，改善空氣品質，滿足人體舒適性要求。其三，根據當地的主導風向與風速，避免城市噪音和污染物，同時避免回風成為室內空氣的二次污染源。其四，大量火災事故說明，煙氣是造成建筑火災人員傷亡的主要因素。使用自然排煙技術，利用高溫煙氣產生的熱壓和浮力以及由室外風壓造成的抽力，將煙氣排至室外，滿足應急通風需要。其五，重新審視自然通風這項適宜技術存在于傳統建筑中樸素的生態思想和技術經驗，并結合現代科學技術將其轉化和重構，以適應現代人居環境發展的需要，延續地方氣候文脈。

1 傳統的通風設計的缺陷

建筑行業在我國的社會發展中已經過了較長的歷程，建筑設計也隨著時間的推移而不斷發生著變化。早期的建筑設計由于缺乏理論、技術的支撐，導致很多先進的設計思想未能得到全面運用。主要存在著以下缺陷：

1.1 功能減弱。設計人員在制定設計方案前未能充分收集通風系統方面的資料，造成設計方案與實際的建筑需要差距較大。很多設計人員往往側重于從建筑施工進度考慮，而簡化了室內通風系統這不僅減弱了建筑室內的排風功能，也影響到通風系統的正常運行。

1.2 能源耗損。傳統通風系統多數是采用空調系統，這種間接性的室內通風方式的能源消耗較大且空調設備維護也要投入大量的資金。此外，有些工程由于一些設計上的失誤，導致一套完整的設計方案結束后，設計單位沒有嚴格按照工程標準綜合審核，有時難免造成方案實施后出現返工的情況，導致能源和資源的浪費。

1.3 空氣污染。建筑環保節能是現代建筑行業發展的新理念，但早期的空調系統在使用過程中會帶來不同程度的污染。在無氟空調使用之前，市場上的空調產品采用“氟利昂”制冷，這種空調系統的運用會造成一定的大氣污染，損害臭氧層。另外，由于空調系統的長期密閉運行環境，以及對空調機組、管道等的清潔、管理方面的疏忽，致使空調系統藏污納垢、滋生細菌等，會給室內空氣造成不同程度的污染。

1.4 增加成本。從經濟效益的角度看，由于早期設計中的各種缺陷或者設備本身技術因素的影響，造成的直接影響則是工程成本的增大。主要表現為實際應用中設計方案缺乏優化處理而造成系統的返修，從而引起材料的浪費，設計、施工、運營等方面的工作量增大，這些都使得工程項目的成本增加，且通風系統也難以發揮全部功能。

2 通風節能設計的優點

隨著科學技術的進步，我國的建筑施工技術也實現了發展與變革，新技術的引進促進了建筑項目設計的優化。此外，傳統的建筑設計理念也開始朝著“節能、降耗、環保”的方向發展，這些都促進了通風節能設計水平的提升。

通風節能設計理念運用于建筑物可發揮的作用包括以下幾個方面：

2.1 增強性能。在室內制冷方面，采用通風節能設計后，可達到被動式制冷效果，若建筑外部環境中的空氣濕度低，通風系統可以降低室內溫度，將潮濕氣體帶到室外，從而使室內溫度、濕度處于人體最舒適的狀態。在無需消耗電能的情況下，運用自然通風輸送經過處理的新風。

2.2 改善空氣質量。當前，大多數建筑內的空氣調節主要依賴于空調設備。空調系統的運用只能調整室內溫度的高低，而無法及時更新室內新風，時間一長，室內空氣難免變得污濁。從安全和衛生的角度考慮，人長期在這樣的空氣環境中活動，健康狀況會受到很大的影響。利用自然通風能定期排出室內污染空氣，改善室內空氣的新鮮度。

2.3 保護環境。綠色環保是建筑行業正在積極倡導的一個主題，建筑通風節能設計恰好滿足了這一要求。例如自然通風系統的改進，可以防止空調系統造成的空氣污染，將室內的含有各種雜質的氣體及時排出室外。在保持室內良好的空氣環境的同時，也改善了室內居住環境。

2.4 減少能耗。從建筑節能設計的考核數據看，建筑物在使用經過節能優化的空調通風系統后，電能消耗要比傳統的設計方案節約30%左右。這就使得工程項目在減少能源消耗的同時，也減少了資金投入，優化了建筑內部的各項系統功能。

3 自然通風設計的內容

隨著建筑設計理念的更新，在建筑節能設計階段對于自然通風技術的運用更為普遍。不僅減少了建筑的能源消耗，也保持了室內良好的居住環境，滿足了現代建筑節能設計的各項指標要求。建筑節能常見的自然通風設計方案如下：

3.1 空間設計。在建筑內部結構設計中構建豎井空間，可促進氣流的快速流通，以此提高建筑內部的通風效果。目前，建筑節能設計中運用的豎井空間包括：純開放空間，充分運用建筑中庭內的熱壓實現通風；煙囪空間，利用太陽能加熱空氣所產生的煙囪效應，促進建筑內部空氣的流動，實現通風調節。

3.2 布局設計。從自然通風的節能效果來看建筑群的布局設計是影響通風效果的重要因素。設計師在確定各個建筑之間的距離時，應結合風向投射角對室內風速影響大小的情況設計，可以通過計算機通風模擬，對設計方案進行優化。在整體設計上，還需把握好建筑物的高度、進深、面寬、外觀等方面的因素。

3.3 開口設計。開口設計對建筑物內部的空氣流通有很大的影響，建筑節能設計中需將開口配置、開口尺寸、窗戶形式、開啟方式、窗墻面積比等作為設計的主要內容。從設計經驗來看，開口寬度達到開間寬度的1/3時，通風節能效果最好，有助于室內空氣的流通。

3.4 屋頂設計。屋頂的節能設計要借助于“隔熱屋面”作用的發揮，其常見的形式是架空隔熱層，將屋面結構層設計成合適的通風裝置，把室內的熱量排除后實現降溫。此外，還可結合坡屋頂結構設計通風隔熱層，以達到良好的通風隔熱效果。

3.5 幕墻設計。新型節能幕墻設計通過在兩層玻璃幕墻間設置一個空腔，在空腔內設置遮陽設施，空腔的兩端設置進風口、出風口，通過熱壓差或者強制機械通風，實現通風節能，可以有效地避免建筑物內部風壓、熱壓過高等問題，促進圍護結構保溫隔熱性能的改善，創造良好的室內環境。

3.6 室內設計。利用“穿堂風”的形式來提高室內的通風效果，其主要是讓自然風由建筑物外部到達室內，經過主要功能空間后由背風面的出風口外流。這種設計實質上是利用進出風口之間的風壓差，促進了自然風流通性能的提升，使用戶保持良好的通風效果。

4 結束語

隨著科學技術的日新月異，能源短缺已不容忽視，節約能源已受到世界性的普遍關注，在我國亦不例外，因此，必須從可持續發展的戰略出發，使建筑盡可能少地消耗不可再生資源，降低對外界環境的污染，并為使用者提供健康、舒適、與自然和諧的工作及生活空間。通風系統是建筑中的重要組成部分，做好建筑通風系統的節能設計，是設計人員需要積極思考的問題。

參考文獻：

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