自然通風在建筑通風中的應用

李 勇 楊朝陽

(晉城市建筑設計院，山西 晉城 048026)

自然通風在建筑通風中的應用

李 勇 楊朝陽

(晉城市建筑設計院，山西 晉城 048026)

為了貫徹節(jié)約能源、保護環(huán)境的政策，研究了建筑通風中自然通風的技術(shù)，介紹了自然通風的形成，對自然通風與小區(qū)的規(guī)劃以及建筑的平面布置關(guān)系進行了探討，并論述了自然通風的局限性，為自然通風的設計積累了經(jīng)驗。

自然通風，氣流，建筑，風壓，環(huán)境

隨著科技的進步，工業(yè)的飛速發(fā)展，不可再生能源的枯竭，環(huán)境的日益惡化，人們對社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展越來越重視。為了貫徹節(jié)約能源、保護環(huán)境的政策，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標，國家頒布并實施了一系列建筑節(jié)能的法規(guī)和方針政策，而自然通風在建筑設計中最大的優(yōu)勢就是能耗極低，同時在提高空間利用率和提高舒適度方面也優(yōu)勢明顯。通風按照動力的不同，分為機械通風與自然通風。機械通風主要是靠通風設施提供動力實現(xiàn)空氣流動，是進行有組織通風的主要技術(shù)手段；自然通風完全依靠自然力來實現(xiàn)，與機械通風相比，自然通風消耗的能源可以忽略不計，不僅如此，自然通風的初期投資也遠低于機械通風。

1 自然通風的形成

熱壓和風壓均作用于建筑物時，外圍護結(jié)構(gòu)各孔洞的內(nèi)外壓差就等同于熱壓、風壓分別作用時的內(nèi)外壓差之和。風壓帶來的通風強度要遠高于熱壓，但是風壓由于風速和風向經(jīng)常變化，具有不穩(wěn)定性，而熱壓作用則相對穩(wěn)定，能夠在無風天氣里實現(xiàn)通風。因此，為了保證自然通風的設計效果，在實際計算時，一般僅考慮熱壓的作用，僅當建筑迎風面與計算季節(jié)的最多風向成45°～90°角時，該面上的有效開口利用面積才可作為進風口進行計算。

2 自然通風與小區(qū)規(guī)劃

自然通風對于建筑有極其重要的意義，它可以帶來新鮮空氣，改善建筑環(huán)境，也可以給建筑降溫，減少建筑能耗。雖然自然通風和機械通風都能起到換氣和降溫的效果，但是機械通風無法與舒適的自然風相比，尤其是夏季，拂過陣陣涼風，讓人精神振奮。同時，自然通風往往能夠與自然采光相結(jié)合起來，與室外景色的聯(lián)系還增加了室內(nèi)人員的愉悅心情，提高了工作效率，由此帶來的經(jīng)濟效益往往遠大于用于改善室內(nèi)環(huán)境的費用。

我國長江以南、華北和東北部分地區(qū)都處于季風區(qū)，夏季盛行東南風，冬季盛行西北風，我國的建設活動大多發(fā)生在季風區(qū)。建筑師和規(guī)劃師從風玫瑰圖獲取有關(guān)風的參數(shù)，但是風玫瑰圖的數(shù)據(jù)采集通常在開闊位置，而建筑物所在的位置受到附近的樹木、山丘等影響，風向和風速都會產(chǎn)生變化，所以，實際的氣流情況可能會與風玫瑰圖的差異較大，這些地區(qū)應按實際的氣流情況，結(jié)合場地自然條件，盡可能優(yōu)化建筑造型、朝向和建筑物之間的距離，使建筑具備更好的條件來保證良好的通風以及采光，盡量避免不利因素，進行精心設計。建筑物的規(guī)模和密度隨著城市的發(fā)展，飛速增加，成片的建筑布局不僅會產(chǎn)生二次風，由于風壓和熱壓所引起的局部環(huán)流，還會嚴重地阻礙風的流動，應盡量避免在室外局部區(qū)域形成無風區(qū)或渦旋區(qū)，更大程度利用氣流的流動排除室外的余熱和污染物。建筑物應盡量避免采用一片成排的布置，盡可能采用交錯排列和斜向排列或采用“前低后高”和有規(guī)律的“高低錯落”，盡可能的增強進入到小區(qū)深處的自然風，自然風的增強同時也增強了單體建筑物受到的風壓和熱壓。也可結(jié)合地形采用自由排列方式，而行列式和周邊式很難使風導入，特別是周邊式只適用于冬季寒冷氣候地區(qū)。在小區(qū)內(nèi)也可以設置一些樹木和圍墻等構(gòu)筑物，改變氣流組織流動方向。在不同氣候的不同季節(jié)里，利用植物控制通風的策略不盡相同，在寒冷地區(qū)，人們用常青植物在房屋北面修建防風帶，抵御冬季寒風；而在溫和氣候地區(qū)，可以利用南面植物引導更多自然風進入室內(nèi)。

3 自然通風與建筑的平面布置

建筑物通風效果要好，就是要通過各種技術(shù)手段使建筑內(nèi)外空氣具有較好的流通效果。為有效利用自然通風，合理精細的設計室內(nèi)平面、空間以及門窗，則顯得尤為重要。

在溫和氣候地區(qū)門窗洞口面積宜大，為了更好的利用自然風帶走室內(nèi)余熱，還應使夏季主導風向面向人員長期停留的主要房間。在寒冷氣候地區(qū)，門窗洞口不宜太大，應盡量減小冷風滲透對室內(nèi)環(huán)境的影響，并應結(jié)合當?shù)刂鲗эL向統(tǒng)籌設計。建筑單體自然通風的效果取決于兩個主要因素，一為通風開口面積，一為其相對位置關(guān)系。當通風開口面積至少占到地板面積的5%時，房間內(nèi)通風效果良好，但是需要引起注意的是，在夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)，通風開口面積占到地板面積的比例則需要提高到8%，才能保證通風效果良好。在設計過程中，建筑平面進深不宜過大，并宜使氣流能夠經(jīng)過房間中經(jīng)常有人停留的地方，門窗相對位置盡量使室內(nèi)氣流組織分布均勻，流暢，形成穿堂風，而當出風口面積大于進風口面積10%的時候，穿堂風會取得較好的效果。增大進、出風口之間的高度差也可以增加氣流組織的流動。自然通風因其較強的舒適性，低能耗，低投資，越來越受到設計人員與建設單位的青睞。為能達到良好的自然通風效果，其所需的建筑構(gòu)件，大約僅占樓層建筑面積的0.3%左右。考慮到這些構(gòu)件往往具有多重功能，比如窗戶既能采光，也能通風，而樓梯間、天井、中庭等都可以引導氣流，增強自然通風，這些占用的面積幾乎可以忽略。然而，典型的機械通風系統(tǒng)要占用樓層面積的4%～7%，此外，通風管道還會占用約層高的15%。如果采取自然通風策略，可以節(jié)省出可觀的建筑面積和空間，讓室內(nèi)空間更加寬敞。

4 自然通風的局限性

自然通風依靠自然力來實現(xiàn)，通風時間和強度都不完全受人控制，人們通過規(guī)劃、建筑設計采取了一些被動式措施，用于控制和促進自然通風。當室外空氣質(zhì)量惡化時，自然通風就變得不那么受歡迎了，雖然可以利用植被和紗窗等措施減少一部分污染，但是在一些對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量要求較高的建筑物中，如實驗室，手術(shù)室等，需要過濾進入的空氣，并保持室內(nèi)正壓。

5 結(jié)語

如今，發(fā)展綠色建筑是解決我國資源瓶頸問題的重要戰(zhàn)略，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本措施之一。作為一種廉價的生態(tài)節(jié)能技術(shù)，自然通風在建筑設計中的作用越來越受到人們的重視，它的實現(xiàn)離不開建筑設計團隊的密切配合，離不開建筑師與設備師的合作與協(xié)商。為此，需要一種綜合的設計思維，設計團隊在項目的初始階段，就開始全面考慮設計策略，企圖在后期改善方案的環(huán)境性能，將是困難并低效的。

[1] 孫一堅.簡明通風設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] GB 50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范[S].

[4] JGJ/T 229-2010，民用建筑綠色設計規(guī)范[S].

[5] 李 濤，韋 佳.論建筑設計中的自然通風[J].工業(yè)建筑，2006，36(sup)：97-100.

[6] 彭小云.自然通風與建筑節(jié)能[J].工業(yè)建筑，2007，37(3)：5-9.

Applicationofnaturalventilationinbuildingventilation

LIYongYANGChao-yang

(JinchengBuildingDesignInstitute,Jincheng048026,China)

In order to implement the policy of saving energy and protecting environment, the paper studies natural ventilation technology in building ventilation, introduces natural ventilation forms, explores the relationship of natural ventilation and community planning and horizontal building layout, and finally discusses defects of natural ventilation, which has accumulated experience for natural ventilation design.

natural ventilation, airflow, building, air pressure, environment

1009-6825(2014)33-0129-02

2014-09-15

李 勇(1982- )，男，工程師； 楊朝陽(1977- )，男，工程師

TU834.1

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