論建筑設計中的自然通風設計

王丹　周賽男

摘要：現代住宅建筑的采光設計的意義不僅僅在于節約能源消耗，更在于現代能源節約的文化思想。雖說我國的建筑業已發展到一定水平，但在建筑采光設計方面，設計師還需要不斷加強。本文首先對風壓、熱壓和機械輔助下的自然通風的原理及設計進行說明，并探討通過調節建筑構造來實現自然通風。

關鍵詞：建筑設計；自然通風設計；可持續發展

中圖分類號：TU834 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—120—02

前言

自然通風是構建生態建筑的手段之一。一個好的自然通風設計能夠調節室內溫度以及提高室內空氣的品質。降低人們對其他代替產品的依賴，從而節約空調等電器消耗的能源、減少污染，符合當今時代綠色環保的主題。

1建筑設計中自然通風設計理念

自然通風不消耗功率也可以獲得更大的通風換氣，簡單容易、節約能源，有利于環境保護，廣泛應用于工業與民用建筑自然通風的共同特點是：依靠室外風力造成的風壓和室內空氣溫差引起的熱空氣流，實現供應室內新鮮空氣和稀釋室內氣味和污染物，消除余熱、余濕的目的。根據自然通風的工作原理可分為：熱壓作用下的自然通風和空氣壓力作用下的自然通風，熱壓風壓自然通風作用下，根據通風方式可分純自然通風和機械輔助自然通風。

1.1熱壓作用下的自然通風

風壓和熱壓是自然通風最基本的動力，一般所說的煙囪效應即是熱壓通風熱壓通風不考慮室外風壓的作用，當室內外存在溫差或存在進排氣口高差時，空氣密度會隨著溫度的升高而降低，從而實現自然通風，可能過在建筑物上部設置排風口等實現熱壓通風。影響熱壓通風的主要因素是：窗孔位置、兩窗孔的高差和室內空氣密度差在建筑設計中，一般可利用建筑物內部貫穿多層的豎向井洞，如樓梯間、中庭、拔風井、管道井等滿足進排風口的高差要求，在頂部設置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風的目的相比較風壓式自然通風，熱壓式自然通風更能適應常變的外部風環境。

1.2風壓作用下的自然通風

在風力資源較為豐富的地區，風壓是實現自然通風的最佳手段，在住宅建筑中使用風壓手段，可以更好的促進建筑室內的空氣流通，提高室內空氣質量。當空氣流吹向建筑時，由于受到建筑的阻擋，建筑物四周室外氣流的壓力分布將發生變化，迎風面氣流受阻，動力降低，會在建筑的迎風面產生正壓力同時，氣流繞過建筑的各個側面及背面，會在相應位置產生負壓力風壓通風，就是利用建筑的迎風面和背風面之間的壓力差，實現空氣的流通壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風的夾角以及建筑周圍所決定的空氣動力系數等有關，當風垂直吹向建筑的正立面時，迎風面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負壓最大由風壓促成的氣流可以穿過整個房間，通風量大大超過熱壓促成的氣流，這是夏季組織通風的主要方式，另外根據伯努利流體原理，可以在建筑中局部留出橫向的通風通道，當風從通道吹過時，會在通道中形成負壓區，從而帶動周圍空氣的流動，這就是管式建筑的通風原理通風的管式通道要在一定方向上封閉，而在其他方向開敞，從而形成明確的通風方向這種通風方式可以在大進深的建筑空間中達到較好的通風效果。

1.3風壓與熱壓共同作用實現自然通風

在建筑的自然通風設計中，建筑物受到風、熱壓同時作用時，外圍護結構上各窗孔的內外壓差就等于各孔的余壓和室外風壓之差線性疊加風壓通風與熱壓通風往往是互為補充、密不可分的一般來說，在建筑進深較小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位則多利用熱壓來達到通風效果。

1.4機械輔助式自然通風

現代建筑更趨于高層化、大型化，這使得通風路徑更長，空氣流動受到了更大的阻力，自然通風效果降低，因此只是簡單的依靠自然風壓及熱風壓是很難取得較好的通風效果的特別在一些空氣質量較差、噪聲污染嚴重的城市，過于直接的自然通風會將室外的各種污染帶入室內，自然通風效果相較于污染對人體的傷害顯得較低，這時就需要對自然通風施以機械輔助的手段機械輔助自然通風系統具有較為完整的空氣循環通道，它將機械方式與生態思想相融合，共同完成室內通風任務。

2自然通風設計形式

2.1建筑群的布局

建筑群的布局對自然通風的影響效果很大。對于建筑群體，若風沿著法線吹向建筑，會在背風面形成很大的漩渦區，對后排建筑的通風不利。在建筑設計中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據風向投射角對室內風速的影響來決定合理的建筑間距。由于前后建筑通風的影響，因此在單體設計中還應該結合總體的情況對建筑的體型，包括高度、進深、面寬乃至形狀等實行一定的控制。

2.2圍護結構開口

建筑物開口的優化配置以及開口的尺寸、窗戶的形式和開啟方式、窗墻面積比等的合理設計，直接影響著建筑物內部的空氣流動以及通風效果。根據測定，當開口寬度為開間寬度的1/3～2/3時，開口大小為地板總面積的15%～25%時，通風效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起著決定作用。進風口與出風口宜相對錯開布置，這樣可以使氣流在室內改變方向，使室內氣流更均勻，通風效果更好。

2.3煙囪效應

“煙囪”空間，又叫風塔，是由垂直豎井和幾個風口組成，在房間的排風口末端安裝太陽能空氣加熱器以對從風塔頂部進入的空氣產生抽吸作用。風塔由垂直豎井和風斗組成。在通風不暢的地區，可以利用高出屋面的風斗，把上部的氣流引入建筑內部，來加速建筑內部的空氣流通。風斗的開口應該朝向主導風向。在主導風向不固定的地區，則可以設計多個朝向的風斗，或者設計成可以隨風向轉動。

2.4屋頂的自然通風

通風隔熱屋面通常有以下兩種方式：a.在結構層上部設置架空隔熱層。這種做法把通風層設置在屋面結構層上，利用中間的空氣間層帶走熱量，達到屋面降溫的目的，另外架空板還保護了屋面防水層。b.利用坡屋頂自身結構，在結構層中間設置通風隔熱層，也可得到較好的隔熱效果。

2.5雙層玻璃幕墻

雙層幕墻是當今生態建筑中所普遍采用的一項先進技術，被譽為“會呼吸的皮膚”，它由內外兩道幕墻組成。其通風原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個空腔，空腔的兩端有可以控制的進風口和出風口。在冬季，關閉進出風口，雙層玻璃之間形成一個“陽光溫室”，提高圍護結構表面的溫度；夏季，打開進出風口，利用“煙囪效應”在空腔內部實現自然通風，使玻璃之間的熱空氣不斷的被排走，達到降溫的目的。在節能上，雙層通風幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻在采暖時節約能源42%～52%，在制冷時節約能源38%～60%，是解決建筑節能的一個新的方向。

2.6利用中庭

現代具有中庭結構的建筑越來越多，大部分是增加采光和增加空間效果的作用，中庭如果處理不好不但不能夠起到節能環保的作用相反還會帶來巨大的能耗。因此必須合理進行中庭設計，利用中庭結構的特殊作用，確保建筑能耗降低。如可以利用中庭的熱壓作用，實現自然通風，實現綠色建筑節能效果。

2.7其他措施

綠色建筑本身就是為了倡導節約資源，建設節約型社會，不斷提高資源的利用效率。因此在建設綠色建筑時不能使造價不合理的提高，所以怎樣利用建筑設計中的造型處理來增強自然通風尤為重要，比如設置導風板，利用景觀綠化等等。

3結語

自然通風技術不但能降低室內溫度、帶走潮氣、達到人體熱舒適，還能提供新風，保證室內空氣品質。通過合理的設計，有效地利用自然通風解決室內熱舒適性和空氣質量問題，不增加投資就能營造一個健康、舒適的室內環境。