建筑設計中的自然通風分析

吳華

（湖南大學設計研究院有限公司 湖南長沙 410082）

1 引言

在建筑設計中，充分利用自然通風可以提高建筑的綠色節能的使用功能，基于自然通風，不僅可以對室內的空氣環境加以改善，提高居住者生活品質，還可以節能降耗，緩解我國在資源利用方面的壓力，同時實現對自然生態環境的保護，促進人與自然的和諧發展。在建筑設計中，自然通風是一項應用廣泛且傳統的建筑生態理念，由于利用自然環境，可以不依靠外界能源，因此具有長久性和廉價性。此外，通過自然通風的設計，對居住者來說更加貼近自然，不僅可以促進空氣流通，保證室內空氣的新鮮程度，還可以促使居住者的心理狀態提升，充分實現建筑的使用功能。自然通風還可以對電力資源的節約起到促進作用，進而降低發電過程中各種污染問題，從長遠上保護自然生態環境。因此在建筑的設計中，使用自然通風是具有十分重要的意義的。

2 建筑自然通風原理分析

2.1 利用風壓

所謂風壓，是指在空氣流動時，垂直作用在平面上的靜止壓力，在建設設計中體現為，由于建筑物的阻擋作用，使迎風面的氣流堆積，從而增大表面靜壓，而背風面和側風面則由于空氣渦流作用，使得表面靜壓降低，進而形成建筑不同位置處的壓力差，通過此壓力差，便可以實現空氣的自然流通。因此在建筑設計之中，可以設置局部橫向通風道，并基于所要涉及的空氣流動方向，進行通風道的敞開與關閉設計，實現建筑的自然通風。

2.2 利用熱壓

在建筑設計之中，熱力學也有充分的體現，當建筑物的室內和室外存在溫度上的差異時，便會導致空氣密度的變化和差異，從而導致空氣產生壓力差，進而實現空氣的自然流通，這種現象被稱為“煙囪效應”，也是建筑自然通風中常用的一種手段。具體來說，當建筑內部的溫度上升，將會使其密度降低，從而產生向上運動的趨勢，此時通過預先設置的排風口，將可以實現空氣的流動，再利用室外密度較大的空氣流入室內，便可以實現空氣的循環流動。

2.3 風壓與熱壓相結合

利用風壓和熱壓進行自然通風是建筑設計中常用的手段，如果將二者結合起來，將會更好地實現建筑自然通風的功能。利用風壓和熱壓相結合的通風設計，可以將二者的效果疊加，從而更好地提升建筑通風效果。對于特定的建筑物，若要進行風壓與熱壓相結合的通風設計，需要建筑設計師對建筑進行科學合理設計，從而實現高效的自然通風，改善空氣品質。

2.4 機械輔助進行的自然通風

當風壓和熱壓不能完全滿足建筑通風的要求時，例如對于大型建筑物，由于體型大，通風道長，難以實現空氣的對流，因此需要借助機械輔助進行通風。體現為自然通風為主，機械通風為輔的通風模式。利用循環甬道，可以實現大面積的室內通風效果。這種方式雖然需要消耗一定能源，但仍以自然通風為主，并且其帶來的通風效果更加良好。

3 建筑自然通風優勢分析

在建筑設計中，實現自然通風是一項具有重要節能意義的理念。為了降低空調的使用，減少能源的消耗，采用自然通風便可以實現改善室內空氣與熱量環境的作用。在自然通風中，可以實現兩種功能：①有效實行被動式制冷，即當室外環境溫度較低時，可以降低室內的溫度，同時不消耗任何資源，代替空調的作用。當室外環境溫度較高時，也可以調節室內的空氣環境質量，確?？諝獾男迈r程度。②通過自然通風可以帶來更為新鮮、自然的空氣，從而使得居住者身心愉悅，促進居住者的身心健康。相比于空調進行空氣調節的設計，自然通風無能源消耗，無噪聲，并且更為健康，是一種綠色、和諧的建筑設計理念。

4 建筑設計中自然通風的設計分析

4.1 總平面布局

為了實現空氣的自然流通，設計師首先關注的便是空氣的對流，即“穿堂風”，為了實現“穿堂風”的流動，需要在進行建筑設計時，進行總平面布局的設計，既要考慮建筑的朝向、形狀，也要兼顧建筑物之間的距離和總體布局，一般來說，建筑應當采用錯落有致的布局方式，盡量使得每一幢建筑都有良好的通風效果。

4.2 建筑朝向

在建筑設計時，其位置和朝向也是自然通風的重要影響因素，因此需要根據建筑所在地的日照特點及主導風向進行建筑朝向的設計。根據風的特點，風力最大作用面為與風向垂直的平面，因此建筑的主立面應盡可能朝向夏季主導風向，側面朝向冬季主導風向。此外由于我國絕大多數地區的夏季主導風向為南向或南偏東，因此對于我國，建筑的最佳朝向是南方。采用這一朝向既可以調節室內的溫度和空氣環境，又可以避免西、東曬。

4.3 建筑群的間距

對于建筑周圍還有其他建筑的情況，就要考慮建筑物之間的相互影響。根據已有研究表明，當前后建筑物之間的日照間距較小時，會遮擋后排建筑，導致其風壓降低，當日照間距增大時，可以使后排建筑具有更好的通風效果。因此要對前后建筑物的間距進行合理的設計。此外，在條件允許的情況下，增大山墻間距，也可以提高空氣流動的效果，原因在于室外空氣會在流經山墻時產生射流，進而改善建筑群之間的空氣流動，提升自然通風的效果。

4.4 通過建筑剖面進行通風

在當前的建筑設計中，越來越多的出現了底層架空的建筑形式，其中被架空的部分，可以用于園林景觀綠化，改善室內生態環境。這種設計方式不僅使得可用空間增加，而且可以使得空氣從建筑底部流入建筑中層，實現自然通風的效果。此外對于頂層來說，由于混凝土的熱惰性，使其白天吸收的熱量在夜晚散出，給居住者帶來不適的影響，因此設計師考慮屋面架空的手段，將蓄積的熱量通過自然風將其帶走，提高建筑的舒適度。

4.5 通過建筑高度以及門窗部位進行通風

較高的樓層有利于室內熱壓的形成，增強自然通風，適當增高建筑高度，可加速熱空氣流動，使新風更多的涌入室內，有效減小室內溫濕度。在炎熱地區，可以通過安裝特殊門窗如木板簾，更有效的進行通風降溫。捕風窗是人類的一項偉大發明，它促使風通過風道進入室內，既保障了普通窗戶通風又滿足了室內空氣的流動。

5 結語

在當前的建筑設計中，自然通風的手段已經被廣泛應用于城市居民住宅當中，并實現了良好的效果。自然通風具有調節室內空氣質量，節約能耗，維持室內外溫度平衡等優點，是一種綠色生態化的建筑設計手段。在建筑設計時，要根據建筑的具體類型和要求進行合理的分析，保證自然通風的正常進行。通過自然通風，可以使居住者的居住品質得到提升，同時降低資源消耗，因此建筑設計中的自然通風設計要得到充分的重視。

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