建筑自然通風設計在濕熱地區應用初探

李 爾 威

(華南理工大學建筑學院,廣東 廣州 510641)

0 引言

建筑創作中的自然風設計是一個協調眾多限制要素的復雜過程。找出這些設計限制要素并提煉出它們的最佳解決辦法，本文的目的是要尋出一個既滿足功能形式又能顯現出設計師設計理念的方案。

本文研究的課題為建筑創作中自然風設計,研究重點是建筑設計中的形式、構造、功能受風影響的范疇。我國南方大片地區氣候濕熱，通風在很大程度上影響建筑設計。本文基于筆者在嶺南廣州府和鄂西南長陽土家族自治縣三口堰村做過的兩個生態建筑的課程設計為主，闡述自然通風系統在濕熱地區的應對策略。

本文就筆者所了解的建筑生態學及其相對應的建筑形態進行剖析,總結出在不同自然風影響下建筑所展現出的不同特征。完成課程論文的同時，鞭策自己及時總結所學的綠色建筑相關知識，希望自己能在未來的建筑設計道路上更多的考慮建筑通風方面的設計，創造出更加適宜生活的綠色生態空間。

1 自然通風概述

自然通風，是指室外空氣在溫差、風壓、空氣密度差的驅使下，與室內或井巷進行氣流轉換，也是改善室內環境生態的重要手段。又因為風是可再生資源,所以也能達到環保節能的目的。可以將建筑中的通風方式分為以下4種。

1.1 風壓通風

當風吹向建筑時，因受到建筑的阻擋，迎風面氣壓力增強，與背風面產生壓差，從而產生由迎風面流向背風面的氣流。濕熱氣候地區恰恰是風壓通風最有潛力的地區，也正是我們的研究范圍。

1.2 熱壓通風

熱壓通風是因為室內外溫差帶來的空氣密度差形成的，會產生熱氣升高冷空氣下降的流動趨勢。溫差越大,熱壓通風流速越高,在氣候溫和和干熱的地區，干爽的空氣也會減弱了通風阻力。實際上，熱壓與風壓通風是同時存在的，建筑進深小的空間更多的形成風壓直接通風，進深較大的空間則可以用熱壓來改善通風效果。

1.3 高層建筑垂直通風

在豎向分布的風壓有利于增強高層建筑內的風循環效應,但過高的中庭風壓會使門窗開啟阻力變大,室內空氣也會變得紊亂,并且在冬季會帶走熱量,減弱了保溫效果。

1.4 機械輔助式通風

在城市中，對于一些商業建筑和大型公建來說，簡單的依靠風壓、熱壓通風，無法在復雜的室內空間實現自然通風。這種情況下可以采用機械輔助通風系統，既解決了通風問題，又可以防止污濁的空氣和噪聲進入到室內。

2 自然通風設計策略探究

2.1 組團設計策略

2.1.1平面的布局

街道的朝向和布局對建筑群體的采光、降溫、采暖、通風有著重要影響。當室外氣候潮濕炎熱時，首選的策略應當是所有季節的通風，其次是所有季節的遮陽。應當注意以下幾點：1)朝向使夏季風向入射角在20°～30°；2)也要考慮第二個主導風向；3)與主要朝向成一定傾角，增加街道的遮陰；4)布置東西街道并盡量延長；5)增加街道寬度以使通風流暢；6)讓空氣流動最大化，但地面不要硬鋪；嶺南地區的廣府民居梳式布局為典型案例。廣府梳式布局的朝向以東向至南向為主，這是為了充分利用東南向為主的夏季季風，為民居群組內部通風帶來良好的動力。群組一般還會背靠丘陵或樹林而建造，以減少冬季北風帶來的影響。

2.1.2通風廊道的利用

將街道或室外空間順風安排成通風廊道，有利于建筑群降溫和空氣污染物排走。城市大量人為熱和下墊面蓄熱是引起城市熱島效應的兩大主要原因。由于城市區空氣溫度較城郊區空氣溫度高，熱空氣從城市區上升，冷空氣從城郊向城市中心流動。這種流動在夏季無風的夜晚尤為明顯。如果城市郊區有帶狀的植被或河流，與城市街道形成通風廊道，這樣就可以起到冷卻城市的作用，同時帶走城市產生的氣體污染物。通風廊道的布置，可以是輻射式，以冷卻城市的一個中心或幾個中心，也可以順著夏季主導風方向布置。如果建筑群是在坡地上，還可以在建筑群的上坡向綠化，利用冷空氣下沉流動的原理來降溫。

在我國嶺南地區，氣候濕熱，建筑之間常相互遮陰，這種狹窄街道稱為冷巷。高墻冷巷：讓大部分場地處于陰影內，較少受到太陽直射，有效減少熱輻射量，具有很好的遮陽防曬效果，此時街道內部溫度較低，空氣密度大，與外界形成對流，產生自然風。

2.2 建筑物設計策略

2.2.1風壓通風策略

風壓通風不僅可以帶走室內的熱量，還可以增加皮膚的蒸發散熱使人感到涼爽。當風向入射角在0°～45°之間時，可得到有效的風壓通風。其次要注重建筑平面布置的通透性，減少風在流動過程中所受的阻力。

2.2.2熱壓通風策略

熱壓通風與建筑朝向的關系不大。氣流流速與進風口與出風口的垂直高差、進出風口的大小以及室外氣溫與室內平均氣溫的溫差有關。

例如傣族竹樓底層架空和開敞山花的通風，底層的完全通透，一層頂棚(也就是二層的樓板)用木板拼貼而成，其間留有縫隙，有利于自然風從樓下順暢的通過而不受阻隔，同時可以通過木片制成的樓板進入二層樓面，為二樓提供涼爽空氣，最后從屋頂開敞的山花部分流出，形成一定的熱壓通風。

2.2.3捕風器和地冷空調策略

在高密度的城市中，并不是每棟建筑都有良好的通風條件。這種情況可利用捕風器，可以從任何方向將高處冷而干凈的空氣導入房間內。無論是在夏天還是在冬天，地下的溫度總比地表溫度適宜。所以地冷空調的原理是通過捕風器將風捕捉，并通入地下進行舒適化的升溫或降溫，再從另一端排入建筑物，增加室內通風，改善室內溫度。

2.2.4風壓和熱壓相結合的通風策略

圖1，圖2為筆者在湖北長陽土家族自治縣三口堰村設計的村民活動中心。村民活動中心應該學習當地傳統建筑與山水間的關系，在滿足功能需求的同時，以一個舒適、低能耗、符合地域建筑特色的姿態呈現在環境中。

我們面臨的氣候是夏季濕熱，冬季寒冷，解決問題的關鍵是通風，同過對當地夏、冬季風向的風頻率、平均風溫度、平均相對濕度、平均降雨量的分析，確定夏季有利于建筑通風的朝向是：西南；冬季要規避的風向是：東北。

夏季主導風和谷風從正面吹過，經過池塘被降溫后進入緩沖間。由于煙囪效應被加熱后氣流上升，在雙層屋頂處帶走室內氣流，從而把建筑后側樹林中的富氧空氣吸入室內，形成高品質環境。緩沖間溫度雖高，但濕度較小氣流速度大，同樣可使人體感到舒適。室內溫度濕度氣體流速均可達到舒適狀況。冬季主導風被建筑后側擋風林阻擋。冬季陽光入射緩沖間，形成太陽房，外加高熱容又兼顧保溫的夯土墻，將溫度向室內擴散。緩沖間溫度高，濕度和氣體流速均較低，環境舒適。室內溫度較高，濕度和氣體流速同樣可達到舒適狀況。

3 結語

自然風設計是一種生態設計方式，需要協調好建筑、人、自然三者之間的關系，充分融合環境，讓建筑設計意圖得到充分的施展。所以我們分析當地的氣象條件之后，兼顧小氣候，充分利用自然通風，合理搭配組合通風方案，改善室內物理環境，解決功能與能耗污染平衡問題。