校園建筑設計中自然通風原理的應用及實現

陳可珍

（佛山市嶺南建筑設計咨詢有限公司 528251）

引言

隨著社會和經濟的發展，空調在現代校園建筑設計中的應用越來越多，而自然通風技術作為一項廉價成熟的技術已經逐步被空調所取代，漸漸讓人們忽視了該技術的應用。雖然空調的使用給人們帶來了很大的便利，使室內環境更加舒適，但也相應的帶來了空氣質量惡化，資源消耗嚴重的問題，所以最傳統的自然通風技術又得到了人們的重視。

1 自然通風原理

自然通風系統主要運行的動力是在自然界形成的也就是說，它是一個自然過程。按照動力的來源這一角度來劃分，校園建筑物的自然通風主要分為完全的自然通風和機械輔助下的自然通風這兩種。形成完全的自然通風的兩個主要原因是：風壓和室內室外空氣的密度差；而自然通風形成的原因是：

1.1 風壓作用

在許多地區，風能都非常的豐富，而風壓是促進自然通風的十分重要的手段，但是在促進自然通風的情形下，要注意好通風的各個事項，才可以做到通風順暢，保證通風效果。風壓所造成的通風是通過正面及負面的壓力差來實現的，以此來促進室內的空氣流動，減少室內的污染物排放，從而最終達到降低室內的余濕、余熱的效果。風壓作用下的自然通風如圖1所示。

圖1 風壓作用下的自然通風

1.2 熱壓作用

由于室內室外空氣的溫差而形成的熱壓，就是通過熱空氣會上升這個原理，在校園建筑物的上部安置排風口，因此，室外的新鮮空氣可以被吸入，而室內的污染空氣可以被排出。通風口的設置對加強通風來說還具有十分重要的作用。通常，影響熱壓通風的因素有許多：包括兩窗孔的高度差、窗孔的位置以及室內的空氣密度差等。如果外面的溫度低于里面，校園建筑物上部壓力較高，而下部的壓力較低，如這些地方有通風口時，空氣從下面的開口進入，從上面出去；如果室外溫度高于室內溫度，則氣流方向相反。在設計過程中，可將校園建筑物內豎向空間大大的利用起來。滿足了所需的高度差，就能將校園建筑中的熱氣排出，讓校園建筑物具有更好的通風的效果。

1.3 兩者的共同作用

實際的校園建筑中，兩者的共同作用會產生自然通風，熱壓與風壓共同作用是校園建筑中自然通風中最常見的效果，但是由于它們各自作用的效果程度不同，相對穩定的是熱壓作用，比較容易完成的是煙囪效應拔風。相同一座校園建筑，風壓作用的方向是相同的，下部迎風面是熱壓力，進入風將大于熱壓力，如果迎風面熱壓力大于上部風壓力，很容易形成反向倒灌。但一天下來，外面的風向不時發生改變，為了保證自然通風的效果，在計算中一般不考慮風壓的作用；但是，由于風壓客觀存在，還需要考慮風壓對自然通風的影響，使熱壓與風壓相輔相成，密切的配合使用。

1.4 機械輔助式自然通風

現代校園建筑物的面積越來越大，樓層也越來越高，所以就更有必要來實現自然通風，但是也面臨一個通風路徑變得更長的問題，這樣空氣就可以受到校園建筑物的阻礙，所以，依靠自然風壓和熱風就不能簡答的實現優質的效果。但是，由于自然環境的惡化，在城市環境惡劣的地區，自然通風就會把惡劣的空氣帶到室內，從而造成空氣的污染，進一步危害到學生的健康。所以，在設計學校校園建筑的過程中，因為學校人口的密度大，從而流動的阻力較大，為了實現自然通風，這個時候就要輔助的自然通風，通過機械輔助的方式來加速室內通風。

2 校園建筑設計中自然通風原理的應用及實現策略

2.1 優化門窗開口位置的設計

在這類學校的校園建筑中，門窗的布置和門窗與墻體的比例要盡可能的優化，這直接影響到校園建筑內部的通風效果和氣流。在設計學校校園建筑的過程中，一些增加門窗的設計應盡量避免，最大程度上減少洞口的面積；此外，外墻的面積減少，門窗洞口的面積不斷增加時，也就是加大窗墻比的時候，會直接影響到校園建筑的一些性質。

2.2 平面屋頂的設計

一般情況下，我們會在平屋頂上設置以磚為支架的保溫層，達到通風降溫的效果。但由于該方法不能利用熱壓實現通風，夾層溫度過高，需要邊坡保溫層，這樣就可以使通過熱壓產生的上升的氣流帶走熱量，使相對來說比較冷的空氣從坡的下面進入，從而有效的降低屋頂的溫度。

2.3 校園建筑物幕墻的設計

現在綠色校園建筑通用的一種設計就是被稱作“上層皮”的幕墻，設計是在雙層玻璃之間預留一定寬度的通風管道，并且還搭配有可以調節角度的百頁。這樣，在夏天的時候，可以打開上下的進風口和排風口，從而實現自然通風，并且當通道里面的空氣被加熱以后，可以通過風壓，使熱空氣上升，冷空氣進入，實現通風，當冬天的時候，關閉進風口和排風口，雙層玻璃的中間就可以儲存熱量，以此來增溫。

2.4 風帽的設計

風帽主要可以分為排風帽和進風帽兩種類型，可以因地制宜，依據自己的需要來進行設置，一般來說都是設置在屋頂上。這樣能夠把任何水平方向吹過來的風都通過進風帽導入到系統里，然后再通過壓差從排風帽里面導出去，從而實現風的流動，增強通風。

3 自然通風技術的原理以及在校園建筑設計中的使用注意要點

（1）古往今來，生態文化的保護在社會中起著十分重要的作用，保護生態文化是每個社會公民應盡的責任，我們要極力倡導并依靠自我行動，全力走生態發展可持續道路。

（2）現代社會我們都應有創新精神，特別是對于校園建筑設計來說絕對不能盲目模仿以前的著名設計，因為很有可能那已經過時，而且在現實社會中實絕對不合理，不科學的。自然通風技術可以根據不同的地區、溫度和氣候產生不同的風壓和熱壓，而我們祖國地大物博，地域廣闊，幾乎每個城市都有每個城市的溫度氣候，所以堅決不能盲目模仿。

（3）自然通風技術對現代校園建筑設計來說有著至關重要的作用，特別是在能源越來越匱乏今天。我們全社會人類都應共同努力，合理運用校園建筑設計中的自然通風技術，努力走校園建筑與文明，自然相統一的道路，為我們的子孫后代創造福音碩果。

4 結語

隨著社會的迅猛發展，科技時我們越來越方便或舒適，但也讓我們越來越遠離自然和諧的腳步。雖然隨著現代社會的到來，校園建筑絕大多數都是依賴于機械通風，然而它會使我們的資源岌岌可危，這樣與自然和諧背道而馳，也使不符合個國家的可持續發展。因此我們在做校園建筑設計的時候，應該合理運用生態理念，巧妙運用生態通風技術，朝著可持續發展的芬芳之路繼續前行。