论建筑设计中的自然通风设计

王丹　周赛男

摘要：现代住宅建筑的采光设计的意义不仅仅在于节约能源消耗，更在于现代能源节约的文化思想。虽说我国的建筑业已发展到一定水平，但在建筑采光设计方面，设计师还需要不断加强。本文首先对风压、热压和机械辅助下的自然通风的原理及设计进行说明，并探讨通过调节建筑构造来实现自然通风。

关键词：建筑设计；自然通风设计；可持续发展

中图分类号：TU834 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—120—02

前言

自然通风是构建生态建筑的手段之一。一个好的自然通风设计能够调节室内温度以及提高室内空气的品质。降低人们对其他代替产品的依赖，从而节约空调等电器消耗的能源、减少污染，符合当今时代绿色环保的主题。

1建筑设计中自然通风设计理念

自然通风不消耗功率也可以获得更大的通风换气，简单容易、节约能源，有利于环境保护，广泛应用于工业与民用建筑自然通风的共同特点是：依靠室外风力造成的风压和室内空气温差引起的热空气流，实现供应室内新鲜空气和稀释室内气味和污染物，消除余热、余湿的目的。根据自然通风的工作原理可分为：热压作用下的自然通风和空气压力作用下的自然通风，热压风压自然通风作用下，根据通风方式可分纯自然通风和机械辅助自然通风。

1.1热压作用下的自然通风

风压和热压是自然通风最基本的动力，一般所说的烟囱效应即是热压通风热压通风不考虑室外风压的作用，当室内外存在温差或存在进排气口高差时，空气密度会随着温度的升高而降低，从而实现自然通风，可能过在建筑物上部设置排风口等实现热压通风。影响热压通风的主要因素是：窗孔位置、两窗孔的高差和室内空气密度差在建筑设计中，一般可利用建筑物内部贯穿多层的竖向井洞，如楼梯间、中庭、拔风井、管道井等满足进排风口的高差要求，在顶部设置可以控制的开口，将建筑各层的热空气排出，达到自然通风的目的相比较风压式自然通风，热压式自然通风更能适应常变的外部风环境。

1.2风压作用下的自然通风

在风力资源较为丰富的地区，风压是实现自然通风的最佳手段，在住宅建筑中使用风压手段，可以更好的促进建筑室内的空气流通，提高室内空气质量。当空气流吹向建筑时，由于受到建筑的阻挡，建筑物四周室外气流的压力分布将发生变化，迎风面气流受阻，动力降低，会在建筑的迎风面产生正压力同时，气流绕过建筑的各个侧面及背面，会在相应位置产生负压力风压通风，就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差，实现空气的流通压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围所决定的空气动力系数等有关，当风垂直吹向建筑的正立面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大由风压促成的气流可以穿过整个房间，通风量大大超过热压促成的气流，这是夏季组织通风的主要方式，另外根据伯努利流体原理，可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理通风的管式通道要在一定方向上封闭，而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向这种通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。

1.3风压与热压共同作用实现自然通风

在建筑的自然通风设计中，建筑物受到风、热压同时作用时，外围护结构上各窗孔的内外压差就等于各孔的余压和室外风压之差线性叠加风压通风与热压通风往往是互为补充、密不可分的一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。

1.4机械辅助式自然通风

现代建筑更趋于高层化、大型化，这使得通风路径更长，空气流动受到了更大的阻力，自然通风效果降低，因此只是简单的依靠自然风压及热风压是很难取得较好的通风效果的特别在一些空气质量较差、噪声污染严重的城市，过于直接的自然通风会将室外的各种污染带入室内，自然通风效果相较于污染对人体的伤害显得较低，这时就需要对自然通风施以机械辅助的手段机械辅助自然通风系统具有较为完整的空气循环通道，它将机械方式与生态思想相融合，共同完成室内通风任务。

2自然通风设计形式

2.1建筑群的布局

建筑群的布局对自然通风的影响效果很大。对于建筑群体，若风沿着法线吹向建筑，会在背风面形成很大的漩涡区，对后排建筑的通风不利。在建筑设计中要综合考虑这两方面的利弊，根据风向投射角对室内风速的影响来决定合理的建筑间距。由于前后建筑通风的影响，因此在单体设计中还应该结合总体的情况对建筑的体型，包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。

2.2围护结构开口

建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的形式和开启方式、窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3时，开口大小为地板总面积的15%～25%时，通风效果最佳。开口的相对位置对气流路线起着决定作用。进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀，通风效果更好。

2.3烟囱效应

“烟囱”空间，又叫风塔，是由垂直竖井和几个风口组成，在房间的排风口末端安装太阳能空气加热器以对从风塔顶部进入的空气产生抽吸作用。风塔由垂直竖井和风斗组成。在通风不畅的地区，可以利用高出屋面的风斗，把上部的气流引入建筑内部，来加速建筑内部的空气流通。风斗的开口应该朝向主导风向。在主导风向不固定的地区，则可以设计多个朝向的风斗，或者设计成可以随风向转动。

2.4屋顶的自然通风

通风隔热屋面通常有以下两种方式：a.在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层设置在屋面结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到屋面降温的目的，另外架空板还保护了屋面防水层。b.利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果。

2.5双层玻璃幕墙

双层幕墙是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术，被誉为“会呼吸的皮肤”，它由内外两道幕墙组成。其通风原理是在两层玻璃幕墙之间留一个空腔，空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。在冬季，关闭进出风口，双层玻璃之间形成一个“阳光温室”，提高围护结构表面的温度；夏季，打开进出风口，利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风，使玻璃之间的热空气不断的被排走，达到降温的目的。在节能上，双层通风幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙在采暖时节约能源42%～52%，在制冷时节约能源38%～60%，是解决建筑节能的一个新的方向。

2.6利用中庭

现代具有中庭结构的建筑越来越多，大部分是增加采光和增加空间效果的作用，中庭如果处理不好不但不能够起到节能环保的作用相反还会带来巨大的能耗。因此必须合理进行中庭设计，利用中庭结构的特殊作用，确保建筑能耗降低。如可以利用中庭的热压作用，实现自然通风，实现绿色建筑节能效果。

2.7其他措施

绿色建筑本身就是为了倡导节约资源，建设节约型社会，不断提高资源的利用效率。因此在建设绿色建筑时不能使造价不合理的提高，所以怎样利用建筑设计中的造型处理来增强自然通风尤为重要，比如设置导风板，利用景观绿化等等。

3结语

自然通风技术不但能降低室内温度、带走潮气、达到人体热舒适，还能提供新风，保证室内空气品质。通过合理的设计，有效地利用自然通风解决室内热舒适性和空气质量问题，不增加投资就能营造一个健康、舒适的室内环境。