淺議建筑設(shè)計中的自然通風

【摘要】隨著中國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，能源問題已經(jīng)日趨嚴峻，建筑節(jié)能迫在眉睫。近年來，自然通風作為一項低廉而有效的節(jié)能技術(shù)措施，受到了廣泛關(guān)注，而且在當前的建筑設(shè)計過程中，人們對自然通風的要求也在不斷增加。本文根據(jù)作者多年的經(jīng)驗，介紹了建筑設(shè)計中實現(xiàn)自然通風的幾種技術(shù)，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】自然通風；風壓；熱壓；生態(tài)建筑

目前我國能源形勢緊張，能否有效利用資源、降低能源消耗，已成為當前建筑界的重點研究課題。而自然通風作為一種經(jīng)濟有效的通風方式，相對于機械通風和空調(diào)而言，能夠在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的同時，減少初投資和運行費用，減低環(huán)境污染，已得到越來越多設(shè)計人員的重視。因此，如何最大限度地利用自然通風來改善室內(nèi)空氣環(huán)境無疑具有重要的現(xiàn)實意義。

一、自然通風的形成原理

建筑中自然通風是由于建筑開口處的室內(nèi)外存在著空氣壓力差——風壓和熱壓來實現(xiàn)的。

1.風壓作用下的自然通風

當風吹到與建筑物上時，會使建筑物周圍的空氣壓力發(fā)生變化，風壓的原理就是利用建筑迎風面和背風面之間的壓力差來實現(xiàn)的，而且壓差的大小是與建筑的外形、建筑與風的角度和建筑外環(huán)境等因素有關(guān)。在建筑物的迎風面上，空氣流動受阻，動壓降低，靜壓增高，形成正壓區(qū)，室外空氣就會從開啟的外窗或窗縫進入室內(nèi)；而在建筑的背風面、屋頂和兩側(cè)，由于室外空氣繞過建筑物流動，靜壓降低，形成負壓區(qū)，室內(nèi)空氣又會從窗口或縫隙流向室外，形成室內(nèi)外空氣的交換。這就是我們通常所說的“穿堂風”。

2.熱壓作用下的自然通風

熱壓是由于室內(nèi)外空氣溫度不同而形成的重力壓差，它的大小跟室內(nèi)外溫度差和建筑高度有關(guān)。當室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時，室內(nèi)熱空氣因其密度小而上升，造成建筑內(nèi)上部空氣壓力比建筑外大，空氣從建筑物上部的孔洞（如天窗等）處逸出；同時在建筑下部壓力變小，室外較冷而密度較大的空氣不斷地從建筑物下部的門、窗補充進來，這樣室內(nèi)外就形成了連續(xù)不斷的換氣。

3.風壓和熱壓共同作用下的自然通風

在實際建筑中的自然通風是風壓和熱壓共同作用的結(jié)果，只是各自的作用有強有弱。但對于某一特定建筑物而言，環(huán)境中風力與風向是一動態(tài)變化的量，所以導致風壓與熱壓共同作用下的自然通風不能簡單的線性疊加。因此建筑師要充分考慮各種因素，使風壓和熱壓的作用相互補充，密切配合，實現(xiàn)建筑物的有效自然通風。

二、建筑設(shè)計中自然通風的實現(xiàn)

1.建筑體型與建筑群的布局

建筑群的布局對自然通風的影響效果很大?？紤]單體建筑得熱與防止太陽過度輻射的同時，應(yīng)該盡量使建筑的法線與夏季主導風向一致；然而對于建筑群體，若風沿著法線吹向建筑，會在背風面形成很大的漩渦區(qū)，對后排建筑的通風不利。所以在建筑設(shè)計中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據(jù)風向投射角（風向與房屋外墻面法線的夾角）對室內(nèi)風速的影響來決定合理的建筑間距，同時也可以結(jié)合建筑群體布局的改變以達到縮小間距的目的。由于前幢建筑對后幢建筑通風的影響，因此在單體設(shè)計中還應(yīng)該結(jié)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.圍護結(jié)構(gòu)開口的優(yōu)化設(shè)計

房間的開口大小、相對位置等，直接影響到風速和進風量。進風口大，則流場大；進風口小，流速雖然增加，但是流場縮小。根據(jù)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(nèi)改變方向，使室內(nèi)氣流更均勻，通風效果更好。

3.高大空間和架空空間的利用

高大空間建筑腔體在這里指能夠?qū)ㄖ?nèi)部環(huán)境起到調(diào)節(jié)作用的空間，包括：建筑的一些高大房間、中廳、邊廳、樓梯間與通風井等?，F(xiàn)代建筑師在創(chuàng)作中充分發(fā)揮了這一方法，從而實現(xiàn)了建筑的生態(tài)化。

利用架空空間也可使建筑獲得良好的自然通風。架空層的設(shè)置可考慮兩種位置：一是設(shè)計在底層。我國傣族的竹樓就是利用底層架空來獲得舒適室內(nèi)環(huán)境的典范。二是設(shè)計在建筑高度的中部。由福斯特設(shè)計的法蘭克福商業(yè)銀行就是典型的例子，它共60層，其平面為弧線圍成的三角形，中央為貫通全樓的中庭。三角形的每個邊在若干個高度上都分別設(shè)有架空的空中花園，圍繞中庭錯落布置，與中庭一起共同組織氣流，使整座樓的自然通風高達60%，被人們譽為“帶有空中花園的能量攪拌器”。

4.屋頂?shù)淖匀煌L

屋頂除了作為整個建筑自然通風系統(tǒng)的一個組成部分，利用天窗、煙囪、風斗等構(gòu)造為氣流提供進出口外，本身也可以成為一個獨立的通風系統(tǒng)。這種通風屋頂內(nèi)部一般有一個空氣間層，利用熱壓通風的原理使氣流在空氣間層中流動，以提高或降低屋頂內(nèi)表面的溫度，進而影響到室內(nèi)空氣溫度。另外，屋頂?shù)男螤顣绊懯彝怙L壓，從而影響自然通風效果，在設(shè)計中可采用翼形屋頂以便形成高壓區(qū)和低壓區(qū)。

5.設(shè)置雙層維護結(jié)構(gòu)

雙層維護結(jié)構(gòu)是當今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項先進技術(shù)，被譽為“可呼吸的皮膚”。雙層維護結(jié)構(gòu)一般由雙層玻璃或三層玻璃組成，在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層，并配有可調(diào)節(jié)的深色百頁。在冬季，空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置，提高建筑外墻表面溫度，有利于建筑的保溫采暖；在夏季，則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出，達到降溫的目的。對于高層建筑來說，直接對外開窗容易造成紊流，不易控制，而雙層維護結(jié)構(gòu)則能夠很好的解決這一問題。

三、結(jié)束語

通風是建筑最為基本的功能之一，通過高效的建筑設(shè)計，使建筑自然通風更為合理，實現(xiàn)減少能耗的目的。因此，在建筑設(shè)計中，設(shè)計者應(yīng)該通過建筑物的規(guī)劃、構(gòu)造設(shè)計等過程對自然通風的可應(yīng)用性和效果仔細考慮，有效地利用自然通風來解決建筑物的舒適性和空氣質(zhì)量問題，為使用者營造一個健康、舒適的工作環(huán)境和生活環(huán)境。

參考文獻

[1]王玲，王麗潔，馬士賓.建筑設(shè)計中對自然通風的探討[J].工業(yè)建筑，2009，（9）.

[2]方明和.現(xiàn)代城市建筑自然通風設(shè)計[J].建材與裝飾，2012，（5）.

[3]徐蓉.建筑設(shè)計中加強自然通風措施探討[J].中國科技縱橫，2012，（3）.

[4]鐘軍立，曾藝君.建筑的自然通風設(shè)計淺析[J].重慶建筑大學學報，2004，（4）.