建筑設(shè)計中對自然通風的探討

馬帥 李果

摘 要：自然通風屬于生態(tài)建筑技術(shù)中不可或缺的一部分，不僅能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，還是降低能耗的一項重要措施。因此，將自然通風技術(shù)融入到現(xiàn)代建筑設(shè)計中具有重要的作用和意義。本文就對建筑設(shè)計中自然通風進行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；自然通風；生態(tài)建筑

自然通風作為一種古老、節(jié)能的通風方法，屬于生態(tài)建筑技術(shù)中不可或缺的一部分，不僅能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，而且還是降低能耗的一項重要措施。在自然通風理論機理的基礎(chǔ)之上，筆者分析了自然通風存在的優(yōu)點和缺點，并闡述了建筑中自然通風的設(shè)計。

1 自然通風理論機理

1.1 通過風壓來實現(xiàn)自然通風

一般而言，若室外氣流和建筑物相遇的時候，就會產(chǎn)生繞流，這樣氣流在經(jīng)過了一段距離后才能夠恢復(fù)平行流動。因受到建筑物的阻擋，周圍室外氣流的壓力分布就會產(chǎn)生變化，這樣迎風面的氣流就會受阻，從而動壓就會降低，靜壓就會增高，同時側(cè)面以及背風面因出現(xiàn)的部分渦流靜壓而降低。因而，風壓通風則是通過建筑的迎風面以及背風面之間的壓力差來達到空氣的流通。同時要注意的是，壓力差的大小與建筑的形狀、風向位置以及附近的自然環(huán)境具有密切的關(guān)系。通?？諝獯怪贝迪蚪ㄖ⒚娴臅r候，正立面中心部分的正壓達到最大，而屋角以及屋脊的負壓也達到最大。

1.2 通過熱壓來實現(xiàn)自然通風

簡而言之，熱壓差是因為室內(nèi)外空氣的溫度差所形成的，也稱為“煙囪效應(yīng)”，是建筑自然通風的一項重要手段。也就是說，倘若室內(nèi)存在熱源的時候，這時空氣就會變熱，從而密度就會降低，而且會不斷向上浮動，這樣倘若在建筑物的上部設(shè)置出一個排風口就能夠及時將室內(nèi)渾濁的熱空氣排出，同時會逐步將室外新鮮空氣順著建筑的下部流入，從而就能夠有效地填補上部流出空氣所騰出的空間。而且熱壓的作用深受進風口和出風口的高差、室內(nèi)外溫差影響。因此，在建筑設(shè)計過程中，往往是將建筑物的內(nèi)部貫穿多層的豎向來滿足進風口以及出風口高差的要求。

1.3 通過風壓和熱壓的共同作用來實現(xiàn)自然通風

在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)中，關(guān)于自然通風是熱壓形成的還是風壓形成的是非常不容易分辨的，而且風壓和熱壓相輔相成，只是雙方所發(fā)揮的作用存在差異。再加上風壓會直接受到天氣、建筑物形狀、室外風向等影響，因此風壓和熱壓的作用是不能夠單純地進行線性疊加的。也就是說，通常對于建筑進深較小的部分多是通過風壓來實現(xiàn)自然通風，對于進深較大的部分多是通過熱壓來實現(xiàn)自然通風。

2 自然通風存在的優(yōu)點和缺點

2.1 自然通風存在的優(yōu)點

2.1.1 能夠有效改善建筑物室內(nèi)空氣質(zhì)量

在人們的潛意識里，建筑物內(nèi)部如果使用空調(diào)那么就可以少設(shè)甚至不設(shè)開啟窗戶，認為密閉房間的清凈程度往往較高，然而事實并非如此，空調(diào)只能控制室內(nèi)空氣的溫度，對空氣質(zhì)量的改善發(fā)揮很小的作用，而且空調(diào)中的新風量新鮮程度遠遠不如室外自然風，再加上人體每天自身新陳代謝都會產(chǎn)生一定病菌，致使室內(nèi)空氣質(zhì)量嚴重不佳。然而采用自然通風就能夠憑借熱壓以及風壓的作用有效地將室內(nèi)污濁的空氣排放到室外，同時將室外新鮮空氣補充到室內(nèi)，從而室內(nèi)空氣在滿足含氧量要求的同時也符合人體衛(wèi)生標準的要求。

2.1.2 切實降低能源消耗

眾所周知，空調(diào)和自然通風都能夠達到冷卻通風的功效，但是空調(diào)需要消耗大量的能源，而自然通風則不需要，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計表明，自然通風能夠降低能耗45%左右。

此外，在自然通風的條件下，更能增加了人們的舒適感。

2.2 自然通風存在的缺點

一般而言，自然通風存在的缺點表現(xiàn)為：①在炎熱的夏季，室內(nèi)外的空氣都是非常悶熱的，采用自然通風也是無法真正達到調(diào)節(jié)室溫的作用；②隨著工業(yè)的快速發(fā)展以及汽車數(shù)量不斷增多，加大了對環(huán)境的污染，無形中就降低了室外的空氣質(zhì)量，倘若采用自然通風就會將室外污染物帶入到室內(nèi)，不利于人體健康；③當前很多大型建筑因進深較大從而就使得很多房間不能夠開外窗，這樣就嚴重限制了自然通風。

3 建筑中自然通風的設(shè)計

3.1 建筑朝向以及通風口的面積

由于風壓的作用往往是通過風壓系數(shù)表現(xiàn)出的，從而就與建筑朝向以及通風的面積具有密切的關(guān)系。而且不同氣候地區(qū)的主導(dǎo)風向都呈現(xiàn)出較大的差異，所以就要求建筑朝向與夏季的主導(dǎo)風向保持一致。與此同時，在進行整體布局的同時，對建筑物的形體（例如建筑物的高度、形狀等）實施控制也是很有必要的。而且還應(yīng)該在此基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)新風量的需求來設(shè)計通風口，在這里所指的就是有效通風面積以及在建筑立面上的設(shè)計位置。此外，房間的相對位置以及開口大小都會對風速以及進風量產(chǎn)生直接的影響，這樣將進風口以及出風口兩者位置錯開并保持一定距離是很有必要的，從而就能夠有效地改變氣流在室內(nèi)的方向，達到更好的通風效果。

3.2 玻璃幕墻

玻璃幕墻因能夠增添建筑外形美觀，明顯改善區(qū)域室內(nèi)環(huán)境，從而在近年來被廣泛應(yīng)用在建筑設(shè)計中。一般而言，雙層玻璃幕墻也被稱為“會呼吸的皮膚”，通常是由內(nèi)外兩道幕墻構(gòu)成。而且兩層玻璃幕墻中間往往會留有一個空腔，空腔的兩端設(shè)置有能夠控制的進風口和出風口。具體來講，在夏季的時候，打開進出風口，即利用“煙囪效應(yīng)”來加熱幕墻通道中的空氣，從而促使空氣進行自下而上的流動，這樣就能夠有效地帶走通道中的熱空氣，達到空腔內(nèi)部的自然通風，以便切實降低房間內(nèi)部的溫度；在冬季的時候，將進出風口進行關(guān)閉，即利用“溫室效應(yīng)”來逐步提高圍護結(jié)構(gòu)表面的溫度，最大限度降低取暖能耗。

3.3 地下風道

具體來講，地下風道能夠?qū)諝膺M行預(yù)處理，這樣新風在進入到室內(nèi)之前就可以經(jīng)歷一個預(yù)冷或者預(yù)熱的過程，不僅能夠有效降低能耗，而且能夠緩解室內(nèi)外溫差較大時所帶來的不舒適。

總而言之，自然通風既能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，也是降低能耗的一項重要措施，將自然通風技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計中具有重要的作用和意義。同時我們也相信，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，自然通風能夠為人類創(chuàng)造更加健康、更加舒適的居住環(huán)境。

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