自然通風(fēng)在建筑通風(fēng)中的應(yīng)用

李 勇 楊朝陽

(晉城市建筑設(shè)計(jì)院，山西 晉城 048026)

自然通風(fēng)在建筑通風(fēng)中的應(yīng)用

李 勇 楊朝陽

(晉城市建筑設(shè)計(jì)院，山西 晉城 048026)

為了貫徹節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的政策，研究了建筑通風(fēng)中自然通風(fēng)的技術(shù)，介紹了自然通風(fēng)的形成，對(duì)自然通風(fēng)與小區(qū)的規(guī)劃以及建筑的平面布置關(guān)系進(jìn)行了探討，并論述了自然通風(fēng)的局限性，為自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。

自然通風(fēng)，氣流，建筑，風(fēng)壓，環(huán)境

隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)的飛速發(fā)展，不可再生能源的枯竭，環(huán)境的日益惡化，人們對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展越來越重視。為了貫徹節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的政策，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，國(guó)家頒布并實(shí)施了一系列建筑節(jié)能的法規(guī)和方針政策，而自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中最大的優(yōu)勢(shì)就是能耗極低，同時(shí)在提高空間利用率和提高舒適度方面也優(yōu)勢(shì)明顯。通風(fēng)按照動(dòng)力的不同，分為機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)主要是靠通風(fēng)設(shè)施提供動(dòng)力實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)，是進(jìn)行有組織通風(fēng)的主要技術(shù)手段；自然通風(fēng)完全依靠自然力來實(shí)現(xiàn)，與機(jī)械通風(fēng)相比，自然通風(fēng)消耗的能源可以忽略不計(jì)，不僅如此，自然通風(fēng)的初期投資也遠(yuǎn)低于機(jī)械通風(fēng)。

1 自然通風(fēng)的形成

熱壓和風(fēng)壓均作用于建筑物時(shí)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)各孔洞的內(nèi)外壓差就等同于熱壓、風(fēng)壓分別作用時(shí)的內(nèi)外壓差之和。風(fēng)壓帶來的通風(fēng)強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于熱壓，但是風(fēng)壓由于風(fēng)速和風(fēng)向經(jīng)常變化，具有不穩(wěn)定性，而熱壓作用則相對(duì)穩(wěn)定，能夠在無風(fēng)天氣里實(shí)現(xiàn)通風(fēng)。因此，為了保證自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)效果，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，一般僅考慮熱壓的作用，僅當(dāng)建筑迎風(fēng)面與計(jì)算季節(jié)的最多風(fēng)向成45°～90°角時(shí)，該面上的有效開口利用面積才可作為進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行計(jì)算。

2 自然通風(fēng)與小區(qū)規(guī)劃

自然通風(fēng)對(duì)于建筑有極其重要的意義，它可以帶來新鮮空氣，改善建筑環(huán)境，也可以給建筑降溫，減少建筑能耗。雖然自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)都能起到換氣和降溫的效果，但是機(jī)械通風(fēng)無法與舒適的自然風(fēng)相比，尤其是夏季，拂過陣陣涼風(fēng)，讓人精神振奮。同時(shí)，自然通風(fēng)往往能夠與自然采光相結(jié)合起來，與室外景色的聯(lián)系還增加了室內(nèi)人員的愉悅心情，提高了工作效率，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益往往遠(yuǎn)大于用于改善室內(nèi)環(huán)境的費(fèi)用。

我國(guó)長(zhǎng)江以南、華北和東北部分地區(qū)都處于季風(fēng)區(qū)，夏季盛行東南風(fēng)，冬季盛行西北風(fēng)，我國(guó)的建設(shè)活動(dòng)大多發(fā)生在季風(fēng)區(qū)。建筑師和規(guī)劃師從風(fēng)玫瑰圖獲取有關(guān)風(fēng)的參數(shù)，但是風(fēng)玫瑰圖的數(shù)據(jù)采集通常在開闊位置，而建筑物所在的位置受到附近的樹木、山丘等影響，風(fēng)向和風(fēng)速都會(huì)產(chǎn)生變化，所以，實(shí)際的氣流情況可能會(huì)與風(fēng)玫瑰圖的差異較大，這些地區(qū)應(yīng)按實(shí)際的氣流情況，結(jié)合場(chǎng)地自然條件，盡可能優(yōu)化建筑造型、朝向和建筑物之間的距離，使建筑具備更好的條件來保證良好的通風(fēng)以及采光，盡量避免不利因素，進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。建筑物的規(guī)模和密度隨著城市的發(fā)展，飛速增加，成片的建筑布局不僅會(huì)產(chǎn)生二次風(fēng)，由于風(fēng)壓和熱壓所引起的局部環(huán)流，還會(huì)嚴(yán)重地阻礙風(fēng)的流動(dòng)，應(yīng)盡量避免在室外局部區(qū)域形成無風(fēng)區(qū)或渦旋區(qū)，更大程度利用氣流的流動(dòng)排除室外的余熱和污染物。建筑物應(yīng)盡量避免采用一片成排的布置，盡可能采用交錯(cuò)排列和斜向排列或采用“前低后高”和有規(guī)律的“高低錯(cuò)落”，盡可能的增強(qiáng)進(jìn)入到小區(qū)深處的自然風(fēng)，自然風(fēng)的增強(qiáng)同時(shí)也增強(qiáng)了單體建筑物受到的風(fēng)壓和熱壓。也可結(jié)合地形采用自由排列方式，而行列式和周邊式很難使風(fēng)導(dǎo)入，特別是周邊式只適用于冬季寒冷氣候地區(qū)。在小區(qū)內(nèi)也可以設(shè)置一些樹木和圍墻等構(gòu)筑物，改變氣流組織流動(dòng)方向。在不同氣候的不同季節(jié)里，利用植物控制通風(fēng)的策略不盡相同，在寒冷地區(qū)，人們用常青植物在房屋北面修建防風(fēng)帶，抵御冬季寒風(fēng)；而在溫和氣候地區(qū)，可以利用南面植物引導(dǎo)更多自然風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)。

3 自然通風(fēng)與建筑的平面布置

建筑物通風(fēng)效果要好，就是要通過各種技術(shù)手段使建筑內(nèi)外空氣具有較好的流通效果。為有效利用自然通風(fēng)，合理精細(xì)的設(shè)計(jì)室內(nèi)平面、空間以及門窗，則顯得尤為重要。

在溫和氣候地區(qū)門窗洞口面積宜大，為了更好的利用自然風(fēng)帶走室內(nèi)余熱，還應(yīng)使夏季主導(dǎo)風(fēng)向面向人員長(zhǎng)期停留的主要房間。在寒冷氣候地區(qū)，門窗洞口不宜太大，應(yīng)盡量減小冷風(fēng)滲透對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，并應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。建筑單體自然通風(fēng)的效果取決于兩個(gè)主要因素，一為通風(fēng)開口面積，一為其相對(duì)位置關(guān)系。當(dāng)通風(fēng)開口面積至少占到地板面積的5%時(shí)，房間內(nèi)通風(fēng)效果良好，但是需要引起注意的是，在夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)，通風(fēng)開口面積占到地板面積的比例則需要提高到8%，才能保證通風(fēng)效果良好。在設(shè)計(jì)過程中，建筑平面進(jìn)深不宜過大，并宜使氣流能夠經(jīng)過房間中經(jīng)常有人停留的地方，門窗相對(duì)位置盡量使室內(nèi)氣流組織分布均勻，流暢，形成穿堂風(fēng)，而當(dāng)出風(fēng)口面積大于進(jìn)風(fēng)口面積10%的時(shí)候，穿堂風(fēng)會(huì)取得較好的效果。增大進(jìn)、出風(fēng)口之間的高度差也可以增加氣流組織的流動(dòng)。自然通風(fēng)因其較強(qiáng)的舒適性，低能耗，低投資，越來越受到設(shè)計(jì)人員與建設(shè)單位的青睞。為能達(dá)到良好的自然通風(fēng)效果，其所需的建筑構(gòu)件，大約僅占樓層建筑面積的0.3%左右?？紤]到這些構(gòu)件往往具有多重功能，比如窗戶既能采光，也能通風(fēng)，而樓梯間、天井、中庭等都可以引導(dǎo)氣流，增強(qiáng)自然通風(fēng)，這些占用的面積幾乎可以忽略。然而，典型的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)要占用樓層面積的4%～7%，此外，通風(fēng)管道還會(huì)占用約層高的15%。如果采取自然通風(fēng)策略，可以節(jié)省出可觀的建筑面積和空間，讓室內(nèi)空間更加寬敞。

4 自然通風(fēng)的局限性

自然通風(fēng)依靠自然力來實(shí)現(xiàn)，通風(fēng)時(shí)間和強(qiáng)度都不完全受人控制，人們通過規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)采取了一些被動(dòng)式措施，用于控制和促進(jìn)自然通風(fēng)。當(dāng)室外空氣質(zhì)量惡化時(shí)，自然通風(fēng)就變得不那么受歡迎了，雖然可以利用植被和紗窗等措施減少一部分污染，但是在一些對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量要求較高的建筑物中，如實(shí)驗(yàn)室，手術(shù)室等，需要過濾進(jìn)入的空氣，并保持室內(nèi)正壓。

5 結(jié)語

如今，發(fā)展綠色建筑是解決我國(guó)資源瓶頸問題的重要戰(zhàn)略，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本措施之一。作為一種廉價(jià)的生態(tài)節(jié)能技術(shù)，自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中的作用越來越受到人們的重視，它的實(shí)現(xiàn)離不開建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的密切配合，離不開建筑師與設(shè)備師的合作與協(xié)商。為此，需要一種綜合的設(shè)計(jì)思維，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目的初始階段，就開始全面考慮設(shè)計(jì)策略，企圖在后期改善方案的環(huán)境性能，將是困難并低效的。

[1] 孫一堅(jiān).簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] GB 50736-2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] JGJ/T 229-2010，民用建筑綠色設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] 李 濤，韋 佳.論建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)[J].工業(yè)建筑，2006，36(sup)：97-100.

[6] 彭小云.自然通風(fēng)與建筑節(jié)能[J].工業(yè)建筑，2007，37(3)：5-9.

Applicationofnaturalventilationinbuildingventilation

LIYongYANGChao-yang

(JinchengBuildingDesignInstitute,Jincheng048026,China)

In order to implement the policy of saving energy and protecting environment, the paper studies natural ventilation technology in building ventilation, introduces natural ventilation forms, explores the relationship of natural ventilation and community planning and horizontal building layout, and finally discusses defects of natural ventilation, which has accumulated experience for natural ventilation design.

natural ventilation, airflow, building, air pressure, environment

1009-6825(2014)33-0129-02

2014-09-15

李 勇(1982- )，男，工程師； 楊朝陽(1977- )，男，工程師

TU834.1

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