自然風(fēng)有效利用視域下的建筑設(shè)計(jì)探究

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們的生活水平取得了大幅提升，同時(shí)對(duì)生活環(huán)境的要求也不斷提升，表現(xiàn)在建筑領(lǐng)域中就是回歸自然的趨勢(shì)更加明顯，這就使得生態(tài)類型的建筑發(fā)展成為主要的趨勢(shì)與航向。而自然風(fēng)作為可再生能源的一種，如果能夠?qū)⑵淇茖W(xué)合理的加以運(yùn)用，特別是把自然風(fēng)融入到生態(tài)建筑設(shè)計(jì)之中，不但能夠大大縮減建筑室內(nèi)制冷與取暖方面的能源消耗，而且會(huì)增加建筑內(nèi)部的舒適度。所以，對(duì)建筑設(shè)計(jì)而言，自然風(fēng)利用技術(shù)的融入具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與作用。本文首先從分析自然通風(fēng)的建筑設(shè)計(jì)理念出發(fā)，其次對(duì)自然通風(fēng)系統(tǒng)的利用進(jìn)行了探討，最后提出了利用自然風(fēng)的建筑設(shè)計(jì)策略。

自然通風(fēng)的建筑設(shè)計(jì)理念

近現(xiàn)代的很多建筑普遍存在能耗超標(biāo)的問(wèn)題，因?yàn)槎膬蓚€(gè)季節(jié)的巨大溫差，促使建筑的室內(nèi)能耗迅速增加，進(jìn)而影響建筑的實(shí)際使用效能。但是，隨著建筑工程實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的不斷增加，自然通風(fēng)技術(shù)開(kāi)始被越來(lái)越多的建筑設(shè)計(jì)所接受并加以推廣，其本質(zhì)就是最大程度的利用自然風(fēng)力對(duì)室內(nèi)的空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，將人工能耗降到最低。自然通風(fēng)所運(yùn)用的最基本的設(shè)計(jì)觀念就是，借助室外風(fēng)源所產(chǎn)生的風(fēng)壓與室內(nèi)外的氣溫差所形成的熱壓，促進(jìn)空氣的氣流運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外的空氣流動(dòng)與交換。

對(duì)自然通風(fēng)系統(tǒng)的利用

1.利用風(fēng)壓通風(fēng)

通過(guò)借助水平方向自然風(fēng)力所形成的壓力進(jìn)行通風(fēng)，就是我們此處所說(shuō)的利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的技術(shù)原理。當(dāng)風(fēng)朝著建筑吹的時(shí)候，建筑的迎風(fēng)面會(huì)出現(xiàn)正壓，背風(fēng)面則會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，同時(shí)，建筑的風(fēng)格、與風(fēng)向形成的夾角、建筑周邊的環(huán)境等都會(huì)對(duì)風(fēng)壓產(chǎn)生影響，而在此過(guò)程中，風(fēng)速是最為關(guān)鍵的因素。利用風(fēng)壓通風(fēng)的建筑設(shè)計(jì)是最為常見(jiàn)的方式，我們通常所說(shuō)的“穿堂風(fēng)”采用的就是這一原理。另外，因?yàn)樽匀伙L(fēng)的變化區(qū)間較大，尤其是各個(gè)季節(jié)的風(fēng)向與風(fēng)速的變幻幅度更是差別很大，這就需要建筑采取一定的措施加以應(yīng)對(duì)，例如，設(shè)計(jì)合理的風(fēng)格形態(tài)，能夠開(kāi)合的百葉、氣窗等等，對(duì)室內(nèi)的溫度與氣流進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.利用熱壓通風(fēng)

熱壓通風(fēng)的基本原理就是利用室內(nèi)垂直方向的空氣溫度差所形成的空氣流動(dòng)，即建筑內(nèi)部的熱壓所產(chǎn)生的“煙囪效應(yīng)”。然而，并非所有的熱壓所形成的的自然風(fēng)都是自下而上的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)反方向的運(yùn)動(dòng)，甚至是接近風(fēng)壓通風(fēng)的方式。熱壓通風(fēng)的最顯著特點(diǎn)就是不受外界風(fēng)的主導(dǎo)，因?yàn)槠涫峭ㄟ^(guò)吸力從不同進(jìn)風(fēng)口對(duì)新風(fēng)進(jìn)行引進(jìn)。熱壓的大小同室內(nèi)外的溫度差異有很大的關(guān)系，其中，溫差越大越有助于熱壓通風(fēng)。

3.機(jī)械輔助通風(fēng)

日常生活中的一些大型建筑、商業(yè)大樓、博物館、體育館等等，因其通風(fēng)距離較長(zhǎng)、流動(dòng)的阻力較大等原因，致使自然風(fēng)壓設(shè)計(jì)與熱壓設(shè)計(jì)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)自然的通風(fēng)效果，特別是對(duì)于空氣污染、噪音污染比較嚴(yán)重的一些大城市而言，更是不宜采用自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，因?yàn)槭彝獾奈廴究諝馀c各種噪音等會(huì)被帶入到室內(nèi)，從而對(duì)人體的健康造成危害。這種情況下可以利用機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)，幫助室內(nèi)空氣進(jìn)行流通。

利用自然風(fēng)的建筑設(shè)計(jì)策略

1.建筑窗的設(shè)計(jì)

窗戶的高度能夠直接影響到室內(nèi)的溫度與通風(fēng)效果，因?yàn)榇芭_(tái)與窗楣的具體位置所形成的溫差決定著空氣的流動(dòng)情況。所以，位置較高的窗戶更有利于空氣的流動(dòng)，而且在陰天還能夠讓室內(nèi)最大程度的采光，而低窗雖然能夠均勻分布地面的反射光線，但無(wú)法提供良好的通風(fēng)條件，位置適中的窗戶則能夠促使室內(nèi)的通風(fēng)更加均勻。同時(shí)，窗戶的方位布置也決定著室內(nèi)的通風(fēng)條件，例如，在冬季就需要打開(kāi)南部、東南部以及西南部的窗戶以獲取最大的熱量，北面的窗戶則適當(dāng)?shù)拇蜷_(kāi)就可以，保證基本通風(fēng)的前提下防止室內(nèi)溫度的下降。

2.建筑風(fēng)塔的設(shè)計(jì)

風(fēng)塔所采用的基本原理是熱壓通風(fēng)，因此，風(fēng)塔的設(shè)計(jì)高度直接決定著風(fēng)速的快慢與大小。同時(shí)，風(fēng)塔的位置、尺寸與風(fēng)口的設(shè)計(jì)形狀等都會(huì)對(duì)自然風(fēng)的實(shí)際效果產(chǎn)生影響?？紤]到建筑周邊的環(huán)境因素，通常情況下都會(huì)將風(fēng)塔設(shè)置在建筑的迎風(fēng)面，而達(dá)到自然風(fēng)的最佳效果則是將風(fēng)塔安排在建筑的中心地帶。另外，為了增強(qiáng)上下空氣氣流的壓力差，可以將風(fēng)塔的開(kāi)口部位設(shè)計(jì)成漏斗的形狀，這樣就能夠確保不同風(fēng)向的情況下，依然可以通過(guò)產(chǎn)生的負(fù)壓形成自然風(fēng)。

3.雙層玻璃幕墻設(shè)計(jì)

如果從節(jié)約能源的角度出發(fā)，在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以盡量使用自然采光，最大程度的減少人工照明，而玻璃幕墻雖然能夠提供很好的采光條件，但卻帶有制冷與采暖能耗高的負(fù)面隱患，如此看來(lái)，建筑在節(jié)能與自然采光方面存在著一定的矛盾。但雙層玻璃幕墻的研發(fā)把這一矛盾解決掉了，因?yàn)槠洳坏哂泄?jié)約能源的優(yōu)勢(shì)，而且所用材料都是可循環(huán)使用的資源，建筑速度也非?？?，對(duì)施工與運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)地要求很低，同時(shí)還具有很強(qiáng)的現(xiàn)代建筑風(fēng)格，因此，成為了大家公認(rèn)的“生態(tài)”建筑方式。

總而言之，通過(guò)利用自然風(fēng)技術(shù)，能夠?qū)⑹彝獾淖匀?、新鮮空氣引入到室內(nèi)，在炎熱的夏季可以通過(guò)把空氣流動(dòng)利用到最大化，將室內(nèi)的溫度降到最低，而在寒冷的冬季則可以將空氣的流動(dòng)降到最小，把室內(nèi)的溫度維持到最為舒服的溫度。自然風(fēng)技術(shù)不但能夠降低能耗，而且具有環(huán)保的作用。所以，在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中融入自然風(fēng)技術(shù)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

（作者單位：廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：孫紅波，廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，講師。