建筑設(shè)計(jì)中對(duì)自然通風(fēng)的探討

侯棟

【摘要】通過建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的自然通風(fēng)，不但能使建筑獲得良好的室內(nèi)環(huán)境條件，而且具有節(jié)約能源、造價(jià)低廉的特點(diǎn)。介紹在建筑設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的幾種技術(shù)；探討建筑布局、建筑平面、建筑剖面與建筑構(gòu)件在實(shí)現(xiàn)建筑自然通風(fēng)中的作用與方法。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；自然通風(fēng)；風(fēng)壓；布局；戶型

一、自然通風(fēng)的意義

自然通風(fēng)是指利用建筑內(nèi)外風(fēng)力或熱壓造成的風(fēng)來促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣。自然通風(fēng)的作用體現(xiàn)在兩方面：第一，實(shí)現(xiàn)有效的被動(dòng)式制冷。這意味著在不消耗不可再生能源的情況下，降低室內(nèi)氣溫，帶走潮濕空氣，并以氣流降低皮膚溫度，達(dá)到人體熱舒適。第二，提供新鮮、清潔的自然空氣，以維持室內(nèi)空氣的衛(wèi)生，有利于人的生理和心理健康。建筑通風(fēng)的設(shè)計(jì)方法，是以建筑設(shè)計(jì)配合室外

通風(fēng)條件，提高室內(nèi)有效風(fēng)速，從而達(dá)到通風(fēng)換氣的目的。如今，空調(diào)的使用，人們可以主動(dòng)地控制居住環(huán)境，而不是被動(dòng)地適應(yīng)自然；也使人們漸漸淡化了對(duì)自然通風(fēng)的重視。在全球能源與資源短缺、環(huán)境嚴(yán)重破壞時(shí)，建筑師將不得不重新審視自然通風(fēng)這一傳統(tǒng)技術(shù)。

二、利用風(fēng)壓和熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

（一）利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

風(fēng)壓是指空氣流受到阻擋時(shí)產(chǎn)生的靜壓。若某個(gè)地區(qū)外部風(fēng)環(huán)境良好，那么完全可以利用風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的原理如下：由于建筑物對(duì)風(fēng)力的阻擋作用，在建筑物的迎風(fēng)面會(huì)使得氣流受到阻礙，從而使得靜壓升高；而在建筑物的側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面則會(huì)善生局部的渦流，這樣靜壓就會(huì)降低。如此一來，迎風(fēng)面與背風(fēng)面之間便會(huì)形成一個(gè)壓力差，而在這個(gè)壓力差的作用下室內(nèi)外的空氣實(shí)現(xiàn)了流通。

除此之外，根據(jù)努利流體原理，流動(dòng)空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區(qū)。這樣便可以在建筑中局部留出橫向的通風(fēng)通道，當(dāng)風(fēng)從通道吹過時(shí)，會(huì)在通道中形成負(fù)壓區(qū)，從而帶動(dòng)周圍空氣的流動(dòng)，這就是管式建筑的通風(fēng)原理。通風(fēng)的管式通道要在一定的方向上封閉而在其他方向開敞，從而形成明確的通風(fēng)方向。這種通風(fēng)方式尤其適用于大進(jìn)深的建筑空間，其通風(fēng)效果極佳。

（二）利用熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

自然通風(fēng)的另一原理是利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差--即通常講的"煙囪效應(yīng)"來實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。由于建筑物內(nèi)外空氣的溫度差產(chǎn)生了空氣密度的差別，于是形成壓力差，驅(qū)使室內(nèi)外的空氣流動(dòng)。室內(nèi)溫度高的空氣比重小而上升，并從建筑物上部風(fēng)口排出，這時(shí)會(huì)在低密度空氣原來的地方形成負(fù)壓區(qū)，于是，室外溫度比較低而比重大的新鮮空氣從建筑物的底部被吸入，從而室內(nèi)外的空氣源源不斷地進(jìn)行流動(dòng)。

三、 自然通風(fēng)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）建筑組群的布局

組群的布局和自然通風(fēng)的關(guān)系，可以從平面和空間兩個(gè)方面考慮。一般建筑組群的平面布局有行列式 （ 包括并列式、錯(cuò)列式、斜列式 ）、周邊式、自由式等。通常，不同的建筑組群形式有不同的通風(fēng)效果，行列式布置的組群需調(diào)整住宅朝向引導(dǎo)氣流進(jìn)入住宅群內(nèi)，使氣流從斜向進(jìn)入組群內(nèi)部，從而減小阻力，改善通風(fēng)效果。單一行列式布置小區(qū)內(nèi)通風(fēng)不佳，采取錯(cuò)列式布置方式，前后錯(cuò)開，便于氣流插入間距內(nèi)，使氣流路線較實(shí)際間距長，能使下風(fēng)側(cè)的住宅獲得良好的自然通風(fēng)。自由式是就具體地形、地勢(shì)和朝向靈活布置。周邊式的部分房屋的前后都處在負(fù)壓區(qū)，四周較封閉，通風(fēng)不好.而且部分建筑又處于東、西朝向布置方式，周邊式最適合于寒冷地區(qū)的建筑群體布局。

（二）建筑物的間距

建筑規(guī)劃不能片面地追求高建筑密度而過多地壓縮住宅間距，犧牲住宅的熱舒適性。間距過小會(huì)使住宅不能得到較好的自然通風(fēng)和日照。如果條件許可，從夏季自然通風(fēng)降溫、冬季保證日照時(shí)間出發(fā)，住宅間距仍以稍大為宜，但也不能盲目加大間距，當(dāng)住宅建筑總高度不變時(shí)，進(jìn)深越大渦流越小，在住宅較短時(shí)，

渦流也較小，對(duì)后排住宅通風(fēng)效果影響不大，所以盡量選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)深，減小住宅長度。當(dāng)住宅高度增加時(shí)渦流范圍也隨之增加，可使高居住宅放在北側(cè)阻擋冬季風(fēng)。所以要確定小區(qū)總體布局，應(yīng)充分者慮不同體形的住宅樓的特點(diǎn)，合理使用。

（三）住宅的朝向

為了選擇較佳的住宅朝向，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的地形條件和夏季以南風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向的情況，在滿足日照的前提下使夏季主導(dǎo)風(fēng)向與住宅南立面保持適宜的風(fēng)向入射角，許多有關(guān)空氣流動(dòng)模擬試驗(yàn)已經(jīng)獲得大景的測(cè)量結(jié)果及結(jié)論，一般說建筑物應(yīng)朝向主要風(fēng)向，在風(fēng)向投射角為0°，前棟房屋的高度、長度、深度以及形狀都影響其屋后的漩渦區(qū)范圍的大小，即風(fēng)從正面吹向建筑時(shí)，風(fēng)影長度最大，前、后兩建筑之間為了避免擋風(fēng)所需的間距最大，布置這樣的通風(fēng)建筑間距是不經(jīng)濟(jì)的，但若風(fēng)向是斜吹，風(fēng)向投射角為 30°～60°時(shí)，其風(fēng)影長度可大大減小。因此，在建筑群布局時(shí)，可以采用加大風(fēng)向投射角，使后排建筑在風(fēng)影范圍之外。但也應(yīng)注意，投射角加大會(huì)使室內(nèi)平均風(fēng)速降低。每個(gè)地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷乩硪蛩?，選擇自己的合理朝向范圍，以利于在建筑設(shè)計(jì)時(shí)有一個(gè)選擇的幅度。

（四）戶型平面設(shè)計(jì)

要取得良好的通風(fēng)效果，使氣流按照預(yù)設(shè)的路線流動(dòng)，這就要求戶型布局結(jié)構(gòu)合理，房間既要有合適的進(jìn)風(fēng)口又要有合適的出風(fēng)口。一般說來，一個(gè)房間進(jìn)風(fēng)口的位置（豎向和橫向 ）、進(jìn)風(fēng)口的形式（窗戶開啟方式：平開式、中旋式、百頁式等），決定著室內(nèi)氣流的狀態(tài)。此外，室內(nèi)縱墻應(yīng)設(shè)置一定量的通風(fēng)窗，保證室內(nèi)氣流通暢。房間中若能高低窗搭配設(shè)置，增加進(jìn)出風(fēng)口的高度差，則可利用熱壓差原理改善通風(fēng)效果，也就是常見的煙囪效應(yīng)。

（五）建筑設(shè)計(jì)室內(nèi)通風(fēng)構(gòu)造措施

1、窗戶選型及開啟方式

《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》要求采用自然通風(fēng)的房間臥室、起居、明衛(wèi)的通風(fēng)開口面積不小于房間地板面積的 1/20；廚房不小于1/10 且不得小于0.8m2，但目前流行的大采光窗多為固定式，只有局部可開啟或不開啟 ，采光而積不斷加大，但可開啟窗面積逐步減小，影響室內(nèi)通風(fēng)。

外窗選型及開啟方式對(duì)室內(nèi)自然通風(fēng)效果也會(huì)產(chǎn)生影響，單側(cè)向外開啟的平開窗，可引導(dǎo)室外風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)，外推旋轉(zhuǎn)窗可改變進(jìn)入室內(nèi)風(fēng)的方向，推拉窗的引風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)效果不明顯，而且開啟面積小。因此，盡量選用具有良好導(dǎo)風(fēng)性能的窗如平開窗、上旋窗等，改善室內(nèi)通風(fēng)效果。

2、 建筑構(gòu)件的導(dǎo)風(fēng)措施

（1）垂直導(dǎo)風(fēng)墻板

當(dāng)房在同一采光面開出兩個(gè)有定間距的窗戶時(shí)，可以在窗戶相鄰的兩側(cè)各設(shè)置一塊挑出的垂直導(dǎo)風(fēng)板，取得"人工"風(fēng)壓力差，產(chǎn)生較好的通風(fēng)效果。也可以將垂直遮陽板與導(dǎo)風(fēng)板結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計(jì)，或?qū)⒔ㄖǚ块g） 一端設(shè)一個(gè)延伸出來的迎風(fēng)墻，形成正壓區(qū)，促進(jìn)內(nèi)部通風(fēng)。

（2）窗扇

許多時(shí)候，風(fēng)未必是正對(duì)著窗戶，而是從側(cè)面吹來，大量的風(fēng)在住宅外墻上"滑行"如果窗戶是平開窗，風(fēng)從右邊墻而吹進(jìn)來時(shí)，就應(yīng)該把右窗扇關(guān)起，打開左窗扇來導(dǎo)入室內(nèi)；風(fēng)從左邊墻而吹來時(shí)，方法則相反。另外，不同開啟方式窗戶可以將進(jìn)入室內(nèi)的氣流方向加以引導(dǎo)而改變氣流在室內(nèi)的路線和影響范圍，加強(qiáng)房間的通風(fēng)效果。

結(jié)語

綜上，自然通風(fēng)做為一種較為環(huán)保且低廉的建筑通風(fēng)方式，應(yīng)在現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)中得到更為廣泛的應(yīng)用，但它是一種被動(dòng)式的通風(fēng)方式，其設(shè)計(jì)及使用要受到諸多因素的制約，在建筑進(jìn)行自然通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，要將多種因素綜合起來，從全局出發(fā)，從而達(dá)到更好的建筑自然通風(fēng)效果。

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