建筑設(shè)計中的自然通風(fēng)分析

吳華

（湖南大學(xué)設(shè)計研究院有限公司 湖南長沙 410082）

1 引言

在建筑設(shè)計中，充分利用自然通風(fēng)可以提高建筑的綠色節(jié)能的使用功能，基于自然通風(fēng)，不僅可以對室內(nèi)的空氣環(huán)境加以改善，提高居住者生活品質(zhì)，還可以節(jié)能降耗，緩解我國在資源利用方面的壓力，同時實現(xiàn)對自然生態(tài)環(huán)境的保護，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。在建筑設(shè)計中，自然通風(fēng)是一項應(yīng)用廣泛且傳統(tǒng)的建筑生態(tài)理念，由于利用自然環(huán)境，可以不依靠外界能源，因此具有長久性和廉價性。此外，通過自然通風(fēng)的設(shè)計，對居住者來說更加貼近自然，不僅可以促進(jìn)空氣流通，保證室內(nèi)空氣的新鮮程度，還可以促使居住者的心理狀態(tài)提升，充分實現(xiàn)建筑的使用功能。自然通風(fēng)還可以對電力資源的節(jié)約起到促進(jìn)作用，進(jìn)而降低發(fā)電過程中各種污染問題，從長遠(yuǎn)上保護自然生態(tài)環(huán)境。因此在建筑的設(shè)計中，使用自然通風(fēng)是具有十分重要的意義的。

2 建筑自然通風(fēng)原理分析

2.1 利用風(fēng)壓

所謂風(fēng)壓，是指在空氣流動時，垂直作用在平面上的靜止壓力，在建設(shè)設(shè)計中體現(xiàn)為，由于建筑物的阻擋作用，使迎風(fēng)面的氣流堆積，從而增大表面靜壓，而背風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面則由于空氣渦流作用，使得表面靜壓降低，進(jìn)而形成建筑不同位置處的壓力差，通過此壓力差，便可以實現(xiàn)空氣的自然流通。因此在建筑設(shè)計之中，可以設(shè)置局部橫向通風(fēng)道，并基于所要涉及的空氣流動方向，進(jìn)行通風(fēng)道的敞開與關(guān)閉設(shè)計，實現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。

2.2 利用熱壓

在建筑設(shè)計之中，熱力學(xué)也有充分的體現(xiàn)，當(dāng)建筑物的室內(nèi)和室外存在溫度上的差異時，便會導(dǎo)致空氣密度的變化和差異，從而導(dǎo)致空氣產(chǎn)生壓力差，進(jìn)而實現(xiàn)空氣的自然流通，這種現(xiàn)象被稱為“煙囪效應(yīng)”，也是建筑自然通風(fēng)中常用的一種手段。具體來說，當(dāng)建筑內(nèi)部的溫度上升，將會使其密度降低，從而產(chǎn)生向上運動的趨勢，此時通過預(yù)先設(shè)置的排風(fēng)口，將可以實現(xiàn)空氣的流動，再利用室外密度較大的空氣流入室內(nèi)，便可以實現(xiàn)空氣的循環(huán)流動。

2.3 風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合

利用風(fēng)壓和熱壓進(jìn)行自然通風(fēng)是建筑設(shè)計中常用的手段，如果將二者結(jié)合起來，將會更好地實現(xiàn)建筑自然通風(fēng)的功能。利用風(fēng)壓和熱壓相結(jié)合的通風(fēng)設(shè)計，可以將二者的效果疊加，從而更好地提升建筑通風(fēng)效果。對于特定的建筑物，若要進(jìn)行風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合的通風(fēng)設(shè)計，需要建筑設(shè)計師對建筑進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計，從而實現(xiàn)高效的自然通風(fēng)，改善空氣品質(zhì)。

2.4 機械輔助進(jìn)行的自然通風(fēng)

當(dāng)風(fēng)壓和熱壓不能完全滿足建筑通風(fēng)的要求時，例如對于大型建筑物，由于體型大，通風(fēng)道長，難以實現(xiàn)空氣的對流，因此需要借助機械輔助進(jìn)行通風(fēng)。體現(xiàn)為自然通風(fēng)為主，機械通風(fēng)為輔的通風(fēng)模式。利用循環(huán)甬道，可以實現(xiàn)大面積的室內(nèi)通風(fēng)效果。這種方式雖然需要消耗一定能源，但仍以自然通風(fēng)為主，并且其帶來的通風(fēng)效果更加良好。

3 建筑自然通風(fēng)優(yōu)勢分析

在建筑設(shè)計中，實現(xiàn)自然通風(fēng)是一項具有重要節(jié)能意義的理念。為了降低空調(diào)的使用，減少能源的消耗，采用自然通風(fēng)便可以實現(xiàn)改善室內(nèi)空氣與熱量環(huán)境的作用。在自然通風(fēng)中，可以實現(xiàn)兩種功能：①有效實行被動式制冷，即當(dāng)室外環(huán)境溫度較低時，可以降低室內(nèi)的溫度，同時不消耗任何資源，代替空調(diào)的作用。當(dāng)室外環(huán)境溫度較高時，也可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量，確?？諝獾男迈r程度。②通過自然通風(fēng)可以帶來更為新鮮、自然的空氣，從而使得居住者身心愉悅，促進(jìn)居住者的身心健康。相比于空調(diào)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的設(shè)計，自然通風(fēng)無能源消耗，無噪聲，并且更為健康，是一種綠色、和諧的建筑設(shè)計理念。

4 建筑設(shè)計中自然通風(fēng)的設(shè)計分析

4.1 總平面布局

為了實現(xiàn)空氣的自然流通，設(shè)計師首先關(guān)注的便是空氣的對流，即“穿堂風(fēng)”，為了實現(xiàn)“穿堂風(fēng)”的流動，需要在進(jìn)行建筑設(shè)計時，進(jìn)行總平面布局的設(shè)計，既要考慮建筑的朝向、形狀，也要兼顧建筑物之間的距離和總體布局，一般來說，建筑應(yīng)當(dāng)采用錯落有致的布局方式，盡量使得每一幢建筑都有良好的通風(fēng)效果。

4.2 建筑朝向

在建筑設(shè)計時，其位置和朝向也是自然通風(fēng)的重要影響因素，因此需要根據(jù)建筑所在地的日照特點及主導(dǎo)風(fēng)向進(jìn)行建筑朝向的設(shè)計。根據(jù)風(fēng)的特點，風(fēng)力最大作用面為與風(fēng)向垂直的平面，因此建筑的主立面應(yīng)盡可能朝向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，側(cè)面朝向冬季主導(dǎo)風(fēng)向。此外由于我國絕大多數(shù)地區(qū)的夏季主導(dǎo)風(fēng)向為南向或南偏東，因此對于我國，建筑的最佳朝向是南方。采用這一朝向既可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和空氣環(huán)境，又可以避免西、東曬。

4.3 建筑群的間距

對于建筑周圍還有其他建筑的情況，就要考慮建筑物之間的相互影響。根據(jù)已有研究表明，當(dāng)前后建筑物之間的日照間距較小時，會遮擋后排建筑，導(dǎo)致其風(fēng)壓降低，當(dāng)日照間距增大時，可以使后排建筑具有更好的通風(fēng)效果。因此要對前后建筑物的間距進(jìn)行合理的設(shè)計。此外，在條件允許的情況下，增大山墻間距，也可以提高空氣流動的效果，原因在于室外空氣會在流經(jīng)山墻時產(chǎn)生射流，進(jìn)而改善建筑群之間的空氣流動，提升自然通風(fēng)的效果。

4.4 通過建筑剖面進(jìn)行通風(fēng)

在當(dāng)前的建筑設(shè)計中，越來越多的出現(xiàn)了底層架空的建筑形式，其中被架空的部分，可以用于園林景觀綠化，改善室內(nèi)生態(tài)環(huán)境。這種設(shè)計方式不僅使得可用空間增加，而且可以使得空氣從建筑底部流入建筑中層，實現(xiàn)自然通風(fēng)的效果。此外對于頂層來說，由于混凝土的熱惰性，使其白天吸收的熱量在夜晚散出，給居住者帶來不適的影響，因此設(shè)計師考慮屋面架空的手段，將蓄積的熱量通過自然風(fēng)將其帶走，提高建筑的舒適度。

4.5 通過建筑高度以及門窗部位進(jìn)行通風(fēng)

較高的樓層有利于室內(nèi)熱壓的形成，增強自然通風(fēng)，適當(dāng)增高建筑高度，可加速熱空氣流動，使新風(fēng)更多的涌入室內(nèi)，有效減小室內(nèi)溫濕度。在炎熱地區(qū)，可以通過安裝特殊門窗如木板簾，更有效的進(jìn)行通風(fēng)降溫。捕風(fēng)窗是人類的一項偉大發(fā)明，它促使風(fēng)通過風(fēng)道進(jìn)入室內(nèi)，既保障了普通窗戶通風(fēng)又滿足了室內(nèi)空氣的流動。

5 結(jié)語

在當(dāng)前的建筑設(shè)計中，自然通風(fēng)的手段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城市居民住宅當(dāng)中，并實現(xiàn)了良好的效果。自然通風(fēng)具有調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，節(jié)約能耗，維持室內(nèi)外溫度平衡等優(yōu)點，是一種綠色生態(tài)化的建筑設(shè)計手段。在建筑設(shè)計時，要根據(jù)建筑的具體類型和要求進(jìn)行合理的分析，保證自然通風(fēng)的正常進(jìn)行。通過自然通風(fēng)，可以使居住者的居住品質(zhì)得到提升，同時降低資源消耗，因此建筑設(shè)計中的自然通風(fēng)設(shè)計要得到充分的重視。

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