簡析自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

曹太湖

摘? ? 要：建筑內(nèi)部的通風(fēng)條件是決定人們健康、舒暢的重要因素之一。它通過空氣更新和氣流的生理作用對人體的生物感受起到直接的影響作用，并通過對室內(nèi)氣溫、濕度及內(nèi)表面溫度的影響而起到間接的影響作用。：基于此，本文闡述了自然通風(fēng)的主要功能及其作用機(jī)理以及影響自然通風(fēng)的主要因素，對自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：自然通風(fēng);功能;機(jī)理;影響因素;建筑設(shè)計(jì);應(yīng)用;策略

1? 前言

自然通風(fēng)原理是由于空氣溫差導(dǎo)致空氣密度產(chǎn)生某種差異，然后在重力作用下，低溫的空氣向下運(yùn)動，高溫的則向上運(yùn)動，進(jìn)而保證建筑室內(nèi)擁有新鮮空氣，并且不需要消耗任何動力，不僅滿足了節(jié)能減排的要求，而且還減少了投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此為了保障自然通風(fēng)的效果，以下就自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

2? 自然通風(fēng)的主要功能及其作用機(jī)理

2.1? 自然通風(fēng)的主要功能分析

第一，健康通風(fēng)，即保證室內(nèi)空氣質(zhì)量IAG。

第二，熱舒適通風(fēng)，即增加體內(nèi)散熱，以及防止由皮膚潮濕引起的不舒適以改善熱舒適條件。

第三，降溫通風(fēng)，即當(dāng)室內(nèi)氣溫高于室外的氣溫時，使建筑構(gòu)件降溫。據(jù)測定，室內(nèi)外溫差大時，開窗10min～15min可完全換氣一次;溫差小時，大約半小時可交換一次。

2.2? 自然通風(fēng)的作用機(jī)理分析

（1）風(fēng)壓作用。由于大氣有壓力差，風(fēng)才得以形成。風(fēng)朝著住宅建筑吹的時候，由于建筑的阻礙，迎風(fēng)面的氣流產(chǎn)生了正壓。與此同時，住宅背面或者側(cè)面的氣流則會在某個特定的地方產(chǎn)生負(fù)壓。于是，風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)就是利用了這種壓力差才得以實(shí)現(xiàn)的。

（2）熱壓作用。通常在其他條件一致時，溫度低的空氣密度相對溫度高的空氣要大。從某種意義上來看，建筑物樓層一高，室內(nèi)溫度就相對會高一些。這是一種利用建筑內(nèi)外空氣密度的不同而形成壓力差的自然通風(fēng)方式。研究表明，進(jìn)出風(fēng)口的高差與住宅室內(nèi)外溫差越大，熱壓引起的通風(fēng)效果就更明顯。

（3）風(fēng)壓和熱壓共同作用情況：其實(shí)現(xiàn)代建筑的實(shí)際設(shè)計(jì)的自然通風(fēng)情況，大多都是由它們兩個因素相互合作而共同作用的。不過這里要注意的是，共同作用并不是我們傳統(tǒng)意義上理解的簡單疊加或抵消。

3? 影響自然通風(fēng)的主要因素分析

（1）地理環(huán)境因素。想要擁有良好的室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境，地理環(huán)境是必須要考慮到的。在建筑設(shè)計(jì)的前期，選址應(yīng)盡量保證外部風(fēng)環(huán)境有利，能夠達(dá)到房間的縱軸與主導(dǎo)風(fēng)向垂直，這樣獲得的通風(fēng)效果比較良好。

（2）氣候因素。氣候不同使得自然通風(fēng)效果也會產(chǎn)生一些程度上的差異。氣候條件對風(fēng)壓的影響甚為明顯，一般影響風(fēng)壓自然通風(fēng)的氣候條件最常見的有空氣溫度、空氣流速、相對濕度等等。所以在探究自然通風(fēng)的時候，對氣象數(shù)據(jù)做相關(guān)分析是相當(dāng)必要的，除了上面影響風(fēng)壓的幾個氣候因素外，還要關(guān)注風(fēng)向、風(fēng)速、太陽直接輻射的強(qiáng)度、室內(nèi)熱源和產(chǎn)生的熱量因素以及CO2的含量等等。

（3）建筑布局因素?，F(xiàn)代住宅小區(qū)里，不光是那些高層建筑有助于室內(nèi)的自然通風(fēng)，多層建筑里那些高低不一的建筑錯列排布也對室內(nèi)自然通風(fēng)有益。建筑高度對自然通風(fēng)的影響主要就是體現(xiàn)在住宅正壓和負(fù)壓區(qū)的大小。在這兩個區(qū)域延伸的那段距離內(nèi)，其他住宅的通風(fēng)可能會受到一定程度上的影響。所以，設(shè)計(jì)師合理地安排建筑之間的朝向、間距、布局是非常關(guān)鍵的。

4? 自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略分析

（1）加強(qiáng)建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)。間距與通風(fēng)的關(guān)系如下：為使建筑群每一幢房屋都能較好地獲得自然通風(fēng)，建筑物宜與主導(dǎo)風(fēng)向呈30b-45b角，并采用前后錯列、斜列、前低后高、前疏后密等布局策略，使整個建筑群都受益。建筑物的間距、屋頂坡度都對風(fēng)向和漩渦風(fēng)的產(chǎn)生及正負(fù)風(fēng)壓值的大小有著直接的影響。建筑物越長、越高，進(jìn)深越小，其背風(fēng)面產(chǎn)生的渦流區(qū)越大，流場越紊亂，對減少風(fēng)速、風(fēng)壓有利。建筑的迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓，側(cè)面產(chǎn)生負(fù)壓，背面產(chǎn)生渦流，有氣壓差存在就會產(chǎn)生空氣流動，根據(jù)地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)計(jì)合理的間距，為建筑組織良好的自然通風(fēng)提供了可行性。

（2）科學(xué)布局總平面布局。房間要想獲取良好的通風(fēng)條件，就要組織建立好穿堂風(fēng)。所以，在建筑設(shè)計(jì)總平面布局時，首先要考慮建筑物的朝向、之間距理和建筑群布局。總之，建筑應(yīng)使用錯列或斜列的方式進(jìn)行平面布局，使每幢建筑都能獲取良好的自然通風(fēng);在設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量使房屋的縱軸與夏季主導(dǎo)風(fēng)向相垂直，主臥應(yīng)建在夏季風(fēng)向的迎風(fēng)面;建筑的寬度對自然通風(fēng)有直接影響。當(dāng)建筑寬度在10m以內(nèi)，可以選用單側(cè)通風(fēng);寬度在15m以內(nèi)，可以選用雙側(cè)通風(fēng)。

（3）嚴(yán)格規(guī)范建筑間距。建筑物之間的距離規(guī)劃是否合理，決定著自然風(fēng)的流通是否順暢，因此在建筑設(shè)計(jì)時，規(guī)劃好建筑物之間的距離顯得至關(guān)重要。但是現(xiàn)在隨著可利用建筑面積的減少，很多建筑商為了獲取單位面積內(nèi)更大的經(jīng)濟(jì)效益，盲目地壓縮建筑間距，以提高建筑密度，這樣極大地影響了自然風(fēng)的順利進(jìn)入以及日照效果，使人們的居住質(zhì)量和熱舒適性大大降低。因此，在實(shí)際的建筑規(guī)劃過程中，要根據(jù)具體的日照時間和自然風(fēng)向確定建筑間距，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和居住舒適性的統(tǒng)一。

（4）明確建筑朝向以及通風(fēng)口的面積。由于風(fēng)壓的作用往往是通過風(fēng)壓系數(shù)表現(xiàn)出的，從而就與建筑朝向以及通風(fēng)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(fēng)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(fēng)向保持一致。與此同時，在進(jìn)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(shí)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(fēng)量的需求來設(shè)計(jì)通風(fēng)口，在這里所指的就是有效通風(fēng)面積以及在建筑立面上的設(shè)計(jì)位置。此外，房間的相對位置以及開口大小都會對風(fēng)速以及進(jìn)風(fēng)量產(chǎn)生直接的影響，這樣將進(jìn)風(fēng)口以及出風(fēng)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(dá)到更好的通風(fēng)效果。

（5）合理進(jìn)行開口設(shè)計(jì)。自然通風(fēng)通過建筑物的開口流入或者流出，則建筑物開口的優(yōu)化配置以及開口的尺寸、窗戶的形式和開啟方式，窗墻面積比等的合理設(shè)計(jì)，直接影響著建筑物內(nèi)部的空氣流動以及通風(fēng)效果。a.開口的大小存在一個優(yōu)化組合的問題。房間開口尺寸的大小，直接影響著風(fēng)速和進(jìn)氣量，開口大，則氣流場較大?？s小開口面積，流速雖然相對增加，但氣流場縮小。根據(jù)測定，當(dāng)開口寬度為開間寬度的1/3～2/3，開口面積為地板面積的15%～20%時，通風(fēng)效率最佳。b.開口的開啟方式應(yīng)靈活。在氣流穿過一個空間時要提供盡可能多的靈活性，特別要確保熱空氣在房間頂部時可以放出去，又能把新鮮空氣從底部引進(jìn)來，這樣就會因該空間內(nèi)的熱量的分層作用給室內(nèi)空氣流動提供動力。氣流的方向可以通過對中懸窗、豎轉(zhuǎn)窗及平開窗窗扇角度的改變來調(diào)節(jié)。c.開口的相對位置也會直接影響氣流路線。建議將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于地面上方1m～2m處，可以確保氣流經(jīng)過使用者頭部區(qū)域。還可以通過固定在墻體上的構(gòu)件或窗戶上的百葉來控制氣流的強(qiáng)度和流場分布。

5? 結(jié)束語

綜上所述，自然通風(fēng)對于建筑節(jié)能減排以及成本控制都具有重要影響，因此建筑設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮自然通風(fēng)。但是由于氣候、地理?xiàng)l件等客觀因素的影響，制約了自然通風(fēng)效果，因此保障自然通風(fēng)的有效性，加強(qiáng)其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

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