建筑设计中对自然通风的探讨

2015-10-21侯栋

建筑工程技术与设计 2015年33期

侯栋

【摘要】通过建筑设计实现的自然通风，不但能使建筑获得良好的室内环境条件，而且具有节约能源、造价低廉的特点。介绍在建筑设计中实现自然通风的几种技术；探讨建筑布局、建筑平面、建筑剖面与建筑构件在实现建筑自然通风中的作用与方法。

【关键词】建筑设计；自然通风；风压；布局；户型

一、自然通风的意义

自然通风是指利用建筑内外风力或热压造成的风来促使空气流动而进行的通风换气。自然通风的作用体现在两方面：第一，实现有效的被动式制冷。这意味着在不消耗不可再生能源的情况下，降低室内气温，带走潮湿空气，并以气流降低皮肤温度，达到人体热舒适。第二，提供新鲜、清洁的自然空气，以维持室内空气的卫生，有利于人的生理和心理健康。建筑通风的设计方法，是以建筑设计配合室外

通风条件，提高室内有效风速，从而达到通风换气的目的。如今，空调的使用，人们可以主动地控制居住环境，而不是被动地适应自然；也使人们渐渐淡化了对自然通风的重视。在全球能源与资源短缺、环境严重破坏时，建筑师将不得不重新审视自然通风这一传统技术。

二、利用风压和热压实现自然通风

（一）利用风压实现自然通风

风压是指空气流受到阻挡时产生的静压。若某个地区外部风环境良好，那么完全可以利用风压来实现自然通风。利用风压实现自然通风的原理如下：由于建筑物对风力的阻挡作用，在建筑物的迎风面会使得气流受到阻碍，从而使得静压升高；而在建筑物的侧风面和背风面则会善生局部的涡流，这样静压就会降低。如此一来，迎风面与背风面之间便会形成一个压力差，而在这个压力差的作用下室内外的空气实现了流通。

除此之外，根据努利流体原理，流动空气的压力随其速度的增加而减小，从而形成低压区。这样便可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定的方向上封闭而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。这种通风方式尤其适用于大进深的建筑空间，其通风效果极佳。

（二）利用热压实现自然通风

自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差--即通常讲的"烟囱效应"来实现建筑的自然通风。由于建筑物内外空气的温度差产生了空气密度的差别，于是形成压力差，驱使室内外的空气流动。室内温度高的空气比重小而上升，并从建筑物上部风口排出，这时会在低密度空气原来的地方形成负压区，于是，室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物的底部被吸入，从而室内外的空气源源不断地进行流动。

三、自然通风在现代建筑设计中的应用

（一）建筑组群的布局

组群的布局和自然通风的关系，可以从平面和空间两个方面考虑。一般建筑组群的平面布局有行列式（包括并列式、错列式、斜列式）、周边式、自由式等。通常，不同的建筑组群形式有不同的通风效果，行列式布置的组群需调整住宅朝向引导气流进入住宅群内，使气流从斜向进入组群内部，从而减小阻力，改善通风效果。单一行列式布置小区内通风不佳，采取错列式布置方式，前后错开，便于气流插入间距内，使气流路线较实际间距长，能使下风侧的住宅获得良好的自然通风。自由式是就具体地形、地势和朝向灵活布置。周边式的部分房屋的前后都处在负压区，四周较封闭，通风不好.而且部分建筑又处于东、西朝向布置方式，周边式最适合于寒冷地区的建筑群体布局。

（二）建筑物的间距

建筑规划不能片面地追求高建筑密度而过多地压缩住宅间距，牺牲住宅的热舒适性。间距过小会使住宅不能得到较好的自然通风和日照。如果条件许可，从夏季自然通风降温、冬季保证日照时间出发，住宅间距仍以稍大为宜，但也不能盲目加大间距，当住宅建筑总高度不变时，进深越大涡流越小，在住宅较短时，

涡流也较小，对后排住宅通风效果影响不大，所以尽量选择适当的进深，减小住宅长度。当住宅高度增加时涡流范围也随之增加，可使高居住宅放在北侧阻挡冬季风。所以要确定小区总体布局，应充分者虑不同体形的住宅楼的特点，合理使用。

（三）住宅的朝向

为了选择较佳的住宅朝向，应根据本地区的地形条件和夏季以南风为主导风向的情况，在满足日照的前提下使夏季主导风向与住宅南立面保持适宜的风向入射角，许多有关空气流动模拟试验已经获得大景的测量结果及结论，一般说建筑物应朝向主要风向，在风向投射角为0°，前栋房屋的高度、长度、深度以及形状都影响其屋后的漩涡区范围的大小，即风从正面吹向建筑时，风影长度最大，前、后两建筑之间为了避免挡风所需的间距最大，布置这样的通风建筑间距是不经济的，但若风向是斜吹，风向投射角为 30°～60°时，其风影长度可大大减小。因此，在建筑群布局時，可以采用加大风向投射角，使后排建筑在风影范围之外。但也应注意，投射角加大会使室内平均风速降低。每个地区应根据当地的气候和地理因素，选择自己的合理朝向范围，以利于在建筑设计时有一个选择的幅度。

（四）户型平面设计

要取得良好的通风效果，使气流按照预设的路线流动，这就要求户型布局结构合理，房间既要有合适的进风口又要有合适的出风口。一般说来，一个房间进风口的位置（竖向和横向）、进风口的形式（窗户开启方式：平开式、中旋式、百页式等），决定着室内气流的状态。此外，室内纵墙应设置一定量的通风窗，保证室内气流通畅。房间中若能高低窗搭配设置，增加进出风口的高度差，则可利用热压差原理改善通风效果，也就是常见的烟囱效应。

（五）建筑设计室内通风构造措施

1、窗户选型及开启方式

《住宅设计规范》要求采用自然通风的房间卧室、起居、明卫的通风开口面积不小于房间地板面积的 1/20；厨房不小于1/10 且不得小于0.8m2，但目前流行的大采光窗多为固定式，只有局部可开启或不开启，采光而积不断加大，但可开启窗面积逐步减小，影响室内通风。

外窗选型及开启方式对室内自然通风效果也会产生影响，单侧向外开启的平开窗，可引导室外风进入室内，外推旋转窗可改变进入室内风的方向，推拉窗的引风、导风效果不明显，而且开启面积小。因此，尽量选用具有良好导风性能的窗如平开窗、上旋窗等，改善室内通风效果。

2、建筑构件的导风措施

（1）垂直导风墙板

当房在同一采光面开出两个有定间距的窗户时，可以在窗户相邻的两侧各设置一块挑出的垂直导风板，取得"人工"风压力差，产生较好的通风效果。也可以将垂直遮阳板与导风板结合起来进行设计，或将建筑（房间）一端设一个延伸出来的迎风墙，形成正压区，促进内部通风。

（2）窗扇

许多时候，风未必是正对着窗户，而是从侧面吹来，大量的风在住宅外墙上"滑行"如果窗户是平开窗，风从右边墙而吹进来时，就应该把右窗扇关起，打开左窗扇来导入室内；风从左边墙而吹来时，方法则相反。另外，不同开启方式窗户可以将进入室内的气流方向加以引导而改变气流在室内的路线和影响范围，加强房间的通风效果。

结语

综上，自然通风做为一种较为环保且低廉的建筑通风方式，应在现代建筑的设计中得到更为广泛的应用，但它是一种被动式的通风方式，其设计及使用要受到诸多因素的制约，在建筑进行自然通风设计时，要将多种因素综合起来，从全局出发，从而达到更好的建筑自然通风效果。

参考文献