自然通风在建筑设计中的应用

关键词：自然通风；建筑；设计 

　　在建筑设计中的风环境主要分为自然通风和机械通风，机械通风主要指室内空气利用机械通风设备实现自由流通，同自然通风进行比较而言，机械通风方式比较耗费能源，在应用过程中会产生噪音，且只能在建筑物内使用，并对自然环境产生一定程度的污染。在建筑工程设计规划中，不同样式的建筑相组合能够实现不同通风效果，通过建筑群科学合理的布局组合空间，就会促进建筑物内外空间自然空气的自由流动，实现明显有效的通风效果。 

　　目前，许多建筑中都开始使用自然通风技术，之所以大力推崇此项技术，就是为了用其带替空调体系，降低能耗。在此步骤中有两项内容是非常关键的。首先是实现有效被动式制冷，在外界的温度以及湿度等非常小的时候，它能够在不使用能源的状态下进行降温减湿活动，将室内的温度和水分降低，确保给人一种舒适感。它不仅能够降低对能源的使用，减少污染，而且是一种完全和谐的发展理念。其次是能够带来非常清新的新风，对于提升人的身心健康来讲意义非常的重大。目前空气质量下降的关键问题就是因为没有足够的新风进入其中。长时间的使用空调，引发了许多问题，使用自然的通风能够将屋内的不清新的气体去除，而且还能够实现人与自然地和谐发展。 

　　二、自然通风在建筑设计中的应用 

　　对于不同建筑物的设计，自然通风受多种因素影响，建筑物与其高度、迎风方位等有关；建筑群体则与建筑间距、迎风方位、排列方式等有关；而居民住宅与住宅区域道路、绿地的布局等有关系。因此，要针对不同类别建筑物实际，对各影响因素综合考虑，以实现良好通风效果。 

　　1. 建筑物朝向。建筑物朝向在设计中要结合日照较多方向及风向的相关特性，而建筑物迎风面与风向垂直的面压力最大，在建筑物设计中，尽可能将建筑主立面朝向设计在夏季主导风向上，侧立面对着冬季主导风向上。南向阳光辐射量最多，夏季国内多数区域都是以南向或南偏东方向为主导风向，比较改善自然通风、调节环境等方面的一些因素，建筑物朝向最好设计为南向。 

　　2. 建筑物之间的间距。如果建筑物是南北向就会使日照间距减小，后排建筑会被前排建筑遮挡而造成风压减小，影响通风效果；而建筑物日照间距增大则会增大后排建筑的风压，对自然通风有利。所以在进行建筑设计时要适当增加楼间距，用于建立绿地，可以有效改善绿建筑物的自然通风，并提供休息交流的空间。由于行列式布局的建筑群被建筑物外气流吹过时，能够在建筑物山墙之间产生空气射流现象。在可能情况下增加山墙间距，通过错列式布置能够有效利用山墙之间的空气射流，改善下风向建筑物的自然通风。住宅间距能够决定山墙间距，且与山墙间距具有正比例关系，能够使空气射流吹到后排的建筑物上。 

　　3. 建筑群布局。 

　　3.1 建筑群平面规划。 

　　建筑群按照设计方式的不同，一般分为行列式、周边式与散点式三类。行列式是建筑群设计中的最基本布局，主要就是建筑物按照间距合理与同一朝向的特征组成成排布置的方式。并列式是由建筑群错动而分别形成错列式、斜列式以及周边式等各种不同布局，由于建筑群内空间流场由不同的风向投射角而造成变化，其具有不大的受风面；错列与斜列可以把自然风以斜向引进建筑空间内，下风向的建筑会有较大的受风面，分布有比较合理的风场实现较好的通风效果。周边式是建筑物以沿街或院落周边形式布局的一种方式，会造成建筑内空间的封闭或半封闭，使布局风很难引入，而且风的投射面较小，该方式比较适宜冬季寒冷区域。散点式布局方式主要分为低层独院式、多层点式及高层塔式等，其形成的建筑物中心、公共绿地等设施布局比较合理，具有非常好的通风效果。在对建筑群实施设计规划过程中，要同时对路网进行合理设计，创造建筑群的不同布局方式，实现良好的自然环境，充分利用自然风，实现风的自由流动、节能与优化风环境的作用。建筑群的不同布局能够影响自然风的引入，建筑物同风向之间也具有比较重要的关系。相对于单体建筑，建筑群由于具有较小的风向投射角，利于建筑物内空间的通风。建筑群中的前排建筑形成风影区会对后排建筑产生一定影响，当风吹向多排建筑的平行排列时，会使风影区增大，对自然通风效果产生一定影响。在设计中要尽可能避免建筑物长轴垂直于夏季主导风向，以便于降低建筑物前排对后排通风的不利影响。 

　　3.2 建筑群立面设计。 

　　通过建筑物的气流发生漩涡、下冲气流等高速气流的现象会对其通风造成不利影响，这就需要在建筑群设计时使各建筑单体间排列高低有序。建筑群中如存在某栋建筑远远高于其余建筑或者楼间距近的建筑群中含有间距突然增加明显的两栋建筑，就会形成下冲气流增大现象而产生高速风，使热损失增加以及居住人群的不适。在建筑群设计中应该尽可能降低各建筑之间对风遮挡的不利影响，尽可能沿夏季主导风向进行布局，靠近主导风向的建筑物不应该过高，要处于建筑群的边缘，小高层或高层建筑适宜远离主导风向，将自然风引入建筑群内，并实现对冬季东北风的有效阻挡。 

　　三、建筑设计中自然通风的实现方式 

　　1. 通过风压实现自然通风。 

　　空气流由于受阻挡形成的静压称为风压。在风环境良好的区域，自然通风主要采取风压方式实现。当自然风吹过建筑物时，受建筑物阻挡影响造成迎风面静压升高，在侧风与背风面就会产生局部涡流使静压降低，迎风与背风面之间由于具有压力差，使建筑物内外空间空气在此作用下从压力高的一侧流向压力低的一侧。由伯努利流体原理可知，流动空气压力同其速度具有反比关系，这样会在其速度增加时形成低压区。因此，在建筑设计中可将通风通道设计成横向，在自然风从此通道中吹过就会形成负压区，造成周围的空气发生流动，这也是我们平常所说的管式建筑通风原理。管式通道要在一定方向上封闭，然后将其他方向敞开以形成通风方向，这样就会使大进深建筑空间的通风效果更加明显。 

　　2. 利用热压实现自然通风。 

　　自然通风在建筑设计中还能利用建筑内空气的热压差进行实现，因建筑物内外空间中的空气由于温差导致空气密度的差别而产生压力差，而促使建筑物空间内外空气发生流动。建筑物内温度高的空气由于密度小而上升，从建筑物上部的风口向建筑物外部排出，这就会在原来低密度空气区域形成负压区，而使建筑物从底部吸入建筑物外温度低且密度大的新鲜空气，造成建筑物内外空气不停地流动而实现自然通风。 

　　结语 

　　作为一种节能的手段，自然通风技术是一种可持续的节能技术、是减少建筑运行费用的技术。它涉及的内容很多，我们还需要做很多将自然通风成功应用到各类建筑中去的工作，在有空调并且也能实现通风的建筑中，在情况允许的条件下应尽可能充分考虑自然通风。相信在现代技术作为支撑的前提条件下，自然通风会更有效地为我们提供健康、舒适的环境。 

　　参考文献： 

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　　[2]彭荣，李新源.自然通风新技术应用效果.建筑热能通风空调.1999，2. 

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　　[5]宋德萱.建筑环境控制学.东南大学出版社，2003. 

　　[6]宋慧等.舒适、健康的室内环境与自然通风.西部制冷暖通与空调，2004，2