自然通风技术与现代建筑节能的实现

【关键词】自然通风技术；基本理论；实现方法 

　　0引言 

　　自然通风仍然是现代建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式在中国历史上就是一种常用的降温方法，它的目的就是取代或减小空调制冷系统的工作。而这一取代过程有两点重要的意义：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适的感觉，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去空调机的能耗，而且无噪声。这不仅有利于实施低碳经济，节能降耗、降低污染，实现绿色降温，符合可持续发展的思想。二是自然通风技术，可以提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人的生理和心理健康。由于室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风。空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”。而自然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需求。 

　　1自然通风技术的基本理论 

　　自然通风在我国古代建筑中就有应用，是一项传统的技术，它与复杂、耗能的空调技术相比，设计理念不同，当然也不能低估空调技术的作用。自然通风是改变室内温度的一项廉价而成熟的绿色技术措施。这种自然通风方法具有三大主要作用：a.可以提供新鲜空气；b.进行物理降温；c.利用自然规律释放建筑结构中蓄存的热量。自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，可以分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风。风压作用下自然通风的形成过程。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，则推动空气从该方向进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从另一个方向的出口流出，形成了持续不断的空气流通，在室内形成风压作用下的自然通风。热压作用下的自然通风的形成过程。当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，造成建筑内上部空气压力比建筑外大，导致室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。根据进出口位置，自然通风可以分为单侧的自然通风和双侧的自然通风。 

　　2现代建筑物中如何使自然通风实现 

　　2.1对现代建筑体型或建筑群的布局设计 

　　现代建筑体型的不同或建筑群的布局对自然通风的影响效果很大。考虑单体现代建筑体吸收热与防止太阳过度辐射的同时，应该尽量使现代建筑物的窗口和门口方向与夏季主导风向一致；然而对于现代建筑群体，若风沿着法线吹向现代建筑，会在背风面形成很大的漩涡区，对后排现代建筑的通风不利。在现代建筑设计中要综合考虑这两方面的利弊，根据风向投射角（风向与房屋外墙面法线的夹角）对室内风速的影响来决定合理的建筑间距，同时也可以结合现代建筑群体布局的改变以达到缩小间距的目的。在单体现代建筑设计中还应该结合总体的情况对建筑的体型。 

　　2.2建筑物中对围护结构开口的设计 

　　建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的型式和开启方式，窗墙的面积比等的合理设计，都会直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3时，开口大小为地板总面积的15%~25%时，通风效果最佳。开口的相对位置对气流路线起着决定作用。此时建筑物的进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀，通风效果更好。 

　　2.3建筑物室内的“穿堂风”设计 

　　“穿堂风”是自然通风中效果最好的方式。所谓“穿堂风”是指风从建筑迎风面的进风口吹人室内，穿过房间，从背风面的出风口流出。显然进风口和出风口之间的风压差越大，房屋内部空气流动阻力越小，通风越流畅。应该注意，房屋在通风方向的进深不能太大，否则就会通风不畅。 

　　2.4建筑设计的竖井空间与自然通风 

　　在建筑设计中竖井空间主要形式有：a.纯开放空间。目前，大量的建筑中设计有中庭，主要是平面过大的建筑出于采光的考虑。从另外一个方面考虑，可利用建筑中庭内的热压形成自然通风。b.“烟囱”空间，又叫风塔，可由垂直竖井和几个风口组成，在房间的排风口末端安装太阳能空气加热器以对从风塔顶部进入的空气产生抽吸作用。该系统风塔由垂直竖井和风斗组成。在通风不畅的地区，可以利用高出屋面的风斗，把上部的气流引入建筑内部，来加速建筑内部的空气流通。 

　　2.5建筑物如何利用屋顶的自然通风 

　　通风隔热屋面通常有以下两种方式：a.在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层设置在屋面结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到屋面降温的目的，另外现代建筑物的架空板可以保护屋面防水层。b.利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果。 

　　2.6建筑物双层玻璃幕墙围护结构 

　　双层幕墙是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术，被誉为“会呼吸的皮肤”，它由内外两道幕墙组成。其通风原理是在两层玻璃幕墙之间留一个空腔，空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。在冬季，关闭进出风口，双层玻璃之间形成一个“阳光温室”，提高围护结构表面的温度；夏季，打开进出风口，利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风，使玻璃之间的热空气不断的被排走，达到降温的目的。为了更好地实现隔热，通道内一般设置有可调节的深色百叶。双层玻璃幕墙在保持外形轻盈的同时，能够很好地解决高层建筑中过高的风压和热压带来的风速过大造成的紊流不易控制的问题，能解决夜间开窗通风而无需担心安全问题，可加强围护结构的保温隔热性能，并能降低室内的噪音。在节能上，双层通风幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙在采暖时节约能源42%~52%，在制冷时节约能源38%~60%，是解决现代建筑节能的一个新的方向。 

　　3结论 

　　通风建筑是我国建筑物最基本的模式，这是一个古老又创新的课题。它是降低建筑能耗，又可以使建筑物的人工环境与自然环境达到动态平衡，使现代建筑物在满足使用功能和美学要求后追求的更高目标。在现实的建筑设计中，不仅要利用自然通风技术，更要创新传统的自然通风技术，把这项技术与当地的气候特征和气候因素结合起来，设计出创新多层次的、全面的、适宜的现代建筑物，体现出“气候决定现代建筑”的设计理念。 

　　参考文献 

　　[1] 谢厚礼,赵辉,林学山. 典型绿色建筑自然通风技术策略研究. 建设科技.2012-02-25. 

　　[2] 姜杰,朱江.小议建筑自然通风技术的实现.民营科技.2011-10-20.