探析住宅建筑自然通风对室内热环境的影响

【关键词】住宅建筑；自然通风；室内热环境；空气品质 

　　住宅建筑自然通风是在建筑室内外风压和热压作用下形成空气流通，达到控制室内污染浓度、改善室内空气品质、调节室内热环境的目的，具有节能、环保的优点，能为居民提供良好的居住环境。当前，利用自然通风来改变室内环境已成为现代节能建筑和生态建筑设计不可或缺的设计理念，也是现代建筑可持续发展观理念的必然要求。下面将结合个人实践经验探析住宅建筑自然通风对室内热环境的影响。 

　　1.自然通风的理论机理 

　　1.1利用风压实现自然通风 

　　当风吹向建筑时，会受到建筑物的阻挡，动压转换为静压为正压，气流绕过建筑由于空气涡旋的作用形成动压阴影区产生负压力，侧风面和背风面并在相应位置产生静压负压力，室内空气在建筑迎风面和背风面之间压力差的作用下实现的空气流通就是风压通风。风压是实现自然通风的主要手段，我国很多非空调住宅建筑多利用风压来促进室内空气流动，改善室内空气品质。通常情况下，压力差大小与建筑形式、建筑与风的夹角以及建筑周围环境有关。 

　　1.2利用热压实现自然通风 

　　热压是由于室内外空气温差形成密度差和一定的高差联合作用下产生压差，沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度即所谓的“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。热压与室内外温差与进、出风口的高差成正比。在实际建筑设计时，可采用烟囱、通风塔、天井中庭等形式，为利用自然通风创造有利条件，使得建筑物有良好的通风效果。在有比较稳定的热源的情况下，热压式自然通风更能得到保证。 

　　1.3风压与热压共同作用实现自然通风 

　　在住宅建筑自然通风中，风压与热压通风是相辅相成的，通常，对于进深较小的建筑部位，自然通风主要利用风压，而对于进深较大的建筑部位则主要利用热压实现。因此，在建筑设计时要充分考虑影响因素，在组织通风时，合理利用风压和热压作用，实现有效的建筑物自然通风。要特别注意避免风压和热压相互抵消而降低通风效率问题，如将热压出风口设置于风压正压区。 

　　2.住宅建筑自然通风对室内热环境的影响 

　　2.1自然通风与空气品质 

　　美国ASHRAE62-1989R标准对于可接受的室内空气标准定义为：在空调房间内，绝大多数人没有对空气品质感到不满，空气中没有已知污染物可能会对人体健康造成威胁的浓度。 

　　空气品质的好坏直接影响着人们身心健康，住宅建筑是人们的居住场所，与人们生活是息息相关。随着建筑技术水平的进步和提升， 

　　众多不同使用功能和性质的建筑组合，使得建筑的体量和规模随之膨胀，多功能大体量的复合型建筑如雨后春笋般涌现，由于部分建筑师忽视自然通风，采用密闭设计和集中的空调、分依赖于机械通风系统。出现大量的建筑用房自然通风不畅，导致建筑的耗能增加，室内空气质量恶化，形成”建筑综合症”和”空调病”，产生”病态建筑”。因过多的使用空调进一步加剧城市热岛效应。 

　　在住宅建筑中，污染物不仅仅来自于人为活动，还来自于建筑材料、建筑装饰材料以及日用化学用品的使用，在室内会释放出有害的成份，污染室内环境，为保证室内人员的健康，相关规范对污染物浓度有具体的限制；据医学观察，1个人每小时需要20～30m3的新鲜空气才会感到舒适。房间最小新风量为满足人均卫生新风量与排除稀释有害物等所需的新风量两者的大值。 

　　室内空气气流组织也非常重要，好的气流组织有利于改善室内空气品质、稀释有害物浓度。 

　　因此，住宅建筑设计人员必须在设计阶段就充分考虑采取必要的技术和措施，选用环保的建筑材料，从源头上减少有害物的散发量；根据建筑物特点、外围环境条件、居民生活习惯等，确定合适的新通风量和换气次数，选择最为合理的自然通风方式，组织利用好自然通风维持一个好的室内空气品质，营造一个健康的居住环境。 

　　2.2自然通风与热舒适 

　　目前国际上常用的室内热环境评价标准为国际标准ISO-7730和美国的ASHRAE55-2004，热舒适性指的是人对室内热环境的主观满意情况，通过投票来定。近年来各国学者在热舒适现场研究领域中发现，在自然通风环境下人们的舒适区域超过了上述标准中提供的舒适区域，而且舒适区域也大于完全靠机械通风和空调。据相关数据显示，我国有85%的人宁可呆在有点热的自然风环境下，也不愿呆在空调环境下，所以人们对自然风的偏爱是显而易见的，这主要是因为自然风能够给人们带来更为新鲜的空气和更为舒适的感觉。 

　　3.改善室内热环境的措施 

　　自然通风的最主要手段是利用室内外风压和热压，通过合理气流组织，达到较好的通风效果。住宅建筑设计中要善于利用自然通风的原理，通过合理的设计和技术改变环境因素对建筑的影响，将自然风引向室内，从而改善室内热环境。 

　　3.1总平面布局 

　　在小区规划总平面布局时，应综合考虑建筑物朝向、间距等布局，避免建筑物成排成群的布置，尽量采用错列式和斜列式，使各单体建筑均能获得良好的通风。 

　　3.2合理布置住宅朝向 

　　获得良好自然通风、改善室内热环境的主要途径是组织利用好穿堂风，应合理布置住宅朝向，为此，建筑的迎风面与夏季最多风向宜成60°～90°，且不应小于45°。同时，因春秋季时间较长，应充分利用春秋季的自然通风。 

　　3.3合理确定建筑物间距 　　建筑物间距是影响自然通风的重要因素，在住宅小区规划中，不能片面追求高建筑密度而过多压缩住宅间距，牺牲住宅的热舒适性，建筑物间距过小会使住宅不能得到较好的自然通风和日照。建筑间距是由建筑日照要求和自然通风要求决定的，因此，必须合理设计建筑间距，使其满足自然通风和自然采光条件，以便改善室内热环境。 

　　3.4合理设计户型平面 

　　平面的合理设计与户型的选择对住宅建筑室内热环境的影响很大，通常，板式高层住宅建筑能够保证多数主要房间位于主导风的迎风面，使房间具备双面采光和南北通风的先天优势，但是由于当前土地资源紧缺，为了节约空间，提高空间使用率，住宅建筑多设为一梯两户或两户以上，北面则是楼梯间，实现室内南北通风比较困难，所以，可尽量让进出风口对位，如客厅和餐厅的门窗位置、室内外庭院结合、平面设计成开口或空廊等，减少气流迂回路程，减小阻力，以便气流通过。 

　　3.5窗对自然通风的影响 

　　很多情况下，自然通风系统中用窗户来充当风口，故窗户的形式、朝向、位置、面积、选型、开启方式等都影响通风效率、室内气流组织和室内热舒适性，直接决定室内热环境的优劣。 

　　外窗开启方式及选型对室内自然通风效果有影响，外推旋转窗可改变进入室内风的方向，单侧向外开启的平开窗利于室外风进入室内，推拉窗的引风、导风效果不明显且开启面积小。因此，尽量选用具有良好导风性能的窗如平开窗、上旋窗等，改善室内通风效果和空气品质，提高室内热环境质量。 

　　在住宅建筑设计中，都应使窗户开口高度尽量接近人的活动区域。起居室的窗台高度应控制在人坐着的高度，不宜大于1.2m，否则室内大部分使用区的通风效果不良。 

　　3.6自然通风强化措施 

　　宜结合建筑设计，合理利用被动式通风技术强化自然通风。被动通风常采用下列方式： 

　　（1）采用捕风装置加强自然通风。捕风装置是利用对自然风的阻挡在捕风装置迎风面形成正压、背风面形成负压，与室内的压力形成一定的压力梯度，将新鲜空气引人室内，并将室内的浑浊空气抽吸出来，从而加强自然通风换气的能力。 

　　（2）采用屋顶无动力风帽装置加强自然通风。无动力风帽是通过自身叶轮的旋转，将任何平行方向的空气流动加速并转变为由下而上垂直的空气流动，从而将下方建筑物内的污浊气体吸上来并排出，以提高室内通风换气效果。 

　　（3）采用太阳能诱导等通风方式加强自然通风。太阳能诱导通风方式是依靠太阳辐射给建筑结构的一部分加热，从而产生大的温差，会比传统的由内外温差引起流动的浮升力驱动的策略获得更大的风量，能够更有效地实现自然通风。典型的三类太阳能诱导方式为：特伦布（Trombe）墙、太阳能烟囱、太阳能屋顶。 

　　4.结语 

　　总之，自然通风能够有效改善室内热环境，保证室内环境的健康，提高室内舒适性，这就要求根据建筑结构的特点合理设计并组织自然通风，为人们创建一个健康、和谐、舒适、洁净的室内环境，也为保护生态环境做出贡献。由于自然通风受到制约性因素较多，比如地理气候环境、建筑物周围的空气质量与噪声、建筑物的结构、户型等，只有综合这些因素的合理设计与运行，才能确保自然通风的有效实现。 

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