浅析现代建筑自然通风设计

　　摘要：随着空调技术的不断发展， 人们越来越能主动的控制室内环境，创造前所未有的室内舒适气候要求， 从而使人们逐渐淡化了对自然通风这种气候适宜性技术的应用。然而， 在今天全球能源紧张、 节能压力增大、空气品质恶化以及建筑综合征等发生的情况下， 人们不得不从新审视和重视自然通风这一传统的气候适宜性技术。自然通风是当今节能建筑所普遍采用的一项比较成熟而廉价的技术措施。本文从节能的角度探讨了建筑通风设计需关注的一些问题。

　　关键词：节能;建筑;通风设计

　　Abstract: As the air conditioning technology continues to develop, more and more people can actively control the indoor environment, create a hitherto unknown indoor comfort climatic requirements, thereby enabling people to gradually weaken the on natural ventilation of this climate suitability technology application. However, in today's global energy shortage, energy saving pressure increases, air quality deterioration as well as building syndrome occurring situations, people have to re-examine and natural ventilation to the traditional climate suitability technology. Natural ventilation is the energy-saving building by the widespread use of a relatively mature and inexpensive technique measures. This paper from the viewpoint of energy saving of building ventilation design and some problems need to be noticed.

　　Key words: energy-saving building; ventilation design;

　　中图分类号：TU2 文献标识码： A 文章编号：

　　.自然通风是一项古老的技术， 与复杂、 耗能的空调技术相比， 自然通风是能够适应气候的一项廉价而成熟的技术措施，与空调系统相比， 其可以在降低能源消耗的同时为室内引入新风，有利于人体生理和心理健康。通常认为自然通风具有三大主要作用：提供新鲜空气、生理降温、 释放建筑结构中蓄存的热量。随着建筑技术水平的进步和提升、城市人口的迅速增长、不同使用性质的建筑组合,建筑的体量和规模逐渐膨胀,同时部分建筑师忽视自然通风,完全依赖于机械通风。然而城市风由于城市街道、河流、建筑高度、布局、以及太阳辐射、温湿度的不同,会发生很大的变化,继续利用城市主导风向作为建筑自然通风分析的边界条件,会产生很大的误差。所以造成大量的建筑用房自然通风不畅,因而建筑的耗能增加,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”。在发达的国家,近40%的能源是在建筑中消耗的,据专家估算,其中2/3~3/4可通过正确的、理想的建筑措施节省下来。近年来,在对节能技术广泛和深入研究的基础上,一些建筑师们在一系列建筑创作中做出了探索和实践,其中自然通风是一项成熟而低廉的技术措施,在建筑设计中应充分、合理地加以使用。

　　一、自然通风的实现方式

　　自然通风作为一项改善建筑热环境、节约空调能耗的技术已经得到了建筑界的普遍认可。采用自然通风可以取代或者部分取代空调制冷系统,一方面降低能耗,另一方面可以提供新鲜清洁的自然空气,有利于人的身心健康。自然通风的原理在很早的时候就被利用。人们常说的“传堂风”,就是利用风压在建筑内部产生空气流动。在一些湿热地区,自然通风的重要性甚至影响了建筑的外部形象。如西双版纳傣族民居。目前, 常规建筑自然通风设计均是基于城市尺度的主导风向和风速,并未考虑建筑所处地区的地理位置对主导风速和风向产生的影响,而建筑中常用的自然通风实现方式主要有以下几种:

　　1、利用风压实现自然通风

　　风压是自然通风最基本的动力之一。在我国大量的非空调建筑中,利用建筑的室内空气流通,改善室内的空气环境质量,是一种常用的建筑处理手段。风洞试验表明:当风吹向建筑时,因受到建筑的阻挡,会在建筑的迎风面产生正压力。同时,气流绕过建筑的各个侧面及背面,会在相应位置产生负压力。风压通风就是利用建筑的迎风面和

　　背风面之间的压力差实现空气的流通。

　　压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。如果希望利用风压来实现建筑自然通风,首先建筑要有理想的外部风环境(平均风速一般不小于3~4m/s)。建筑要选择适宜的朝向和布局的形式,建筑布局方式在平面上有并列式、错列式、斜列式(统称为行列式)、周边式和自由式,一般来说,建筑的朝向应与当地

　　夏季主导风向保持合适的角度,更有利于自然通风。建筑进深不应过大(一般宜小于14m),这样易形成“传堂风”。其次要组织好建筑平面和开口的位置及面积,为了引风入室,争取穿堂风,要从平面、剖面及建筑细部来考虑,如内外建筑构件要尽量通透,尽可能把门窗对齐布置在一条直线上,这样可以减少气流阻力、保证风速,使通风流畅;开口面积应大,减小开口边缘阻力。相比之下外推窗比推拉窗好,圆滑渐缩的开口比锐缘开口好。

　　另外，地下空间可以作为城市空间的一个整体,在城市发展的过程中起到越来越重要的作用。空气环境是困扰地下建筑发展的一个难题。为了改善地下建筑室内空气环境,大多采用机械通风的方式,这将使整个地下建筑中的运行能耗费用大幅度提高。在提倡可持续发展和生态建筑的今天,地下建筑的生态化和绿色化成为一个不可回避的话题。应该提出相应的解决方案,研究形成一套地下建筑生态化自然通风的基本模式的可能性。

　　2、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———即通常所说的“烟囱效应”———来实现建筑的自然通风。利用热空气上升的原理,在建筑上部排风口可将污浊的热空气从室内排出,而室外新鲜

　　的冷空气则从建筑底部被吸入。

　　热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关,室内外温差和进、出风口的高差越大,则热压作用越明显。在建筑设计中,可利用建筑物内部的贯穿多层的竖向空腔———如楼梯间、中庭、拔风井等满足进排风口的高差要求,并在顶部设置可以控制的开口,将建筑各层的热空气排出,达到自然通风的目的。与风压式自然通风不同,热压式自然通风更能适应常变的外部风环境和不良的外部风环境。

　　3、风压与热压相结合实现自然通风

　　在建筑的自然通风设计中,利用风压和热压进行自然通风往往是互为补充,密不可分的。由于室外的风速和风向是经常变化的,不是一个稳定的因素。为了保证自然通风的设计效果,根据我国采暖通风和空气调节设计规范的规定,在实际计算时仅考虑热压的作用,风压一般不予考虑。但是必须定性地考虑风压对自然通风地影响。一般说来,在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风,而进深较大的部位则多采用热压来达到通风效果。

　　二、与自然通风节能有关的建筑构造

　　1、“呼吸”幕墙

　　利用双层玻璃作为围护结构,玻璃之间留有一定宽度的通风道并设有可调节角度的百页是当今生态建筑界普遍采用的一项先进技术,他们被称作“双层皮”幕墙。夏季,打开上下进排风口,通风道内的空气被加热,在烟囱效应和一定的风压作用下,热空气上升,冷空气从下层进入通道,形成自然通风;冬季,关闭进排风口,减小风速,利用双层玻璃之间的空间形成的附加阳光间,贮存热量用以采暖。

　　2、双层屋面通风

　　传统的建筑平屋顶屋面使用砖架空的隔热层隔热,无法利用热压主动通风。设于坡屋顶的隔热夹层,在屋面受太阳辐射时,夹层内空气温度升高,热空气沿着倾斜屋面上升,冷空气从屋面下檐补充,在热压及风压的作用下形成自然通风,带走了太阳对屋面的辐射热量。

　　3、风帽

　　风帽是自然进排风系统的入口或出口,它利用风力或温度差造成的正压或负压,加强进排风能力的一种装置。风帽可以装在需要局部通风的地方,也可以装在屋顶上,促进全面进排风。进风型风帽是在外界风压的作用下,能向内部空间引风的风帽。特点是能利用任何方向吹来的风,将室外气流导向内部空间。排风型风帽是在外界风压的作用下,风帽本身产生负压,从空间内部向外排风,特点是从任何水平方向吹来的风作用在风帽上,风帽都产生吸力,向外排风。

　　4、附加通风窗

　　这是一种灵活的解决自然采光与自然通风矛盾的方法。有时建筑表面上开的采光窗的面积虽然满足室内自然采光的要求了,但在某个时间段如夏季即使将窗户完全打开也无法满足室内自然通风的要求,这时可以设计一些附加通风窗。他们是不透光的保温隔热材料制成的,可以自由开闭,平时关闭不用,在室内无法满足自然通风要求

　　时才打开使用。

　　三、与建筑的自然通风相关的几个问题

　　1、自然通风与机械通风相结合

　　并不是所有建筑都将自然通风的设计作为设计考虑的重点。对于一些大型的体育场馆、展览馆、商业建筑等,由于通风路径较长,空气流动阻力较大,单纯依靠自然通风不足以实现自然通风。同时,某些建筑环境、建筑功能可能对建筑通风有特殊的要求,如研究所或实验室,这时需要考虑机械通风。因此,当我们为建筑的自然通风设计寻找合适的策略时,要清楚它可能产生的不足。自然通风与机械通风结合设计时,应当使自然通风取得尽可能大的成效,从而节省能源,保护环境。

　　2、风的垂直分布带来的问题

　　风的垂直分布特性使中庭、天井等空间比较容易实现自然通风。但在建筑内部,如果设计有高度较高的中庭,烟囱效应使得下层热空气上升,往往导致下部空间的采暖效率变低,采暖效果变差。对于高层建筑的中庭、天井等空间,还会出现风速过大造成紊流的现象。

　　3、建筑通风与遮蔽物

　　绿化树木、围墙、隔断或拱廊等设在建筑易产生气流剥离的角度及周围,会产生遮蔽作用。建筑周围的树木种类、布置方式在一定程度上都会影响自然通风的效果。一边或两边行列式布置的树木有利于建筑物的通风,但如果三面都围以树木,房间的通风效果便会受到影响;当房屋迎风面的窗前种植树木时,如果树丛把檐口挡住,则会把风引向顶棚,若树丛距外墙有一定距离,那么吹来的风很有可能大部分越过窗户从屋顶穿过;在窗台前4.5~5m以内种植的灌木,则可引导风吹向室内。

　　四、结束语

　　自然通风是当今生态建筑所普遍采取的比较容易接受而廉价的技术措施， 它具有节能、 清洁的优点， 体现了可持续发展的理念。 作为一种解决室内空气温度、 洁净度和舒适度的传统方式， 其优势在新建筑的运用中具有强大的生命力。传统民居合理的布局经验给了我们很多启示，有利于我们今天更好地学习、 运用现代构造知识， 使我们有可能结合现代的技术和材料, 为以后的建筑创作道路指出了更好的方向。建筑设计者应该从规划、建筑单体设计到构造设计的整个过程中,仔细考虑自然通风,确保良好的室内空气品质和舒适的热环境,节约不可再生资源。通过结合我国目前建筑空调技术对环境和能源造成巨大压力的情况,指出了自然通风的重要性，以期加强人们对自然通风的重视。

　　参考文献:

　　[1]刘志永.浅谈自然通风原理与建筑设计[J].山西建筑,2008.32.

　　[2]郝瑞珍.茂名地区住宅建筑通风节能设计方法研究[J].茂名学院学报,2009.4.

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅析现代建筑自然通风设计

文章地址： http://www.qikanvip.com/jianzhusheji/4740.html