建筑设计中对自然通风的探讨

建筑设计中对自然通风的探讨

赵雄

身份证号：42102319871103xxxx

摘要：现如今我们的社会是环保社会，是可持续发展的社会。有效利用完全自然通风，减小建筑能耗，保护我们生存的环境，是在满足了建筑的使用功能和美感需求之后，应该达到的更高目标。鉴于此，本文对建筑设计中的自然通风进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：建筑设计；自然通风；分析

一、自然通风的原理

据数据显示，2016年民用建筑能耗约占社会总能耗的30%，其中暖通能耗约占50%，因此降低暖通能耗至关重要。另据专家估算，优化建筑设计可节省2/3-3/4的建筑能耗，则自然通风设计被提升日常，其是通过合理开设烟囱、门窗等来产生空气流动。目前，自然通风在世界范围内的民用建筑中都有所应用，且潜力巨大。

在住宅建筑设计中，自然通风的关键是室内、外空气存在压力差，而空气压力差的成因包括热压、风压，详见图1。

1、热压

室内外空气产生的温差造成热压。根据热力学原理，室内温度会随着高度的增加而上升的特点。这就是我们所说的的“烟囱效应”，也是导致建筑物上下温差不同的问题主要原因。温差的存在导致建筑物内外密度差的出现，与墙面相垂直的方向产生压力梯度。如果室内比室外温度高，建筑物就会出现上面压力较大，下面压力较小的情况。当这些部位存在通风口时，空气经过较低的孔口进入，从上部排出。如果室内比室外温度低，气流反向流动。而在实际运用中，建筑师们多采取烟囱、天井中庭等方式，为自然通风的进行提供条件，促使建筑物能够更好的进行通风。

2、风压

风压是与气流方向的平面垂直时产生的静压，即：在建筑物的阻挡下，迎风面气流受阻而引起静压升高，而背风面与侧风面的局部涡流又导致静压下降，如此便会在背风面与迎风面形成压力差。在这一压力差的影响下，室内、外的空气从高压力的一侧流向低压力的一侧。依据伯努利流体原理，随着流动空气速度的加快，其压力逐渐降低，并形成低压区。据此，可在建筑的局部设计横向通风道，风从中吹过时会形成负压区，并带动四周空气流动，同时为了明确通风的风向，通风通道应在不同的方向上封闭和开敞设计。

二、自然通风在建筑设计中的应用

自然通风是一种极为被动的通风降温方式，其通过合理设计，可改善室内及住宅区内的热环境，从而实现了建筑节能、降耗及改善空气质量等目的。据此，在住宅建筑设计中，自然通风的社会潜力非常大，值得高度重视。

1、建筑群的间距

在设计住宅区时，应增大其中一些建筑的间距，并形成组团绿地，以改善下风侧建筑的自然通风效果及为住户提供环境优越的休闲场所。另外，倘若条件允许，建议增大山墙的间距，究其原因是：在行列布局的建筑群中，室外气流经过时会在山墙间形成空气射流，而在错列布局的建筑群中，利用这一股空气射流可改善下风向建筑的自然通风效果。其中，山墙的间距视建筑间距而定，通常要求在建筑间距较大时，增大山墙间距，以方便空气射流抵达后排建筑处。

2、通过建筑平面进行通风

在国外，考古发现，很久以前在罗马就有了通过立柱支撑，周围回廊环绕，中间设计接雨水的天井形式。在国内，建筑设计的庭院，则是引进自然通风的主要手段。在现代建筑中，庭院在仍旧被广泛地运用，它不但担负着建筑物采光通风的作用，并且是建筑的主要组成部分。中庭的出现，灵感也是来源于庭院（天井），后来，罗马人通过对天井进行改进，给天井加上屋顶，就形成了有屋顶的中庭。现如今，中庭今非昔比。阳光、水源、植物等自然要素都被引进中庭，成为人们喜爱的公共活动场所。由于庭院（天井）拥有上下温差导致的“烟囱效应”，所以被人们用来改进室内的通风条件，进行自然通风。它不仅能明显改进通风采光条件，调节室内的小气候，而且还能够减小建筑物的机械耗能，有利于保护环境生态平衡。中庭改善内部小气候更加显著，它不但拥有良好的通风采光条件，还能采暖降温。中庭拥有“烟囱效应”以及“温室效应”两种自然现象，可以有效的降低能源消耗。现代建筑中的中庭大多都是安装的可以调节的顶棚，可依据需求来掌控引进室内的光线和通风换气量。中庭的作用随着地区地势的不同而不同：在比较寒冷的地区，中庭的作用是暖房取暖；在比较炎热的地区，中庭的作用是通风降温；在温暖适宜的地区，中庭的作用二者兼备。

3、总平面布局

房间要想获取良好的通风条件，就要组织建立好穿堂风。所以，在建筑设计总平面布局时，首先要考虑建筑物的朝向、之间距理和建筑群布局。总之，建筑应使用错列或斜列的方式进行平面布局，使每幢建筑都能获取良好的自然通风；在设计上，应尽量使房屋的纵轴与夏季主导风向相垂直，主卧应建在夏季风向的迎风面；建筑的宽度对自然通风有直接影响。当建筑宽度在10m以内，可以选用单侧通风；宽度在15m以内，可以选用双侧通风。

4、路网设计

在规划建筑群时，应同步设计路网，借此改善住宅区的自然通风效果，即：1）对于方正的住宅区，采用“以曲代直”的方法规划小区道路，可改进建筑群的布局，并改善其自然环境和自然通风效果；2）将主通风道设在住宅区的主要道路上，可引导风从通风廊道进入住宅组团内，从而带动自然风流动；3）对于行列式布局，调整路网可使建筑原先单一的行列关系形成组团，其中可将绿地设计在稀疏的地方，以使自然风从主干道进入组团内，从而改善小区内的风环境。

5、风向投射角设计

建筑群的布局极大地影响着自然风的流向。其中，风向的投射角指的是建筑墙面法线与风向投射线的交角，详见图2。

结合图2，单体建筑的风向投射角越小，则自然通风条件越好。但对于建筑群，则需将前、后排建筑的关系考虑其中。例如，居住区的建筑通常采用并列布局，则在风正吹的情况下，后排建筑较大的风影区会对其自然通风效果产生不利影响。因此，尽量不要让建筑的长轴与夏季主导风向垂直，通常建议将建筑与风向的投射角设计为30°-60°，从而改善建筑的自然通风效果。

6、从空间上

针对建筑的空间布局，应保持建筑单体的高低有序状态，以使气流从住宅区流过时不会形成下冲气流、漩涡等高速气流。对于建筑群的组合，倘若某一栋建筑比其他建筑高或突然增大楼间距基本一致的建筑群中某两栋建筑的间距，则过大的下冲气流会形成高速风，并造成大量的热损失，此时住户会感到明显的不适。另外，在建筑空间布局上，建筑间尽量不要出现风的遮挡，即：顺着夏季主导风向进行建筑群布局，其中底层和多层建筑布局在临近主导风向的地方或小区边缘，而（小）高层建筑则布局在远离主导风向的地方，如此既可使自然风流入住宅区中，又能减弱冬季风的作用。

结束语

随着空调的越来越多，加大了能源的消耗，空调用电导致了夏季用电高峰期的出现。于此同时，空调的普遍使用，对人类的身体健康产生了负面影响。减少空调危害的方法之一就是进行自然通风。进行自然通风，是为了给人们提高新鲜的空气。建筑进行自然通风，可以大大降低空调能源的消耗，进而减少因空调而产生的生产CO2；对人类而言，自然通风可降低空调病以及各种疾病的发病率。因此，将现代建筑设计为自然通风格局进行自然通风显得尤为重要。

参考文献：

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