1、对建筑物自然通风设计的探讨摘要：自然通风是一种被动式的通风降温形式，通过合理的设计和运行可有效改善建筑物的热环境，提高室内空气品质，降低对常规空调系统的依赖，节约建筑物能耗，在当今社会潜力巨大。但自然通风受到的制约因素多，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。本文探讨了建筑物自然通风设计的策略。 关键词：建筑物；自然通风；设计；策略 中图分类号：TK284.8 文献标识码：A 文章编号： 风，人类古老的朋友。自中国的传统勘舆中“藏风聚气”至古代的中东地区里招风塔与招风斗，无不充分地体现了各个国家人民在自然风利用
2、方面的聪明与才智。但是，让人惋惜的是从工业革命之后，伴随科技的快速更新，这一方面的众多传统的技术慢慢被人们忘却。直到能源的消耗与日增长、世界资源快速匮乏的现在，在建筑设计中生态技术的应用愈来愈受到了重视，人们这才开始再次研究起如何利用风达到降低能耗的作用，与此同时为人们提供更为健康舒适的室内环境。 一、自然通风技术的原理 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。 图 1-1 示意了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，推动空气从该侧进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气
3、绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风。 图 1-2 示意了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。 图 1-1 风压作用下的自然通风图 1-2 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。图 1-1 就是双侧自然通风系统示意图，而图 1-2 表示的是单侧的自然通
4、风形式。 由于自然通风系统运行的动力来自于自然界的自然过程，因此该技术自古以来就是一种免费的自然冷却技术，在旧建筑中得到广泛的应用。在空调技术和产品日益发展以后，该技术逐渐被人们所淡忘。但是，上个世纪发生的能源危机和全球环境危机后，集合低能耗、高环境价值的自然通风技术作为重要的生态建筑技术之一受到广泛关注。关于其运行机理的研究和建筑设计的实践报道非常丰富，特别是在示范性生态建筑中，自然通风更是一种重要手段。 二、建筑设计中自然通风的实现策略 1、优化建筑组群布局与自然的通风关系 可从空间和平面两方面来考虑。一般的建筑群平面布局分为行列式、自由式、周边式等。行列式的布置组群需要调整住宅的朝向来引
5、导气流通入住宅群之内，让气流从斜向流入组群的内部，以此减小阻力，达到改善通风的效果。错列式的布置方式是利用住宅的山墙里的空气流能够让下风侧的住宅得到良好的自然通风。住宅的间距愈大，山墙间距也应该愈大，以便让充足的气流能作用在后排的住宅上。行列式又以斜列和错列更好一些，由于房屋互相挡风比较少，错列相当加大前、后栋房屋间的距离，对通风十分有利。自由式是就具体地势、地形与朝向进行灵活布置。周边式部分房屋前后都在负压区，四周比较封闭，通风不太好，在群体的内部与背区及转角处都会产生气流的停滞区，因此不太适宜于南方的炎热地区。 2、合理确定建筑物朝向 合理确定建筑物朝向，除了要对当地日照量较多的方向进行深
6、入了解外，还必须把握当地风的相关特性，主要有冬季和夏季主导风的方向、速度以及风的温度。不同地区风的特点也会有所不同，在进行建筑物朝向选择过程中，要使建筑主立面最大程度朝向夏季主导风向，主要是由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上，而侧立面对着冬季主导风向；太阳辐射量最多的方向是南向，而且我国一半以上地区夏季一般是南或南偏东风向，所以，不管在改善夏季自然通风、调节房间热环境的方面，还是减少冬季、夏季的房间采暖空调负荷的方面，建筑物最好的朝向都是南向。此外，南向可以有效避免东、西晒，兼顾两者。 3、利用建筑平面组织通风 在建筑中引入自然空间的方式, 可有效地改善内部小气候, 营造舒适的生活
7、环境。在我国, 建筑布局中经常出现的庭院, 则是引入自然空间的主要方式。庭院不但为建筑提供了采光通风的良好条件, 而且使建筑空间充满了诗情画意。庭院在现代建筑中依然被大量地运用, 它在建筑空间中不但起着通风采光的作用, 而且成为建筑空间的重要组成部分, 增强着建筑空间的表现力。阳光、植物、流水等自然要素被引入中庭, 引入了建筑内部, 内部空间被赋予了外部空间的特征, 成为人们喜欢逗留和举行各种活动的场所。 建筑中的庭院 (天井) 因其所具有的由于空气上下温度差异而造成由低处向高处运动的“烟囱效应”, 而被人们用来改善建筑内部的通风条件, 组织自然通风。它不但能显著改善建筑物的通风采光条件, 调
8、节建筑物内部的小气候, 而且还能通过对自然资源的利用, 降低建筑物的能耗, 从而达到保护生态环境的目的。 相比之下, 中庭调节建筑内部小气候的作用更为显著, 它不但具有通风采光的作用, 而且还有采暖降温的功能。中庭含有 2 种自然现象: “烟囱效应” 和 “温室效应” 。在设置了机械供热、降温和通风等手段的前提下, 利用这 2 种自然现象, 就能在很大程度上降低建筑能耗。现代的中庭在顶部大多安装有可调节的顶棚, 可根据需要来控制进入室内的光线强度和调节室内的换气量。由于所处的地区和气候的差异, 中庭的主要功能也不相同: 在寒冷的地区, 中庭起着暖房的作用; 在炎热的地区, 则用来通风降温;在温
9、暖的地区, 则二者兼顾。 4、 利用建筑剖面组织通风 随着现代建筑技术的发展, 底层架空的建筑随之出现。许多建筑在设计中将底层全部或局部架空。架空部分往往被用来作绿化空间, 加以景观处理, 不仅为人们提供了良好的公共活动空间, 而且将气流从底层直接引入了建筑的中部, 从而加强了自然通风。 “空中花园”是近年来在高层建筑中流行的一种手法, 建筑师每隔若干层, 将楼层平面的一部分设计成对外敞开的凹阳台形式, 辅以绿化景观处理, 宛如建在空中的花园, 它为高层建筑中的人们, 提供了与自然接触的活动空间, 同时, 将气流通过走廊引入建筑内部, 改善了室内通风。 对顶层房间而言, 屋顶在围护结构中所占比
10、例最大。由于屋顶多采用混凝土结构,热惰性较大。混凝土白天吸热、夜晚散热,严重影响了房间的热舒适性。因此, 建筑师除采用屋面隔热的构造手法外, 为更好地控制屋面散热对室内的影响, 常常配以屋面架空隔热层的方法。屋面架空隔热层是在屋面上将轻质板状材料用支撑构件进行架空, 使轻质板状材料与屋面形成一个适当高度的空气间层。阳光辐射的热量被积聚在空气间层中, 被经过屋面的自然风带走, 最大程度地降低了屋面散热对室内的影响。 综上所述，自然通风技术作为一种节能的手段，是一种可持续的节能技术、是减少建筑运行费用的技术。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。 参考文献： 1 相恒文,徐秋实,汪雪峰. 自然通风在住宅建筑设计中的运用J. 知识经济. 2009(04) 2 陈华. 基于自然通风在现代住宅建筑设计中的应用探析J. 中外建筑. 2011(06)
