刍议建筑设计中对自然通风的研究

刍议建筑设计中对自然通风的研究

李佳

李佳

青海文华工程咨询有限公司

摘要：人们生活水平的不断提高，致使人们对建筑物室内的舒适度的要求也越来越严格。随着建筑技艺水平不断的提高，通风技术开始被人们所利用。但这时期的利用还只是经验上的掌握。自然通风是一种生态节能环保健康的方式。因此，呼吁建筑设计师们要不断创新、勇于探索，提高建筑自然通风设计在当代建筑中运用，来营造更适宜的人居环境，形成良好的城市微循环系统。本文对生态建筑中的自然通风设计问题进行了探讨。

关键词：自然通风；现代建筑；节能方式

一、自然通风的功能

建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用，并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用。通常认为，自然通风的作用具有三种不同的功能：第一，健康通风，即保证室内空气质量IAG；第二，热舒适通风，即增加体内散热，以及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件；第三，降温通风，即当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温。据测定，室内外温差大时，开窗10～15分钟可完全换气一次；温差小时，大约半小时可交换一次。

二、自然通风的实现机理

1、风压作用情况：由于大气有压力差，风才得以形成。风朝着住宅建筑吹的时候，由于建筑的阻碍，迎风面的气流产生了正压。与此同时，住宅背面或者侧面的气流则会在某个特定的地方产生负压。于是，风压作用下的自然通风就是利用了这种压力差才得以实现的。

2、热压作用情况：众所周知，在其他条件一致时，温度低的空气密度相对温度高的空气要大。从某种意义上来看，建筑物楼层一高，室内温度就相对会高一些。这是一种利用建筑内外空气密度的不同而形成压力差的自然通风方式。研究表明，进出风口的高差与住宅室内外温差越大，热压引起的通风效果就更明显。

3、风压和热压共同作用情况：其实现代建筑的实际设计的自然通风情况，大多都是由它们两个因素相互合作而共同作用的。不过这里要注意的是，共同作用并不是我们传统意义上理解的简单叠加或抵消。

三、自然通风应用需考虑的因素

1、室内得热量：应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低，通过室内空气的通风换气，将室外风引入室内，降低室内空气的温度。对于完全依靠自然通风系统进行降温的建筑，其使用效果则取决于很多因素，建筑的得热量是其中的一个重要因素，得热量越大，通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。

2、室内空气湿度：应用自然通风对降低室内空气温度效果明显，但对调节或控制室内空气的湿度，效果甚微。因此，自然通风措施一般不能在非常潮湿的地区使用。但对于室外环境中空气温、湿度比较温和适宜的地区（如英国），该技术被广泛应用而且非常成熟。

3、环境噪音和空气污染物：根据目前的一些标准要求，采用自然通风的建筑，其建筑外的噪音不应该超过70dB。同时，自然通风进风口的室外空气质量应该满足有关卫生要求。可是如今在一些大中型城市，自然通风环境噪音水平和空气污染物浓度是目前城市环境治理中的难点，从而成为自然通风技术在城市建筑中应用的主要障碍。

四、建筑自然通风的设计方法

1、总体规划中的通风设计

间距与通风的关系如下：为使建筑群每一幢房屋都能较好地获得自然通风，建筑物宜与主导风向呈30b-45b角，并采用前后错列、斜列、前低后高、前疏后密等布局措施，使整个建筑群都受益。建筑物的间距、屋顶坡度都对风向和漩涡风的产生及正负风压值的大小有着直接的影响。建筑物越长、越高，进深越小，其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利。建筑的迎风面产生正压，侧面产生负压，背面产生涡流，有气压差存在就会产生空气流动，根据地区的主导风向设计合理的间距，为建筑组织良好的自然通风提供了可行性。

2、开口的设计

自然通风通过建筑物的开口流入或者流出，则建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的形式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。a.开口的大小存在一个优化组合的问题。房间开口尺寸的大小，直接影响着风速和进气量，开口大，则气流场较大。缩小开口面积，流速虽然相对增加，但气流场缩小。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3-2/3，开口面积为地板面积的15%-20%时，通风效率最佳。b.开口的开启方式应灵活。在气流穿过一个空间时要提供尽可能多的灵活性，特别要确保热空气在房间顶部时可以放出去，又能把新鲜空气从底部引进来，这样就会因该空间内的热量的分层作用给室内空气流动提供动力。气流的方向可以通过对中悬窗、竖转窗及平开窗窗扇角度的改变来调节。c.开口的相对位置也会直接影响气流路线。建议将进风口设置于地面上方1m～2m处，可以确保气流经过使用者头部区域。还可以通过固定在墙体上的构件或窗户上的百叶来控制气流的强度和流场分布。

五、建筑设计中对自然通风的应用

1、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。

2、建筑朝向以及通风口的面积

由于风压的作用往往是通过风压系数表现出的，从而就与建筑朝向以及通风的面积具有密切的关系。而且不同气候地区的主导风向都呈现出较大的差异，所以就要求建筑朝向与夏季的主导风向保持一致。与此同时，在进行整体布局的同时，对建筑物的形体（例如建筑物的高度、形状等）实施控制也是很有必要的。而且还应该在此基础上，结合室内新风量的需求来设计通风口，在这里所指的就是有效通风面积以及在建筑立面上的设计位置。此外，房间的相对位置以及开口大小都会对风速以及进风量产生直接的影响，这样将进风口以及出风口两者位置错开并保持一定距离是很有必要的，从而就能够有效地改变气流在室内的方向，达到更好的通风效果。

3、合理规划建筑间距

建筑物之间的距离规划是否合理，决定着自然风的流通是否顺畅，因此在建筑设计时，规划好建筑物之间的距离显得至关重要。但是现在随着可利用建筑面积的减少，很多建筑商为了获取单位面积内更大的经济效益，盲目地压缩建筑间距，以提高建筑密度，这样极大地影响了自然风的顺利进入以及日照效果，使人们的居住质量和热舒适性大大降低。因此，在实际的建筑规划过程中，要根据具体的日照时间和自然风向确定建筑间距，实现经济效益和居住舒适性的统一。

4、通过建筑高度以及门窗部位进行通风

较高的楼层有利于室内热压的形成，增强自然通风，适当增高建筑高度，可加速热空气流动，使新风更多的涌人室内，有效减小室内温湿度。在炎热地区，可以通过安装特殊门窗如木板帘，更有效的进行通风降温。

结语：综上所述，自然通风是一种廉价的生态节能技术，建筑设计者应该从建筑物的规划、建筑单体设计到构造设计的整个过程中都对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风解决住宅中热舒适性和空气质量问题，在不增加住户投资的情况下，就能营造一个健康、舒适的居室环境。

参考文献：

[1]杨喜生，陈祖展.新农村建设背景下农村住宅自然通风设计探讨[J].南方农业.2016（14）

[2]贾杰.对住宅建筑设计中自然通风的思考[J].绿色环保建材.2017（12）

[3]任向阳.建筑设计中自然通风的探讨[J].住宅与房地产.2017（32）