建筑设计中自然通风的探讨

建筑设计中自然通风的探讨

胡爽

江苏省第一工业设计院有限责任公司江苏221000

摘要：自然通风是利用建筑内外产生的风压促进空气流动，能够有效的将室内的污浊空气排出，吸收外界的新鲜空气，以达到改善空气质量，降低能耗的目的。自然风节能环保，不会对人体造成任何不利影响，而且还能够降低换气设施的建设成本，因此受到了广大建筑企业的青睐。然而，自然通风的效果受到外界环境的影响较大，难以运用人工手段进行改变，这在一定程度上限制了自然通风的发展。本文将论述自然通风的机理和特点，并提出建筑设计中自然通风的主要应用，以供广大建筑设计师们参考和借鉴。

关键词：建筑设计；自然通风；特点；应用

自然通风是建筑设计中经常运用到的一种设计理念，是建筑与生态环境和谐共生的重要体现。在建筑的建设和使用阶段会产生大量的能耗，对环境造成了巨大的污染和破坏，为了容纳更多的人口，建筑的建设又是不可避免的，那么如何能够降低建筑能耗，实现建筑业的可持续发展，俨然成为了广大建筑企业思考的主要课题。在建筑设计中运用自然通风，保持建筑内外的空气流通，不但会提高建筑内部的空气质量，而且建筑内部的热量会随着空气的流动逐渐散发，有效降低了能量的损耗，因此在建筑设计中应用自然通风具有较高的实践价值。

一、自然通风理论机理

1、通过风压来实现自然通风

空气具有较强的流动性，当空气遇到建筑物时会自然而然的绕行，在离开建筑物一段距离之后才能恢复原来的运行轨迹，因为建筑周围的气流分布不同，所以建筑的正面和背面产生了风压，自然通风就是利用建筑的风压来实现的。在此情况下，自然通风的效果由建筑的形状、位置和风向共同决定，当风向与建筑呈垂直角度时，所受到的风压最大，通风效果也会最好。也就是说，如果当地经常刮南风，那么建筑最好是朝向南方，此时建筑的正面和背面将达到方向相反的最大风压。

2、通过热压来实现自然通风

由于建筑内外的空气温度不同，当温差相差较大时就会产生热压，此时温度较高的空气就会向着低温区域流动，这也是自然通风的另一个重要机理。为建筑设计多层的、竖向的排风口，当建筑内部温度高于室外时，热空气会逐渐上升，直至从排风口流出，为了填补热空气排出后剩余的空间，冷空气会从下部流入室内，完成气体的交换，室内的温度也会随之下降。当室内的温度低于室外时，外界的热空气会从下部逐渐流入室内，室内的冷空气在压力的作用下会逐渐向上流动，从上部的排风口流出。该模式对通风口的要求较高，需要进风口和出风口保持较大的高度差，通风效果会受到通风口和建筑内外温差的共同影响。

3、通过风压和热压的共同作用来实现自然通风

在实际应用环节中，关于自然通风是热压形成的还是风压形成的是非常不容易分辨的，而且风压和热压相辅相成，只是双方所发挥的作用存在差异。再加上风压会直接受到天气、建筑物形状、室外风向等影响，因此风压和热压的作用是不能够单纯地进行线性叠加的。也就是说，通常对于建筑进深较小的部分多是通过风压来实现自然通风，对于进深较大的部分多是通过热压来实现自然通风。

二、自然通风存在的优点和缺点

1、自然通风存在的优点

（1）能够有效改善建筑物室内空气质量

如今，空气中的粉尘、颗粒等污染物越来越多，大气污染愈发严重，人们普遍认为外界的空气不如室内，自然通风也比不上先进的电器产品，所以人们大多使用空调来替代自然通风，希望获得良好的空气环境。实际上，空调只能控制室内的温度，不能起到换气的作用，对于改善空气质量发挥的效果微乎其微，再加上人体新陈代谢排出了大量的二氧化碳，如不将这些有害气体及时排出，就会危害人体健康。运用自然通风能够快速的完成气体交换，减少室内的有害气体，使室内的空气更加清新，人们的生活质量也可以得到有效的保证。

（2）切实降低能源消耗

与空调、空气净化器等电子产品相比，自然通风不需要消耗任何能源就可以取得良好的通风效果，不但减少了能源的损失和浪费，也不会使人体产生任何不适，而长期吹空调会使人患有“空调病”，产生耳鸣、头晕、鼻塞等症状，严重危害人体健康。所以自然通风才是建筑通风设计的首选。

2、自然通风存在的缺点

一般而言，自然通风存在的缺点表现为：①在炎热的夏季，室内外的空气都是非常闷热的，采用自然通风也是无法真正达到调节室温的作用；②随着工业的快速发展以及汽车数量不断增多，加大了对环境的污染，无形中就降低了室外的空气质量，倘若采用自然通风就会将室外污染物带入到室内，不利于人体健康；③当前很多大型建筑因进深较大从而就使得很多房间不能够开外窗，这样就严重限制了自然通风。

三、建筑中自然通风的设计

1、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，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，将进风口以及出风口两者位置错开并保持一定距离，能够有效地改变气流在室内的方向，达到更好的通风效果。

2、玻璃幕墙

玻璃幕墙因能够增添建筑外形美观，明显改善区域室内环境，从而在近年来被广泛应用在建筑设计中。一般而言，双层玻璃幕墙也被称为“会呼吸的皮肤”，通常是由内外两道幕墙构成。而且两层玻璃幕墙中间往往会留有一个空腔，空腔的两端设置有能够控制的进风口和出风口。具体来讲，在夏季的时候，打开进出风口，即利用“烟囱效应”来加热幕墙通道中的空气，从而促使空气进行自下而上的流动，这样就能够有效地带走通道中的热空气，达到空腔内部的自然通风，以便切实降低房间内部的温度；在冬季的时候，将进出风口进行关闭，即利用“温室效应”来逐步提高围护结构表面的温度，最大限度降低取暖能耗。

3、地下风道

具体来讲，地下风道能够对空气进行预处理，这样新风在进入到室内之前就可以经历一个预冷或者预热的过程，不仅能够有效降低能耗，而且能够缓解室内外温差较大时所带来的不舒适。

结语：总而言之，建筑设计中采用自然通风设计能够改善空气质量，降低建筑能耗，修复生态平衡，为人们创造更加舒适、健康的居住空间，因此自然通风应受到大力的推广和应用。建筑企业应加大对自然通风的研究力度，根据建筑所在地的自然环境对建筑进行科学合理的设计，保证建筑的形状、朝向、间距符合自然通风的需求，并加强建筑周围的绿化建设，创造良好的空气环境，以强化建筑自然通风的效果。

参考文献：

[1]冷艳锋，赵辉，原如冰.夏热冬冷地区居住建筑自然通风措施研究[J].建设科技，2011（2）

[2]李远，段晓丹.简析传统民居自然通风手法对“低碳”建筑设计的启示[J].重庆建筑，2011（2）

[3]张文丽.浅谈生态建筑中的自然通风技术[J].经营管理者，2010（10）