大型公共建筑的自然通风节能设计来方

大型公共建筑的自然通风节能设计来方

来方

上海经纬建筑规划设计研究院股份有限公司浙江分公司浙江省杭州市310000

摘要：在我国社会发展的不断推动下，越来越多的公共建筑开始出现，尤其是一些大型的公共建筑。大型公共建筑作为功能集约化发展需求的代表，正越来越多地将大型商业、办公、文化等多种复杂功能集于一体。然而，令人倍感担忧的是，随着建筑规模和体量越来越大，能耗也越来越高，这已成为当今城市化进程中无法回避的问题。本文浅析大型公共建筑的自然通风节能设计。

关键词：大型公共建筑；节能；自然通风；通风策略

引言

大型公共建筑是发展功能集约化的代表性建筑，逐渐将商业、办公、文化等多种需求集合在一个建筑中，虽然这样很好，节省了大量的土地，缓解了城市的压力，但是也出现了让人担忧的问题，由于当今的建筑规模和体量不断增大，所需要的能耗也不断增加，在城市化中已经无法回避这个问题。要想尽可能的降低建筑的制冷能耗，最重要的手段就是做好建筑的通风工作，这也是最自然节能方法。建筑的通风工作可以达到：对室内的气候利用自然通风进行调节，减少空调制冷设备的使用，降低对不可再生能源的使用，与此同时，也可以创建更加安全健康的生活环境。

1大型公共建筑通风设计现状

顾名思义，大型公共建筑最主要的特征就是体量大，而且占地面积相对也较广。而建筑的体量与进深一旦超过了极限值，那么就会使得通风的效果大打折扣。在一定程度上会使得资源无法得到充分的利用。空调制冷技术是随着通风技术发展的基础上所发展得来的，这一技术的应用，在一定程度上使得建筑中的通风状况得到了极大的改善，目前，人们越来越依赖于应用各项技术来对大型公共建筑应用的舒适度进行提升。相较于先进通风技术来说，自然通风技术不仅不会对环境造成破坏，还能够有效保障人们的身体健康，因此，广泛的受到了人们的青睐。针对大型建筑进行自然通风设计，可以使得建筑实现绿化的目标。同时自然通风可以保障室内空气的质量，满足人们舒适度的需求，从这一点上就可以看出，自然通风设计在大型公共建筑中有着较大的应用价值。

2自然通风设计原理

2.1风压通风

风压通风是由建筑迎风面和背风面之间的空气压力差造成的。风吹向建筑时，建筑表面会阻挡风的流动，在建筑迎风面形成正压力；同时，气流在向上流动、绕过建筑物各侧面和背面的过程中，会在相应位置产生负压区。传统民居的“穿堂风”实际上就是典型的风压通风。建筑的外部风环境以及建筑的形体要素（体量、进深等）对实现风压通风具有直接影响。

2.2热压通风

热压通风作为另外一种自然通风方式，其出现的原理：在建筑内部形成温度差因而出现热压差，然后出现自然对流形成通风。本质：受热空气的影响出现升力，在建筑顶部的开口处散去污浊、潮湿的热气，同时室外清洁的冷空气会从建筑的底部进去。因此，热压通风和风口的垂直距离以及室内外的空气温差有着直接的联系。一般情况下，热压通风效果会更加明显，如果进出风口的垂直距离以及室内外的空气温差很大的话。由于大型公共建筑的进深通常会非常大，所以风压通风可能不是非常的适合，而对大型公共建筑来说，热压通风是一种不错的选择。

3自然通风设计方法

3.1外部环境营造

建筑外部风环境会受到风压通风的影响。这就说明两者之间有着密切的关系。两个相邻的建筑之间在高度不一致的情况下，就会使得周边区域的风环境呈现出不同的境况，这种风环境的改变被称作是风影效应。在风吹向建筑的时候，会在建筑背面形成风涡，这一风涡区域内，风力相对较弱，风向也不稳定，这样就会使得建筑外部区域中的风力气流相应的加强，导致室内外气流可以有效的进行交换。通常而言，营造外部环境，就是为了能够加强大型建筑室内的自然通风效果，实现室内外的有效换气。另外，风压和建筑物之间的距离呈现的是正比的关系，当建筑物之间的距离缩小的情况下，室内外的空气压力差也会相应的缩小，这样就无法保障自然通风的效果。一般来说，建筑物之间的高度比例要控制在2.0左右，这样才能够保障大型建筑物自然通风的效果。而当建筑物之间的高度差在1.4范围内的时候，那么建筑室内外进行的自然通风效果也并不理想。

3.2平面布局控制与分化

对自然通风最重要的就是要做好具有良好通风效果的建筑平面的设计工作。据有关数据信息显示，优质的通风条件之一就是建筑的进深一般要小点，如果进深太大超过了规定的标准就只能依靠空调系统来进行日常的换气工作，除此之外，对于建筑的自然通风设计也非常的不利。但是大型公共建筑不论是体量还是进深都比较大，怎样可以减小进深的尺寸，就是当前建筑师所要面对的挑战。一方面，做好平面布局的控制工作，尽可能的加大室内空间和室外环境的接触，创建一个好的前提为实现自然通风这个目标。在20世纪初，芝加哥学派的建筑师在对高层建筑进行设计的时候，在组合平面的时候就采用了凹凸平面，科学的处理了这个难题；另一方面，科学合理的对建筑平面布局进行分化处理，使用科学的方法可以提高对室内空间的利用，可以实现自然通风的目标。荷兰国际银行就使用了这种分化处理的模式，改变了传统的以方正为主的平面设计，开拓思维，创新的使用了狭窄并且曲折的平面形式。主要由长度大约有1km左右的曲折、不规则的建筑组成平面，其中含有10栋高低不同的竖直办公楼，然后使用一条直线形式的街道将它们连接起来。这座大楼所有的进深都在7m以下，很好的实现了自然通风。

3.3内部空间形态优化

在大型公共建筑中，比如展览馆、商业设施以及综合体等建筑，它们的进深通常都会很大，妨碍空气流动的阻力也会比较大。建筑和外界的直接接触面积也非常有限，所以大型公共建筑的风压通风就非常难实现。在对内部空间的形态进行优化的时候可以使用风井、水平风道、中庭等元素，对大型公共建筑的体量进行分散，这样对于缓解它和外部资源严重不足的矛盾十分有效，尽可能的降低大型公共建筑对不可再生资源的依赖程度。风井有很多中存在形式，比如气井、烟囱、通风塔等，可以采用热压通风的手段实现自然通风。由于大型公共建筑的进深通常都会非常大，因此热压通风是一种不错的选择。英国的莱斯特市德蒙特福德大学女王馆就是热压通风的代表作，设计师考虑到大楼室内的高热量，首次尝试了用热压通风代替空调制冷的做法，减小能源消耗，保护环境。这座建筑的中央报告厅进深非常大，并且只有一个外开窗，所以可使用热压通风来实现自然通风的目的。在一楼教室和二楼报告厅之间会设置一个通风口，室内的空气会从这个通风口中排出去。当夏天来临时，由于室内的人员较多会让温度增加，这个时候通风口就会自动打开；如果室外天气不好，就会自动关闭。和其他的建筑相比，虽然这个建筑的总面积超过了10000m2，但是由于采用了自然通风的设计，所以能源消耗非常的小。热压通风也适用于中庭设计。中庭可以分成核心式、接触式和贯通式这三种由于建筑内部的位置以及自然能源的不同。中庭空间的合理化以及合适的辅助技术，在两者的结合之下，可以对可再生的自然资源进行充分的利用，使得生态效益达到最大化。在设计后勤工程学院绿色建筑示范楼的过程中，建筑师就采用了核心式的中庭方式，在这个建筑中科学的融入自然能源。核心式的中庭将建筑的体量进行了分散，在建筑里引入了充足的自然光，并且还可以使用热压通风的方式把污浊的空气排出室内。经过多次试验可以总结出来，中庭顶部设置4个7m×1.5m的百叶窗通风口可以提高热压通风的效果，提升建筑的室内环境。

结语

现阶段，我国城市中的大型公共建筑数量逐渐增多，针对这种类型建筑，在进行通风设计的过程中，一定要考虑到节能性质，有效的进行自然通风设计，尽可能的降低能源的消耗以及资源的浪费，实现成本的节约。在进行自然通风设计的过程中，要尽可能的利用平面组合的方法，采用中庭等方式进行设计，使得大型公共建筑能够充分的利用可再生资源，从而最大限度的保障人们居住的舒适性。

参考文献

[1]钟坤.地铁通风空调系统节能问题分析[J].工程技术研究,2016,(5):104+109.

[2]吴建华,王钦.地源热泵与太阳能三联供技术在节能设计中的应用[J].南方农机,2017,48(8):159+185.