建筑工程自然通风的设计与应用

建筑工程自然通风的设计与应用

刘丽波

黑龙江省西埃迪建筑设计院

摘要：本文在简要阐述建筑工程自然设计基本概念的基础上，指明了建筑工程自然通风设计的影响因素，并重点探讨了建筑工程自然通风的设计与应用要点，希望能够为相关人员提供有益借鉴与参考。

关键词：建筑工程；自然通风；影响因素；设计应用

随着建设项目的不断发展，绿色节能环保受到各方面的高度关注。为了保证工程的有序进行，设计人员必须从各个角度收集数据，指导绿色节能环保设计。建筑自然通风设计具有多方面的优点，既能在一定程度上满足人们对热湿环境的要求，也能减少能量消耗，实现较高的经济 价值。因此，加强建筑工程自然通风设计与应用的研究，具有非常重要的现实意义。

1、基本概述

自然通风是指利用风压或热压形成的风，促使建筑内部空气流动而实现的通风换气。自然通风主要有两大优点：首先，在不消耗传统能源的前提下，实现有效的被动式制冷，并以速度适宜的气流达成室内人群的热舒适；其次，更新室内空气，有利于居民的身心健康，这一点对于预防流行病毒传播格外具有现实意义。通过合理的建筑设计，有效利用室外风资源，合理提高室内空气流速，从而实现通风换气，这是人类自古以来便一直沿用的调节室内环境的常用方法。在主动式空调机械通风普及的当下，迫于能源危机的压力，建筑界普遍开始重新重视自然通风。自然通风现主要依靠利用风压、热压、风压与热压相结合等三种方式来实现。

2、建筑工程自然通风设计的影响因素

2.1室内热量

采用自然通风的前提是室外空气的温湿度比室内空气低，室外低温空气引入室内，与室内高温的空气进行通风换气，降低室内空气的温度以满足人体热舒适度的相关要求。对于完全依靠运用自然通风系统进行降温的建筑，主要其使用效果取决于多种因素。建筑物的热增益是重要因素之一。热量增益越大，通过降温达到室内热舒适的可能性就越小。

2.2空气湿度

自然通风对降低室内空气温度作用明显，但对调节或控制室内空气湿度作用不大。因此，自然通风措施一般不能在非常潮湿的地区使用。然而，这项技术在室外温度、相对湿度和适宜地区（如英国）得到了广泛的应用和非常成熟的应用。

3、建筑工程自然通风的设计与应用

3.1设计原理运用

3.1.1总体规划中的通风设计。空间与通风目的是使综合体中的每一栋建筑都能得到更好的自然通风，建筑应与主导风向形成30b～45b的夹角，并采取前后错开、斜排、前低后高的布置措施及前疏后密的方法。建筑物与屋盖坡度的距离直接影响风向、旋风的产生以及正负风压的大小。建筑物越长，水深越大，背风面涡面积越大，流场越紊流，有利于降低风速和风压。迎风侧有正压，背风侧有负压，建筑物背面有涡流。如果存在压差，就会产生气流。根据区域主导风向，设计合理的间距，为建筑物组织良好的自然通风提供了可行性。

3.1.2开口的设计。自然通风通过洞口进出建筑物，是建筑物洞口的最佳配置、洞口大小、窗的形式和开启方式、窗墙面积比的合理设计等，直接影响建筑物内的气流和通风效果。开口的设计应注意以下几点：（1）存在优化开口尺寸的问题。房间开口的大小直接影响风速和进气量。如果开口较大，则空气流场较大。虽然气流速度相对增加，但空气流场减小。根据测量，当开口宽度为开口宽度的1/3～2/3，开口面积为建筑面积的15%～20%时，通风效率最佳。（2）开启方式应灵活。当气流通过一个空间时，要尽量提高灵活性，特别是要保证房间顶部可以释放出热空气，底部可以引入新鲜空气，从而为室内气流提供动力，这是空间中热量的分层作用。可通过改变中悬窗、垂直旋转窗和水平开启窗的角度调整气流方向。（3）开口的相对位置也将直接影响气流路径。建议将进风口设置在距地面1～2m处，以确保空气流过用户头部区域。气流的强度和流场的分布也可以由固定在墙上的部件或窗户上的百叶窗来控制。

3.2自然通风设计的实际应用

3.2.1合理的布局考量。设计过程中考虑自然通风时，应先阅读局部风玫瑰图，了解该区域常年风分布情况，然后在总平面图上进行适当布置。基本原则是尽量使建筑物的朝向与夏季和冬季的主导风垂直。但应注意的是，在这种情况下，建筑物的背风侧将形成一个大的涡流区，这将对建筑物后面房间的通风产生负面影响。因此，在总平面设计中，应结合实际情况，对单体建筑的宽度、高度、间距等指标进行分析，以获得最佳的整体自然通风效果、适宜的布局和容积。环境分析结果是建筑设计的基本依据。设计师可以通过垂直设计、景观设计和单体设计减少不利因素，从而改善自然通风。

3.2.3建筑外墙的开口设计。建筑物外围结构的开启直接影响和控制自然通风的效果。通过具体分析，可以优化洞口的位置、尺寸和朝向。根据相关实验，当出风口面积大于进风口面积的10%时，室内风速可以达到最佳状态。开口在不同方向上的位置决定了室内空气流动的路径。进风口与出风口的高差可以改变室内气流方向，在风弱时促进室内通风。另外，开口形式也是影响通风的重要因素。

3.2.3新技术的创新应用。随着绿色节能环保技术的大力推广和发展，一些新的自然通风技术手段逐渐被建筑师采用。双层玻璃幕墙是近年来在超低能耗建筑中广泛应用的一项新技术。与传统幕墙相比，双层幕墙的特点是两层玻璃幕墙之间有一定宽度的通风层。空气交换层上下连通，底部和顶部设有通风百叶窗。在夏季，当空气交换层中的空气被加热时，热空气向上流动，并从顶部的百叶窗排出。同时，外部温度较低的空气从底部百叶窗吸入，在换气层形成自然通风，达到自然降温的效果。在冬季，上下两端的百叶窗通过调节百叶窗角度来保持换气层的热量，从而减少进风口和室内热损失。另外，如果安装太阳能塔，利用烟囱效应进行自然通风也是对传统风井的一种创新。

3.2.4阳台的空间设计要点。 封闭南阳台与所结合空间无隔断时，阳台与其他生活空间直接结合，称为开敞式设计，有隔断时称为隔墙式设计。做隔断形式的选择时应兼顾冬季保温和夏季散热两个方面，从通风效果考量，开敞式设计更有利于热量传递，而隔墙式设计会对通风性能造成不利影响。当封闭南阳台与客厅结合时，隔断后阳台成为进风口正对的房间，而通常阳台空间会比客厅小很多，也无法发挥客厅作为大空间对于通风的优势；当阳台与卧室结合时，隔墙式设计则更不利于自然通风。

随着科学技术的飞速发展，能源短缺问题不容忽视。节能已经受到世界各国的重视，中国也不例外。因此，必须从可持续发展战略出发，减少不可再生资源的消耗，减少对外部环境的污染，为用户提供健康、舒适、自然、和谐的工作和生活空间。自然通风系统的使用是建筑物的重要组成部分。搞好自然通风系统的绿色节能环保设计是设计人员需要积极思考的问题。

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