綠色建筑中的自然通風(fēng)

王乃川

（廈門市經(jīng)緯建筑設(shè)計有限公司）

綠色建筑中的自然通風(fēng)

王乃川

（廈門市經(jīng)緯建筑設(shè)計有限公司）

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，綠色建筑大受人們歡迎，大力建設(shè)綠色建筑，逐漸成為當(dāng)代建筑行業(yè)建筑建設(shè)的主流。在綠色建筑中，自然通風(fēng)設(shè)計是其重要的構(gòu)成部分。在綠色建筑中合理的進(jìn)行自然通風(fēng)設(shè)計，能夠有效減少資源的耗費(fèi)量，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，同時推動建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

綠色建筑；自然通風(fēng)設(shè)計 ；熱壓；風(fēng)壓；節(jié)能

1 概述

綠色建筑中的自然通風(fēng)主要是利用建筑內(nèi)部和外部的風(fēng)力、熱壓所形成的風(fēng)推進(jìn)空氣流動從而實現(xiàn)通風(fēng)換氣。自然通風(fēng)主要作用是通過通風(fēng)換氣來改善室內(nèi)空氣質(zhì)量、實現(xiàn)降溫通風(fēng)功能。自然通風(fēng)是現(xiàn)在綠色建筑中普遍采用的節(jié)約空調(diào)能耗、改善建筑熱環(huán)境的新技術(shù)，從而減少能源消耗。采用自然通風(fēng)，具有重要意義：

⑴實現(xiàn)有效的改變室內(nèi)溫度。當(dāng)建筑室外的空氣溫度與室內(nèi)不同時，利用自然通風(fēng)能夠在不消耗空調(diào)系統(tǒng)、電能資源的前提條件下，降低或升高建筑室內(nèi)溫度，交換室內(nèi)外空氣，從而為室內(nèi)提供適宜、舒適溫度。

⑵自然通風(fēng)能夠提供清潔、新鮮的新風(fēng)，有利于人體心理及生理健康。建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量較低的主要原因是由于新風(fēng)量的缺少。人體長期處于空調(diào)設(shè)置的恒溫環(huán)境下，容易導(dǎo)致抵抗力下降，產(chǎn)生各類疾病。采用自然通風(fēng)，能夠在排除室內(nèi)渾濁空氣的同時，滿足人類和大自然交往的心理需求。

2 綠色建筑和自然通風(fēng)的定義

⑴綠色建筑。所謂的綠色建筑，是指建筑在全壽命的周期之內(nèi)，在資源上能夠進(jìn)行最大的節(jié)約，比如節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水以及節(jié)材等，能減少污染，對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，并能為人類提供舒適、健康以及高效的使用空間，能夠做到和睦相處，諧平共生。

⑵自然通風(fēng)。建筑內(nèi)部是不是具備通風(fēng)條件，將對人們的健康起著重大影響。具有通風(fēng)條件的建筑內(nèi)部，通過空氣的流通以及氣流對人體的影響，并通過對室內(nèi)溫度、氣溫以及內(nèi)表面的溫度，對人們的健康進(jìn)行間接影響。關(guān)于自然通風(fēng)所產(chǎn)生的作用，人們通常認(rèn)為有3種功能，且功能不同：第一，熱舒適通風(fēng)。皮膚如果過于潮濕，會引起不舒適的感覺，這類通風(fēng)可以對皮膚的不舒適起到改善作用，可以幫助體內(nèi)散熱。第二，健康通風(fēng)。這類通風(fēng)可以保持室內(nèi)的空氣質(zhì)量。第三，降溫通風(fēng)。當(dāng)室內(nèi)溫度比室外溫度高時，可以對建筑構(gòu)件進(jìn)行降溫。根據(jù)有關(guān)資料表明，當(dāng)室內(nèi)與室外的溫度相差比較大的時候，開窗達(dá)到十分鐘以上，就可以對室內(nèi)空氣換氣一次，溫度相差不大時，大約三十分鐘左右會換氣一次。熱壓與風(fēng)壓是自然通風(fēng)的最基礎(chǔ)的條件，因此，為了實現(xiàn)通風(fēng)，通常依靠三種方法：第一，通過對熱壓的利用進(jìn)行通風(fēng)；第二，通過對風(fēng)壓的利用進(jìn)行通風(fēng)；第三，通過對風(fēng)壓與熱壓的利用進(jìn)行通風(fēng)。

①通過對熱壓的利用進(jìn)行通風(fēng)

煙囪的主要作用是拔火拔煙，把煙氣排走，凈化室內(nèi)的空氣，這就是所謂的“煙囪效應(yīng)”。而通過對熱壓的利用進(jìn)行通風(fēng)，就是根據(jù)以上原理，再根據(jù)建筑內(nèi)部空氣密度的差別，冷空氣下降，熱空氣上升的原理，促進(jìn)自然通風(fēng)的形成。在熱壓作用的進(jìn)行下，進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)風(fēng)口高度的區(qū)別，以及室內(nèi)外的溫度差，都會對它產(chǎn)生影響，在溫度差越大，高度差也越大的情況下，會使熱風(fēng)通風(fēng)具有很明顯的效果。

②通過對風(fēng)壓的利用進(jìn)行通風(fēng)

這里所說的風(fēng)壓，是指空氣流在受到外物阻擋的情況下所產(chǎn)生的靜壓。當(dāng)風(fēng)面對著建筑物正面吹襲時，建筑物的表面會進(jìn)行阻擋，這股風(fēng)處在迎風(fēng)面上，靜壓自然增高，并且有了正壓區(qū)的產(chǎn)生，這時氣流再向上進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，并且會繞過建筑物的側(cè)面以及正面，并在側(cè)面和正面上產(chǎn)生一股局部渦流，這時靜壓會降低，負(fù)壓差會形成，而風(fēng)壓就是對建筑背風(fēng)面以及迎風(fēng)面壓力差的利用，壓力差產(chǎn)生作用，室內(nèi)外空氣在它的作用下，壓力高的一側(cè)向壓力低的一側(cè)進(jìn)行流動，并且這個壓力差與建筑與風(fēng)的夾角、建筑形式、四周建筑布局等幾個因素關(guān)系密切。

⑶通過對風(fēng)壓與熱壓的利用進(jìn)行通風(fēng)。

建筑中能夠產(chǎn)生自然通風(fēng)，經(jīng)常是在風(fēng)壓與熱壓共同作用情況下進(jìn)行的，只是由于它們之間作用的程度不一，所以對建筑物整體自然通風(fēng)的作用也不同。對于熱壓而言，由于它具有的相對穩(wěn)定性，更容易產(chǎn)生煙囪效益的拔風(fēng)作用；對于風(fēng)壓作用而言，因為經(jīng)常受到地方風(fēng)、大氣環(huán)流以及周圍形狀、建筑形狀的影響，所以比較不穩(wěn)定。因此，當(dāng)熱風(fēng)與風(fēng)壓同時作用的情況下，甚至可能有減弱通風(fēng)效果的狀況出現(xiàn)。當(dāng)熱壓與風(fēng)向作用的流線方向保持一致時，它們之間會相互促進(jìn)；反之，它們之間就會產(chǎn)生阻礙作用，并且對自然通風(fēng)產(chǎn)生影響。

3 綠色建筑中的自然通風(fēng)設(shè)計

3.1 進(jìn)風(fēng)口窗戶的面積大小以及窗口的朝向問題

室內(nèi)空氣的流動主要受到進(jìn)風(fēng)口窗戶面積大小以及窗戶朝向的影響。要想使得綠色建筑室內(nèi)空間具有良好的通風(fēng)性，就要對進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行合理的設(shè)計，使得進(jìn)風(fēng)口的面積小于出風(fēng)口面積，兩者之間的差距值最好控制在10m2左右。另外，要對綠色建筑窗口的朝向進(jìn)行合理的設(shè)計，如果綠色建筑的窗戶設(shè)計在相鄰的兩面墻上，則可以直接對著風(fēng)向進(jìn)行開窗處理，而如果將窗戶設(shè)計在相對的兩面墻上，則房間的方向就不要順著主導(dǎo)方向開窗。在綠色建筑中利用窗戶進(jìn)行自然通風(fēng)，要嚴(yán)格注意窗戶的設(shè)計位置，使得室內(nèi)空間可以形成一定的風(fēng)壓，利用加大的風(fēng)壓對較小的風(fēng)壓進(jìn)行推動，就會產(chǎn)生自然通風(fēng)。

3.2 利用雙層玻璃幕墻

就節(jié)能的效果來說，外遮陽設(shè)備要比內(nèi)遮陽節(jié)能效果要好。但是外遮陽設(shè)備的造價較高，而且對于建筑的美觀度也有一定的影響，因此，在綠色建筑通風(fēng)設(shè)計中并不常用。而采用內(nèi)遮陽進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計，其節(jié)能的效果又不太理想，所以可以將兩者進(jìn)行結(jié)合，采用雙層玻璃幕墻，來進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計，這主要是利用了雙層玻璃之間留有的一定空隙，來實現(xiàn)的自然通風(fēng)。在夏季的時候，建筑室外的空氣溫度較高，而室內(nèi)的空氣溫度則較低，冷熱空氣的交替會在雙層玻璃幕墻中形成一定的風(fēng)壓，從而實現(xiàn)自然通風(fēng)。而在冬季時，雙層玻璃幕墻之間會吸收太陽光的溫度，形成一定的溫室環(huán)境，利用自然陽光的溫度，使得維護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度得到提升，使得室內(nèi)溫度得到有效的保存，從而有利于降低熱能的消耗，實現(xiàn)節(jié)能的目的。在綠色建筑中，利用雙層玻璃幕墻進(jìn)行節(jié)能，主要的應(yīng)用優(yōu)勢包括以下幾個方面：首先是利用雙層玻璃幕墻可以實現(xiàn)夜間的自然通風(fēng)；其次雙層玻璃幕墻對于噪音可以產(chǎn)生有效的阻隔作用，使得建筑室內(nèi)不會受到噪音的嚴(yán)重影響，從而保障人們的休息；最后，雙層玻璃幕墻能夠減少開窗通風(fēng)，對室內(nèi)的溫度能夠進(jìn)行有效的控制，不會因為開窗通風(fēng)而對室內(nèi)溫度造成影響，這樣能夠有效減少熱能的消耗，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3 利用中庭

在現(xiàn)代建筑中，中庭設(shè)計逐漸受到人們的重視，很多的建筑中都會設(shè)計有中庭結(jié)構(gòu)，之所以設(shè)計中庭是為了有效提高建筑的采光度和增加室內(nèi)空間的美觀效果，但是如果在進(jìn)行中庭設(shè)計的時候，出現(xiàn)設(shè)計上的失誤或者是中庭結(jié)構(gòu)的設(shè)計不夠規(guī)范，那么不僅會使得中庭的作用無法有效的發(fā)揮，還會使得能源的消耗加劇，不利于節(jié)能工作的開展。所以，在進(jìn)行中庭設(shè)計時，要注意利用中庭的熱壓作用，使得中庭可以實現(xiàn)自然通風(fēng)，充分利用中庭的自然通風(fēng)性能，以降低綠色建筑中中庭建設(shè)對能源的消耗，從而實現(xiàn)綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 屋頂部分

屋頂是建筑設(shè)計中重要的構(gòu)成部分，在綠色建筑中，屋頂?shù)男问揭矝Q定了其節(jié)能的效果。同時不同的屋頂形式也會產(chǎn)生不同的自然通風(fēng)效果，對于通風(fēng)來說不同的屋頂形狀會對建筑室外的風(fēng)壓造成影響，同時也對自然通風(fēng)效果造成影響。在選擇屋頂形狀時，要盡量選擇翼形屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)形式，促使外界氣壓形成高壓區(qū)和低壓區(qū)，并輔助于機(jī)械通風(fēng)器從而促進(jìn)建筑自然通風(fēng)效果的實現(xiàn)。依據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果表明，屋頂形狀和高度對室內(nèi)氣流的分布和流速也具有重要影響，通過合理設(shè)計屋頂高度和屋頂形式，可以改善建筑自然通風(fēng)效果，最大限度實現(xiàn)建筑節(jié)能。

4 自然通風(fēng)的節(jié)能和綠色建筑的低能耗之間的聯(lián)系

綠色建筑其實就是一種環(huán)保建筑，并且可持續(xù)發(fā)展，綠色建筑也可以稱為生態(tài)建筑，在建筑的全生命周期內(nèi)，綠色建筑是以對能源的充分利用以及節(jié)約能源作為目標(biāo)，并且為人們提供健康、舒適的生活環(huán)境以及工作空間。綠色建筑以低能耗的技術(shù)策略，減少了對自然環(huán)境的影響。綠色建筑采用了綠色技術(shù)與環(huán)境技術(shù)，不僅能減少建筑能耗，還能充分地對自然資源進(jìn)行利用，而自然通風(fēng)作為舒適、健康以及節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)方式，成為綠色建筑不可缺少的一項內(nèi)容。作為一種生態(tài)技術(shù)，自然通風(fēng)在實際的運(yùn)用時，要結(jié)合建筑材料、太陽能、自動控制以及自然采光等特點，并通過對計算機(jī)模擬技術(shù)的運(yùn)用，根據(jù)實際案例進(jìn)行研究。隨著人們對生態(tài)技術(shù)的追求，人們對于這種健康、廉價的自然通風(fēng)將會越來越喜歡，并且會更多地被利用。

5 結(jié)語

在建筑設(shè)計時通風(fēng)問題將會更具復(fù)雜性，可能不再是簡單的通風(fēng)換氣而是要考慮更多舒適性問題，比如怎樣消除PM2.5，怎樣降低室外的噪音傳入室內(nèi)等。綠色低碳已經(jīng)是建筑行業(yè)的主流發(fā)展趨勢，實現(xiàn)綠色設(shè)計理念，不僅將享有巨大的市場份額和可觀的利潤來源，更是對中國未來社會發(fā)展的一種責(zé)任，所獲得的也將是經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙豐收。●

［1］王英童.探尋適應(yīng)地域性特點的通風(fēng)策略［J］.低溫建筑技術(shù)，2009.31.

［2］楊暉.綠色建筑中的自然通風(fēng)［J］.節(jié)能與環(huán)保，2003.5.