李霞

摘要：隨著我國對建筑通風節(jié)能的要求越來越高，設計者在建筑通風設計中要更注重布局的合理性。為了進一步節(jié)省成本，提升節(jié)能效率。自然通風更適用于現(xiàn)有的建筑節(jié)能通風設計，因此在現(xiàn)有設計中應多采用自然通風加機械通風。但建筑設計人員應該依據(jù)基本的自然規(guī)律，合理的引用自然通風，避免因布局不合理導致通風效果不佳的問題，以此為建筑節(jié)能做出更多的貢獻。本文對建筑設計中自然通風進行了探討。

關鍵詞：建筑設計；自然通風；措施

自然通風作為一種較為環(huán)保且低廉的建筑通風方式，應在現(xiàn)代建筑的設計中得到更為廣泛的應用，但它是一種被動式的通風方式，其設計及使用要受到諸多因素的制約，如地理環(huán)境、氣候狀況、建筑周遭空氣質量以及建筑物結構等等，在建筑進行自然通風設計時，要將多種因素綜合起來，從全局出發(fā)，從而達到更好的建筑自然通風效果。

一、自然通風作用原理

1.風壓原理通風

風壓即利用建筑迎、背風面的壓力差，使空氣由高壓處向低壓處流動。將風對建筑物的作用力分解成水平阻力和垂直升力，水平方向往往要考慮建筑開口朝向，穿堂風就是將窗布置在主導風向，減少阻力爭取自然風。垂直方向的力由于伯努利效應，使進風面和屋頂面之間有著巨大的抽吸力，能很好地實現(xiàn)通風換氣。我國傳統(tǒng)建筑在排風出口設置的風塔，就是利用了風壓引起的文丘里效應： 氣流在空間收縮的部分加速，甚至形成負壓，這將有利于空氣的流動。

2.熱壓原理通風

熱壓通風就是常說的“煙囪效應”，它的形成源于室內(nèi)外溫度差，溫度差引起室內(nèi)外的密度差，從而在垂直于建筑物墻面的方向產(chǎn)生壓力梯度。當室溫高于外部溫度，建筑物的壓力上部比下部高，這就存在了一個壓力差，使得空氣由下面的開口流進，從上面流出。當室溫低于外部溫度，熱空氣從室外進入，與室內(nèi)冷空氣交換，這就是反煙囪效應。煙囪設得越高，建筑物上部與下部之間的溫度與壓力差也越大，更高的氣流速度使得空氣流通更快。

3.風壓和熱壓共同作用通風

在實際生活中的自然通風，一般都是熱壓和風壓共同作用的。一般來說，進深小的開口主要是風壓通風，而進深大的開口則主要是熱壓通風，如果兩種通風方式的流線相同，那么兩者共同的作用將促進自然通風，達到較好的效果，同時應注意，熱壓與風壓結合并不是簡單的線性疊加。建筑師在設計建筑物時，應當將兩者的作用綜合考慮，達到良好的通風效果。

二、完善建筑設計中自然通風的措施

1.建筑體型與建筑群的布局的設計

建筑群的布局對自然通風的影響效果很大。對于建筑群體，若風沿著法線吹向建筑，會在背風面形成很大的漩渦區(qū)，對后排建筑的通風不利。在建筑設計中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據(jù)風向投射角對室內(nèi)風速的影響來決定合理的建筑間距。由于前后建筑通風的影響，因此在單體設計中還應該結合總體的情況對建筑的體型，包括高度、進深、面寬乃至形狀等實行一定的控制。

2.圍護結構開口的優(yōu)化設計

適當?shù)耐L口對于獲得有效的自然通風非常重要。從風洞的觀察記錄可見：改變出風口的位置并不能改變室內(nèi)氣流的速度或流場；改變進風口的位置對于室內(nèi)氣流速度和流場有很大的影響。對于住宅建筑，合適的風口應該位于地面1～2m 處，這也能讓氣流經(jīng)過使用者頭部區(qū)域。房間的開口大小、相對位置等，直接影響到風速和進風量。進風口大，則流場大；進風口小，流速雖然增加，但是流場縮小。根據(jù)測定，當開口寬度為開間寬度的1/3～2/3時，開口大小為地板總面積的15%～25%時，通風效果最佳。在一般的居住建筑中，開窗面積的大小對室內(nèi)自然通風量的大小起決定性作用。在室外風速一定的情況下，開窗面積大小與室內(nèi)自然通風量成正比，開窗面積越大越有利于自然通風。根據(jù)《居住建筑節(jié)能設計標準實施細則》規(guī)定，居住建筑外窗（包括陽臺門）的可開啟面積不應小于外窗所在房間地面面積的8%或外窗面積的45%。開口的相對位置對氣流路線起著決定作用。進風口與出風口宜相對錯開位置，這樣可以使氣流在室內(nèi)改變方向，使室內(nèi)氣流更均勻，通風效果更好。

3.室內(nèi)隔斷的自然通風設置

對于室內(nèi)裝飾設計來說， 室內(nèi)隔斷不斷被應用到實際工程當中。室內(nèi)隔斷的配置應當充分考慮到室內(nèi)空氣的流動， 設計上為了能有利于室內(nèi)空氣的流動，則可以借助CFD的模擬技術， 可以預測到室內(nèi)在不同隔斷配置下的空氣流動狀況， 通常南北通透的室內(nèi)隔斷配置可以有利于室內(nèi)空氣的流動。

4.引“穿堂風”與設“豎井空間”

穿堂風是自然通風中效果最好的方式，傳統(tǒng)建筑在風壓的作用下，室外空氣從建筑物的一側進，正對從另一側出。為組織穿堂風，我們應當使主要房間朝向主導風，輔助房布置在背風面，并合理布置家具，使得自然通風更加舒適。設置豎井空間也是較好利用自然通風的一種方式。如今，大量的建筑物設有中庭，一方面是對于采光的考慮，另一方面是對“煙囪效應”的利用，以更好地利用自然通風。也有些建筑物設置了風塔，它由豎井和幾個風斗組成，風斗的方位迎向主導風向，在通風不暢的地區(qū)利用這種高出屋面的風斗，將有利于自然通風。

5.屋頂?shù)淖匀煌L

通風隔熱屋面通常有以下兩種方式：

（1）在結構層上部設置架空隔熱層。這種做法把通風層設置在屋面結構層上，利用中間的空氣間層帶走熱量，達到屋面降溫的目的，另外架空板還保護了屋面防水層。

（2）利用坡屋頂自身結構，在結構層中間設置通風隔熱層，也可得到較好的隔熱效果。

6.通風墻體

通風墻體即將需要隔熱的外墻做成帶有空氣間層的空心夾層墻，并在下部和上部分別開有進風口和出風口。通風間層厚度一般為30～100mm。夾層內(nèi)的空氣受熱后上升，在內(nèi)部形成壓力差帶動內(nèi)部氣流運動，從而可以帶走內(nèi)部的熱量和潮氣。外墻加通風間層后，其內(nèi)表面溫度可大幅度降低，而且日輻射照度愈大，通風空氣間層的隔熱效果愈顯著，故對東西向墻更為明顯。建筑外墻在EPS聚苯板與具有遮陽功能的瓷板幕墻之間形成流動的空氣層，利用熱壓的原理在空氣層內(nèi)部實現(xiàn)自然通風，流通的氣流可以帶走空氣間層的熱量，實現(xiàn)為圍護結構降溫；同時還帶走了間層內(nèi)部的水蒸氣，保護了保溫層。

7.雙層玻璃幕墻圍護結構

雙層幕墻是當今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項先進技術，被譽為“會呼吸的皮膚”，它由內(nèi)外兩道幕墻組成。其通風原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個空腔，空腔的兩端有可以控制的進風口和出風口。在冬季，關閉進出風口，雙層玻璃之間形成一個“陽光溫室”，提高圍護結構表面的溫度；夏季，打開進出風口，利用“煙囪效應”在空腔內(nèi)部實現(xiàn)自然通風，使玻璃之間的熱空氣不斷的被排走，達到降溫的目的。在節(jié)能上，雙層通風幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻在采暖時節(jié)約能源42%～52%，在制冷時節(jié)約能源38%～60%，是解決建筑節(jié)能的一個新的方向。

總而言之，自然通風既能夠有效地改善室內(nèi)空氣質量，也是降低能耗的一項重要措施，將自然通風技術應用在建筑設計中具有重要的作用和意義。同時我們也相信，隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，自然通風能夠為人類創(chuàng)造更加健康、更加舒適的居住環(huán)境。

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