自然通风与建筑设计的探讨

摘要：建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一，在当今社会上越来越受到建筑师的重视和建筑使用者的关注。本文通过对建筑设计中自然通风的目标及具体建筑布局、建筑外墙、建筑内部空间等方面进行分析，并提出辅助设备、控制策略、新技术的合理化建设应用意见，对今后的自然通风与建筑设计起到参考意义。

关键词：自然通风；建筑设计；目标

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 概述

在科学技术飞速发展的现代社会中，人类已迈向一个高度发达的信息化社会。由于人们对电子产品及网络的依赖，导致人类的行为活动更多的在室内进行，因而提供一个健康洁净的空气及舒适的室内环境是建筑设计中不可或缺的部分。良好的通风可以把新鲜空气带入室内,带走进入室内的热量,还可以促进人体的汗液蒸发降温,使人感到舒适。因此,自然通风作为一项重要的被动式设计方法被广泛应用于生态建筑和绿色建筑设计中。

现代的写字楼、大型商业、酒店等公共建筑通常采用全封闭式的玻璃幕墙系统，绝大部分的空气流通与温度调节都是依靠机械通风等人工手段来完成。在过去几十年里，建筑的能源消耗已占到全社会总能源消耗的30%以上，其中建筑取暖、空调能耗约占建筑总能耗的60%。

随着传统能源日益匮乏，如何做到节约能源同时，又能达到理想的建筑热工要求，是建筑师面临严峻的问题。

2 设计目标

建筑在利用空调改善室内局部环境的同时，消耗能源所产生的热量反而加剧了所处环境的热岛效应，回过头又加重自身能耗负担，形成恶性循环。建筑设计自然通风的目标首先是在过渡季节和冬夏季部分时段取代空调，降低建筑的能耗和碳排放，使建筑以开放的姿态友好面对生态环境并与环境形成良性互动。其次，对室内空气温、湿度等指标进行调节，改善空气品质，满足人体舒适性要求。其三，根据当地的主导风向与风速，避免城市噪音和污染物，同时避免回风成为室内空气的二次污染源。其四，大量火灾事故说明，烟气是造成建筑火灾人员伤亡的主要因素。使用自然排烟技术，利用高温烟气产生的热压和浮力以及由室外风压造成的抽力，将烟气排至室外，满足应急通风需要。其五，重新审视自然通风这项适宜技术存在于传统建筑中朴素的生态思想和技术经验，并结合现代科学技术将其转化和重构，以适应现代人居环境发展的需要，延续地方气候文脉。

3 建筑设计与自然通风

3．1建筑的布局考量

建筑师在考虑利用自然通风进行设计时，首先应判断当地的风玫瑰，以了解整年的风力分布，并据此在总图上进行适宜的布置。其基本原则是尽量使建筑的朝向与夏季主导风互成垂直的关系，然而需要注意的是，这种情况下布置的建筑，其背风面会形成较大的漩涡区，对处于靠后建筑的通风会有不利影响。所以，在总图设计中，应结合实际情况，对建筑单体的面宽，高度，间距等指标进行分析，以合适的布局和体量获得最佳的整体自然通风效果。其次是对项目用地的环境分析，如地势是否有高差，其高差是处于迎风面还是背风面，地表是否有显著的障碍物等因素都是需要纳入考虑的范畴。对环境分析的结果是建筑设计的基本依据，建筑师可通过采取竖向设计，景观设计以及单体设计等方面，减弱不利因素，为实现自然通风改善条件。

3．2建筑外墙的开口

建筑结构的开口可直接影响和控制自然通风的效果，其开口的位置，尺寸及朝向可通过具体分析进行优化。根据相关实验表明，当出风口面积大于进风口面积10%左右时，室内风速可达到最佳的状态。不同方位的开口位置决定着室内空气流动的路线，进风口与出风口之间的高差，可改变气流在室内流动的方向，在风力较弱时也可促进室内通风。另一方面，开口的形式也是影响通风的一个重要因素。目前大量的公共建筑如办公楼，酒店等，均采用玻璃幕墙系统作为外部围护结构，出于安全及防雨的考虑，玻璃幕墙的开窗往往采用只能开启一定角度的下悬窗。但这种开窗方式极大的影响了自然通风效果，使外部风力难以进入室内，从而进一步的增加了建筑对机械通风的依赖。相比之下，平开窗一般可较好的引入风力，而通风百叶在引入风力的同时，还可对风力引入的角度进行控制，以获取更好的效果。

3．3 建筑内部空间的布置

消费者在选购住宅时，多倾向于选择南北通透的板式建筑，其优势正是因为板式建筑进深较小，利于采光和通风。而且如果与之对应的平面布局规整、通透，建筑内部空气流动的阻力就越小，通风也就越流畅，易形成所谓的“穿堂风”。反之，虽然同为板式建筑，内廊式的公寓或酒店，因其平面的隔断，通风效果就明显不如住宅。而对于进深较大，利用风压通风有困难的建筑，可通过设置采光中庭等开放式竖向空间，利用热压通风的原理，促进室内空气循环。此外，还可通过拔风井和无动力排气风帽，借助外部风力对风帽作用时产生的吸力，从室内抽取空气向外排风。

3．4 使用设备辅助

对于某些地区的建筑来说，完全自然通风并不是每个季节都适宜的，有些建筑受特定条件的制约，也不具备低进高出的气流通道，仅仅靠风力与建筑物所形成的压力无法完成良好的自然通风，便要借助机械设备对自然通风提供动力，或者是根据不同时段、不同季节进行完全自然通风和机械通风的轮换。通过辅助设备作用，还可以对进入室内空气的温度和相对湿度进行适度改善，滤城市噪音和污染物。机械设备辅助系统应该由建筑设计、内部负荷、自然驱动力、外界环境决定，以最节能的方式满足内部环境的需要。

3．5 建筑自然通风控制策略

建筑自然通风在不同的季节有不同的使用策略，同一天的不同时刻也有不同使用方法。把应变的思想运用到建筑通风设计中，通过改变通风方式和通风量，对建筑内部的热压差气流进行控制引导。这就要求充分利用技术条件弥补被动式系统所存在的缺陷，使通风模式与感应器所提供的室内外气温、风强度和CO2浓度等信息相联系，发挥主动控制的调节作用，提高设备的利用效率，满足不同季节、不同时段的自然通风需求，实现系统性应变式的自然通风。

3．6 新技术手段的运用

随着节能环保技术的大力推广和发展，一些利用自然通风的新技术手段也逐渐被建筑师所采用。其中，双层玻璃幕墙是近年来低能耗建筑所广泛采用的新兴技术。双层幕墙与传统幕墙相比，其最大特点是，两层玻璃幕之间留有一定宽度的通风换气层，该换气层上下贯通，并在底部和顶部设有通风百叶。在夏季，当换气层内的空气被加热时，热空气向上流动，从顶部的百叶排出。同时，外界温度较低的空气从底部的百叶被吸入，形成换气层内的自然通风，以达到自然冷却的效果。而在冬季，上下两端的百叶通过调节进风量，保持换气层内的热量，从而降低室内热量损耗。除此之外，诸如设置太阳能风塔，利用烟囱效应进行自然通风的手段也不失为对传统拔风井的创新。

4 结语

目前，自然通风已经成为建筑设计中的一项重要内容，在从事建筑设计过程中，应当因地制宜，结合当地的气候特征、地形地貌，将传统技术与现代手段相结合，在整个设计过程中不断优化和丰富自然通风的设计理念，制定出综合全面、低碳环保的建筑方案。

参考文献：

[1]李晋，闻晓.体育馆形态的非对称性与自然通风［J］.华中建筑，2010(2):90

[2] 马俊.谈自然通风与建筑设计[J].山西建筑，2012（11）