住宅自然通风设计在建筑节能中的应用

【摘要】自然通风是指利用热压、风压等来促进室内空气流动而达到通风唤气的作用。它不消耗动力，是一种环保、节能的通风方式。通风是影响建筑物品质的一个重要方面。良好的通风可以把新鲜空...

摘要：自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是取代（或部分取代）空调制冷系统。本文探讨了通过合理的建筑方案设计等措施来实现通过自然通风达到建筑物降温的目的，从而实现目前大力提倡的建筑节能环保的大目标。

关键词：建筑设计自然通风节能

Abstract: The natural ventilation is generally adopted in the construction of a reform of the building thermal environment. The fundamental purpose of natural ventilation mode is to replace (or replace) air conditioning system. This paper discusses the construction scheme and reasonable design and other measures to achieve the purpose of cooling the building by natural ventilation, so as to realize the objectives of building energy saving and environmental protection are strongly advocated.

Keywords: architectural design; natural ventilation;

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：

自然通风是指利用热压、风压等来促进室内空气流动而达到通风唤气的作用。它不消耗动力，是一种环保、节能的通风方式。通风是影响建筑物品质的一个重要方面。良好的通风可以把新鲜空气带入室内，带走室内的热量，改善室内空气质量。

在建筑物中采用自然通风是劳动人民在长期的社会实践中总结出调节室内环境温度的原始手段，在各地的传统民居中，得到了广泛的应用。自然是一种具有很大潜力的通风方式。

随着科学技术的发展，这项技术一度被人民所忽视，但是随着社会的进步，人民对环保和节能意识的增强，自然通风技术作为传统的建筑防热技术在房屋建筑中的应用，又被人民重新所认识和利用。很多科学家和专业技术人员重新研究这一技术。本文从建筑设计的角度出发讨论在设计中如何合理地利用自然通风。

1 节能措施主要体现在以下几个方面

(1)建筑外环境的改善，包括冬季防风、夏季及过渡季促进自然通风以及城市热岛效应的控制。

(2)建筑主体围护结构热工性能的改善，包括保温、隔热、遮阳、通风性能等。

(3)冷热源能效比及输配系统效率的提高，以及末端用冷(热)的可调节及费用承担形式。

这些措施大多都需要新技术与新材料的运用，势必要增加一部分建筑造价。其中通风设计如果在方案设计阶段运用合理的情况下，能够在不需要增加建筑造价的基础上使节能产生明显的效果，是住宅节能的重要手段。

一般来说，建筑通风设计包括主动式通风和被动式通风两个方面。所谓主动式通风指的是利用机械设备动力组织室内通风的方法，一般要与空调、通风系统进行配合，被动式通风指的是采用“天然”的风压、热压作为驱动，并在此基础上充分利用包括土壤、太阳能等作为冷热源对房间降温和升温的被动式通风技术。

这里主要研究的是被动式通风系统在住宅建筑方案设计中的运用。被动式通风分为两类:热压通风和风压通风。热压通风的动力是由室内外温差和建筑开口(如门、窗等)高差引起的密度差造成的。因此有窗孔高差和室内外温差的存在就可以形成通风，并且温差、高差越大，通风效果越好。风压通风的动力是在室外风力的作用下，建筑物的结构两个开口间风压值不同的时候形成的风压。

2 通风设计的合理运用，可产生以下两种效果

(1) 在不使用空调、供暖设备时(如过渡季节和夏季夜间)，通过对建筑单体的模拟分析，得出对建筑规划与单体设计有指导意义的结论，促进建筑室内的风压和热压驱动自然通风。

(2) 在使用空调、供暖设备时(夏、冬季)，考虑如何利用设计通风换气措施，以保证室内良好的空气品质(即满足室内人员的新风量要求);同时不至于带入室外过多的冷热负荷，以降低空调采暖的能耗。

另外，一些构造措施，包括门窗挑檐、挡风板、通风屋脊、内隔断等的运用与改造都会进一步改善自然通风的效果。在设计中可以适当考虑。

3 通风设计在住宅方案设计中的运用方法

3.1 优化配制建筑物的门窗洞口

建筑物的门窗洞口的设置以及门窗洞口的尺寸、窗户的型式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3时，开口大小为地板总面积的15％-25％时，通风效果最佳。开口的相对位置对气流路线起着决定作用。进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀，通风效果更好。

3.2 设计中形成竖井空间加速气流流动并实现自然通风

设计中形成竖井空间可以加速气流流动，实现自然通风。在建筑设计中竖井空间主要形式有：

（1）纯开放空间———目前，大量的建筑中设计有中庭，主要是平面过大的建筑出于采光的考虑。从另外一个方面考虑，我们可利用建筑中庭内的热压形成自然通风。由福斯特主持设计的法兰克福商业银行就是一个利用中庭进行自然通风的成功案例。在这一案例中，设计者利用计算机模拟和风洞试验，对60层高的中庭空间的通风进行分析研究。为了避免中庭内部过大的紊流，每12层作为一个独立的单元，各自利用热压实现自然通风，取得良好的效果。

（2）“烟囱”空间的利用。“烟囱”由垂直竖井和几个风口组成，在房间的排风口末端安装太阳能空气加热器以对从风塔顶部进入的空气产生抽吸作用。该系统类似于风管供风系统。风塔由垂直竖井和风斗组成。在通风不畅的地区，可以利用高出屋面的风斗，把上部的气流引入建筑内部，来加速建筑内部的空气流通。风斗的开口应该朝向主导风向。在主导风向不固定的地区，则可以设计多个朝向的风斗，或者设计成可以随风向转动。例如在英国贝丁顿零能耗发展项目中，设计了可以随风向转动的风斗，配合其他措施，利用自然风压实现了建筑内部的通风。

3.3 应用通风隔热屋面

通风隔热屋面通常有以下两种方式：1)在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层设置在屋面结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到屋面降温的目的，另外架空板还保护了屋面防水层。2)利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果。

3.4 太阳能强化自然通风

太阳能强化自然通风，充分利用了太阳能这一可持续能源转化为动力进行通风。太阳能强化自然通风的建筑结构主要有：屋面太阳能烟囱、Trombe墙和太阳能空气集热器。以上三种结构可以单独设置来强化通风，但是，为了在夏季达到更好的冷却效果，通常将这些做法与其他建筑结构组合成一个有组织的自然通风系统。

4 采用自然通风的的经济效益和环境效益

自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是取代（或部分取代）空调制冷系统。而这一取代过程有两点至关重要的意义：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气（新风），有利于人的生理和心理健康。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风。空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”。而自然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需求。

传统建筑对自然通风有很多值得借鉴的方法，而在我们现代的建筑设计中积极地考虑自然通风，并注意与地域建筑的有效结合，对于自然通风的合理利用、节约能源具有现实意义。

5 结论

总之，通过住宅通风设计的合理运用，可以实现提高能源使用效率、保护环境的目的。建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物的形体变化、朝向、护结构保温、隔热的性能;门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者高度重视。