浅谈建筑自然通风技术

【摘 要】 随着经济的不断发展，我国的建筑水平在在不断地提高，在具备自身的创造能力的同时，也结合外来文化的影响，对建筑进行一定程度得改造，从而使我国的建筑工程不仅在质量与外形上有所提升，也结合了建筑使用者的切身利益进行考虑，设计出更好地建筑。本文将简要分析当代建筑的通风技术。

【关键词】 建筑；通风技术

【中图分类号】 TU834.1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123（2013）06-077-01

建筑通风的目的是提供人们呼吸用的新鲜空气或在夏季降低室内温度。空调技术的产生与成熟，使人们可以在一个完全封闭的空间内创造出一个独立的小气候，使室内的温度和湿度始终控制在相对舒适的范围内。但空调并不是万能的，它在现代建筑中的广泛使用所带来的负面影响已经引起了人们的警惕，并着手研究相应的解决措施。给建筑以适当的自然通风是减少使用空调负面影响的有效方法之一。

1 自然通风的原理

建筑的自然通风从动力来源上可分为完全自然通风和机械辅助自然通风两种模式。而完全自然通风的有两个主要的原因：风压以及室内外空气密度差。则自然通风的原理有以下几点： ①风压作用下的自然通风。风的形成是由于大气中的压力差，而风压作用下则是指利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差来实现空气的流通。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用产生正压（约为风速动压力的0.5～0.8倍），而背风面上由于受到空气绕流影响产生负压（约为风速动压力的0.3～0.4倍）。这样就形成了全面换气的风压自然通风。但需注意的是，某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围环境有关。②热压作用下的自然通风。热压是室内外空气的温度差引起的，就是利用热空气上升的原理，在建筑物上部设排风口，排出室内被污染的空气，吸入室外新鲜的空气。由于温度差的存在，室内外密度差产生，沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度，如果室内温度高于室外，建筑物的上部将会有较高的压力，而下部存在较低的压力。当这些位置存在孔口时，空气通过较低的开口进入，从上部流出；如果室内温度低于室外温度，气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。在设计中，可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔，如楼梯间、中庭、拔风井、管道井等，满足进、排风口的高度差，将建筑各层的热空气排出，使得建筑物能够具有良好的通风效果。与风压自然通风相比较，热压自然通风更能适应常变的外部风环境。③风压、热压共同作用下的自然通风。在实际建筑中的自然通风是风压和热压共同作用的结果，只是各自的作用有强有弱。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的影响，风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。如同一建筑物，迎风面下部热压，风压作用的方向一致，进风量要比热压单独作用时大，如果迎风面上部的风压大于热压，就不能从上部开口排气，相反将变为进气，进成倒灌。但由于室外风速，方向甚至在一天内也变化不定，为了保证自然通风的效果，风压在计算中一般均不予考虑；不过由于风压是客观存在的，故定性地考虑风压在自然通风中的影响，使风压和热压作用相互补充，密切配合使用，仍是必要的。④机械辅助式自然通风。在一些大型建筑设计中，由于通风路径较长，流动阻力较大，单纯依靠自然风压与热压往往不足以实现自然通风；且对于空气污染和噪声污染比较严重的城市，直接的自然通风还会将室外污浊的空气和噪声带入室内，不利于人体身体健康。

2 建筑设计中实现自然通风的方式与分析

建筑物中的自然通风在实现原理上有由“风压”和“热压”引起的空气流动。在实践中，往往由于条件所限制，单纯利用风压或热压不能满足通风需要，因此又可以有风压和热压结合，甚至采用机械辅助自然通风。建筑中对自然通风的利用不局限于传统建筑中的开窗、开门通风，而是需要综合利用室内外条件，在实现上有了更丰富的技术措施和更严格的舒适条件的限制。在建筑设计阶段就根据建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候等，来组织和诱导自然通风；在建筑构件上，通过门窗、中庭、双层幕墙、屋顶等构件的优化设计，来实现良好的自然通风效果。下面介绍并浅析建筑的一些自然通风方式。①房屋的间距与建筑群布局。欲使建筑物中获得良好的的自然通风，周围建筑物，尤其是前栋建筑物的阻挡状况是决定的因素。要根据风向投射角对室内风环境的影响程度来选择合理的布局。同时亦可结合建行群体布局方式的改变以达到缩小间距的目的。综合考虑风向投射角与房间风速、气流场和漩涡区的关系，选定投射角在45度左右为宜。据此，房屋间距以（0.7～1.1）H为宜。单体建筑时，应该尽量使建筑的法线与夏季主导风向一致；群体布置中的建筑法线应该与风向形成一定的角度，以缩小背后的漩涡区。因此在整体布局中，还应该对建筑的体型，包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。②围护结构开口的设计。房间的开口大小、相对位置等，直接影响到风速和进风量。进风口大，则流场大；进风口小，流速虽然增加，但是流场缩小。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位置，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屋顶的自然通风。在炎热地区，屋顶的得热量是不容忽视的，尤其对顶层住户产生极大的影响。对屋顶适当的采取自然通风的措施，能有效的利用风的流动，带走蓄积于屋顶的热量。通风隔热屋面，通常有以下两种方式：一是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。二是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。④注重“穿堂风”的组织。所谓“穿堂风”是指风从建筑迎风面的进风口吹入室内，穿过房子，从背风面的出风口吹出。应该尽量组织好室内的通风：主要房间应该朝向主导风迎风面，背风面则布置辅助用房；利用建筑内部的开口，引导气流；建筑的风口应该可调节，以根据需要改变风速风量。室内家具与隔断布置不应该阻断“穿堂风”的路线；合理的布局家具与隔断，还能让风的流速、风量更加宜人。⑤通风墙体。通风墙体即将需要隔热的外墙做成带有空气间层的空心夹层墙，并在下部和上部分别开有进风口和出风口。通风间层厚度一般为30～100mm。夹层内的空气受热后上升，在内部形成压力差，带动内部气流运动，从而可以带走内部的热量和潮气。建筑外墙在保温板与具有遮阳功能的瓷板幕墙之间形成流动的空气层，利用热压的原理在空气层内部实现自然通风，流通的气流可以带走空气间层的热量，实现为围护结构降温；同时还带走了间层内部的水蒸气，保护了保温层。

总之，展望建筑自然通风的发展未来，通风与热过程部分分离将成为一种发展趋势，透过新型建材的“渗透风”的影响将受到重视，并与机械通风相结合。通风以微环境为主要对象以满足个性化的需要，CFD，DDC，MEMS等技术相互融合，对整个系统和微环境各项指标都能灵敏反应，并能实时做出调整，对建筑通风技术做出来重大的贡献。相应地以可渗透性建材为基础的新型“通透”建筑围护结构也将成为一种发展趋势，不断地推动建筑通风技术的发展。