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摘要：能源损耗问题由久以来一直存在，如何降低建筑能耗及提升建筑使用舒适性，是我们关注的主要难题之一。建筑自然通风具有提高室内空气品质及使用舒适性的作用，对降低建筑能耗及发展被动式绿色建筑具有重要意义。本文根据工程案例，对场地布局及建筑单体设计各阶段的自然通风设计策略进行研究，供同行借鉴参考。
关键词：被动式建筑；自然通风；建筑节能；设计策略
一、项目概况
某建筑层数为3层，建筑面积控制在600m2 以内。本项目从3个方面进行通风设计优化，首先充分利用自然环境，营造风环境，其次利用气候因素，合理利用太阳能及风能，以被动式太阳能为主，主动式太阳能为辅，营造舒适的室内微环境。再次，将功能与形式充分结合，融入被动式设计理念，在不浪费资源的前提下提升居住品质。
图1 项目选址
二、场地布局阶段自然通风设计策略
在布局阶段应了解项目周边的自然条件，如建筑群体关系，水体、树木等自然环境，这些环境都会在营造自然通风产生直接影响。同时也可能造成室内外通风不畅影响建筑正常使用等不良后果，因此在设计初期应当充分了解各方面自然环境因素并在布局阶段进行优化设计。在本方案中，项目的冬季主导风向为西北风，室外平均风速为5.6m/s，夏季主导风向为南风和东南风，室外平均风速为 4.6m/s，如图2所示为利用 Ecotect 软件得到的冬季及夏季风环境模拟图以进一步了解基地气候环境。针对本方案，在场地布局阶段主要从夏季自然风的引入、引入水体调节微气候、运用风环境模拟软件调整布局这几个方面探讨自然通风设计策略。
（一）夏季自然风的引入
考虑到在炎热的夏季将主导风向为东南向的自然风引入室内具有通风降热的效果以及在基地的东南角有一片水面的自然景观优势，所以将原本正南正北摆放的建筑向东南方向旋转（如图3所示），这样一方面可以朝向水面具有开阔的视野，另一方面可以将夏季的东南风顺利引入室内，以加强室内的通风降温效果，这一点对于夏季炎热地区的建筑尤为重要，将建筑朝向垂直于夏季主导风向并适当控制建筑进深将有利于形成良好的室内风环境提高室内使用舒适性。
（二）引入水体调节微气候
在场地规划阶段考虑到将水这一元素引入用地红线内，在建筑南侧形成一景观水池。炎热的夏季水体具有降温及改善空气湿度的作用，利用热压通风原理有助于建筑室内外的空气交换，同时由于水的比热容大蓄热性能好，所以靠近水体布置场地能减小整个小气候的温度波动，还能在昼夜间形成建筑和水体的温差波动，从而促进了两者之间的空气流动。此外，水体的引入也增强了建筑和环境之间的对话，展现建筑对自然环境的良好态度。
（三）运用风环境模拟软件调整布局
在场地布局阶段应结合模拟软件对建筑群体组合方式、群体关系、功能布局等进行调整，以避免由于建筑之间的遮挡形成风影区。如图 4 所示为建筑总平面图，本方案基地中没有其他既有建筑物的存在，所以考虑问题相对比较简单只考虑建筑单体和环境即可。如表 1 所示为对建筑方案进行的场地风环境模拟，依据模拟结果对平面进行优化设计。从模拟结果中可以看出建筑的东南角在冬夏两季风速都较大，在夏季尤为明显，所以在功能布局时考虑将原本位于一层保姆用房的位置向北侧调整，将东南角风速较大位置布置车库，且设计人员使用流线并不经过该区域，因此避免了风速过大对建筑使用的影响。
大系数
三、建筑单体设计阶段自然通风设计策略
自然通风设计应该贯穿在建筑设计始终，从宏观到微观从整体到细节都应该予以考虑。在建筑单体设计阶段下文将从平面、剖面、立面三个方面进行被动式建筑自然通风的设计策略探讨。
（一）平面自然通风设计策略
首先通过平面凹口引入自然风。在建筑平面设计过程中，方案采取合理的平面形式，如图 5、6、7所示为一层、二层、三层平面自然通风分析图，在夏季主导风向迎风面上平面向内凹口形成有利于自然通风的风压差，以更好地引进自然风。
其次门窗相对错开布置并注意引导气流。如图 5、6、7 各层平面的自然通风分析图所示，在平面设计时应注意门窗的相对位置、家具摆设等对空气流动的影响，门窗相对错开布置相比开口正对布置方式可以加大自然通风的影响面积、提高室内空气质量。利用天井、楼梯间等增加建筑内部开口面积，便于引导自然通风。注意建筑迎风向进气口的构造对正压区气流的挤压状况，它能使入室气流路径产生偏向，尽量控制入室气流使其能流向生活区及人体高度的范围。
（二）剖面自然通风设计策略
首先利用拔风井加强自然通风。自然通风分为热压通风和风压通风两种，热压通风是由于空气温度不同引起的空气密度不同，温度高的空气密度小上升到上部空间并由上部风口排到室外，温度低密度大的空气此时由建筑外部或建筑内部其他部位补充进来，进而形成良性循环实现自然通风。如图 8 所示在该被动式建筑方案设计过程中，在建筑入口所对大厅处设计一拔风井，利用热压通风原理促进加速室内空气流动，有利于室内通风换气降低夏季室温，避免了建筑面宽过大造成的空气循环速度慢的缺点。
（三）立面自然通风设计策略
首先，形体使用“减法”引入自然风。在建筑的立面设计中，与平面布局相结合，运用“减法”的处理手法，在规整的建筑形体上进行挖空，在立面效果上形成虚实的二元对立关系，同时在主导风向上更加有利于自然风的引入。
其次，利用遮阳板及立体绿化导风。如图 10 所示建筑南立面上采用水平遮阳的遮阳形式，水平遮阳板不仅具有遮阳的效果，而且对自然风具有导向作用，在布置遮阳板时应综合考虑太阳入射角度及主导风向来向问题，同时起到良好的遮阳和导风效果。在高楼大厦占据了城市公共绿地的今天，建筑立体绿化是城市向建筑要绿地的一种方式，不仅可以提高绿化率还可以起到改善城市生态环境、对建筑围护结构起到保温隔热的作用，相关研究表明立体绿化还具有促进自然通风改善室内使用舒适性的效果，因此在方案设计中采用了立体绿化的设计手法提高室内的热舒适性。
图10 遮阳板及立体绿化示意图
四、结语
建筑设计是建筑技术与艺术的结合，自然通风设计更不是建筑追求的单一目标，而应该是在综合考虑功能及美观等因素的情况下提出的在满足室内使用舒适性的情况下降低建筑能耗的一项重要的被动式设计策略。从上述不难看出策略，在设计过程中不断优化完善自然通风效果，营造一个舒适节能的被动式绿色建筑。
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论文作者:钟鹏云
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/30
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