摘要：能源已经成为人类发展中必不可少的必备品,随着人们利用能源的手段逐渐增多,能源为人类做出的贡献也越来越大,但是能源并不是无限的,尤其是一些不可再生资源,如果人们对能源不加节制的利用,那么能源枯竭的局面迟早会到来.当前很多领域都大力提倡节能减排,在建筑领域中也不例外,建筑节能已经成为建筑领域一个新的标志,尤其是在建筑设计当中充分利用自然通风提高建筑的技能效果,达到减少能源消耗和环境保护的目的.本文对自然通风在住宅建筑设计中的应用进行了详细分析,指出了自然通风的技术原理,并就自然通风如何在建筑设计中的应用进行了详细分析.
关键词：自然通风；住宅建筑设计；空气动力学
引言：现代人的住宅由于城市化和人口急剧增加的原因而相对集中,住宅的周边环境和建筑的规模以及主体结构都发生了根本变化。为了获得更好的通风效果和舒适的环境温度,人们对空调系统和动力驱动的机械通风设备的依赖程度越来越高。建筑设计者对建筑设计方案中自然通风效果的影响考虑的越来越少。随着人们对自然、健康的生活方式的推崇和对建筑节能重要性认知的不断深化,住宅建筑设计中对建筑的建设与使用过程中的节能效果有了更多的思考。通过科学合理的设计方案,达到最佳的建筑自然通风效果就是其中的一个重要研究方向。
1住宅建筑自然通风原理及其应用
1.1住宅建筑的自然通风
住宅建筑的设计目的是为人类提供安全舒适的生活和休憩空间。在相对封闭的室内环境生活的人需要获得舒适的温度、湿度和足够的新鲜空气,要求居室与外界的自然环境可以根据人体感官需求进行热能与空气的交换。这就是建筑设计中建筑通风部分的研究内容。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现代住宅建筑的通风系统大多安装了利用动力驱动的设备增强建筑的通风效果,并且大多数住宅都安装了中央空调系统或家庭空调用于调节室内的温度、湿度。但是这些设备的使用不仅需要消耗大量能源,长期处于动力系统营造的环境下对人们的健康也产生了不利影响。这些通风和调温设备虽然可以便捷的实现对室内环境温度、湿度的控制,却无法带来自然通风效果下的健康。而住宅建筑的自然通风就是运用自然环境的风力和室内外温差的作用促进建筑内外的空气交换,达到通风换气和调节室内温度湿度的目的。在风力与温差的作用下,建筑通风口附近的空气由于局部压力与密度的差异而形成一定流向与流速的气流,带动室内空间空气向出口处流动,同时外部环境的空气则在同样的作用下流入室内。
1.2住宅建筑自然通风的应用
人们对居室的空气自然流动有着很高的要求,由于处于不同纬度和地理环境的建筑对室内空气的流量、流向有不同的要求,以达到最佳的居住体验。因此为获得舒适健康的自然通风效果,在气象条件不同的地域产生了极具智慧的经典住宅建筑设计。例如在潮湿炎热的南方,住宅建筑中的天井就充分利用了天井对空气的抽拔效应,将住宅外部的干燥凉爽空气引入室内,而居室内潮热污浊的空气则被从天井顶部排除。而在北方的传统民居大多在向阳的一面建有宽大的窗户和宽宽的屋檐,房屋背面的窗户则位于高处并且面积很小。这种设计便于在夏季利用屋檐遮阳,形成导风效应,有效促进室内空气的流动。由于纬度较高,冬季到来时屋檐并不影响前窗吸收日照带来的热能,并且通过封闭后窗就可以获得很好的保温效果。形成冬暖夏凉、节能舒适的居住环境。
2住宅建筑自然通风设计要点
实现住宅建筑自然通风的必要条件是建筑进出风口的合理布局以及建筑主体与周边环境之间位置关系的科学规划。只有做到以上两点才能充分发挥自然风能的作用,实现室内外空气的有效交换。因此,在设计建筑的通风系统时,首先要根据当地的气象资料研究建筑周边不同季节的风向、风力以及室外温度、湿度变化,确定建筑主体周边的地理特点和建筑布局对风力风向的影响。在此基础上选择建筑主体的朝向与风向之间的关系。如果是住宅小区多个主体建筑的设计,则要考虑建筑之间的位置关系对各建筑自然通风条件的相互影响。其次是建筑通风口的设计决定了气流的走向和流量的大小。自然通风利用的是空气的压差与温差效应,其中压差效应的作用利于空气在横向的流动,而温差效应的作用是密度较小,热空气向上方自然流动,而密度较大的冷空气从低处填补热空气留下的空间。因此建筑进出风口的设计布局要注意前后和高低的结合。根据不同居室空间的大小和结构特点,通过科学的空气流量需求计算,确定建筑主体和内部各独立空间的进出风口的大小和位置。
3自然通风在住宅设计中的运用
影响自然通风的因素对于建筑本身而言，有建筑物的高度、进深、长度和迎风方位；对于建筑群体而言，有建筑的间距、排列组合方式和建筑群体的迎风方位；对于住宅区规划而言，有住宅区的合理选址以及住宅区道路、绿地、水面的合理布局等，以便达到最佳的通风效果。以下就几方面加以说明。
3.1建筑物的朝向
要确定建筑物的朝向，不但要了解当地日照量较多的方向，还要了解当地风的相关特性，包括冬季和夏季主导风的方向、速度以及风的温度。每一个地区有自己风的特点，由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上，因此，在选择建筑物朝向时，应尽量使建筑主立面朝向夏季主导风向，而侧立面对着冬季主导风向；南向是太阳辐射量最多的方向，加之我国大部分地区夏季主导风向都是南或南偏东，故无论从改善夏季自然通风、调节房间热环境，还是从减少冬季、夏季的房间采暖空调负荷的角度来讲，南向都是建筑物朝向最好的选择。而且选择南向这样的朝向也有利于避免东、西晒，两者都可以兼顾。对于那些朝向不够理想的建筑，就应采取有效措施妥善解决上述两方面问题。
3.2建筑物的间距
建筑物南北向日照间距较小时，前排建筑遮挡后排建筑，风压小，通风效果差；反之，建筑日照间距较大时，后排建筑的风压较强，自然通风效果愈好。所以在住宅组团设计中，加大部分住宅楼的间距，形成组团绿地，对改善绿地下风侧住宅的自然通风，有较好的效果，同时还能为人们提供良好的休息和交流的场所。
同时在条件许可的时候，尽量加大山墙的间距。因为室外气流吹过呈行列式布局的建筑群时，在建筑物的山墙之间将形成一条空气射流。当采用错列式布置方式，可以利用住宅山墙间的空气射流，改善下风方向住宅和自然通风，效果显著。山墙间距的大小，取决于住宅间距。住宅间距越大，山墙的间距也应越大，以便使足够的空气射流能吹到后排住宅上。过小的住宅楼山墙间距，对消防、绿化和道路交通有不利的影响。
结束语
住宅建筑的自然通风除了给住户创造健康和环保的生活环境,还能在气候适宜的季节和日常户外体感舒适的时间段让室内环境与户外的自然环境融为一体。让人们充分感受自然界的日出日落、春去秋来带来的生活情趣,拥有健康和充满活力的精神境界。
参考文献
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论文作者:李晓勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年14期
论文发表时间:2019/10/16
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