摘要：社会经济水平的提升，使得人们越来越注重绿色化、舒适性和生态性。本文主要分析了建筑自然通风的重要作用，概述了建筑物自然通风的原理，并就自然通风设计在建筑中的应用进行了论述。
关键词：自然通风；住宅；建筑；设计
前言
统计表明，我国建筑能耗占社会总能耗比例已经超过33%，建筑的可持续发展在实施我国可持续发展的战略中占有重要地位。机械通风和空调系统的运行消耗大量能源，而自然通风对于在建筑中减少能源消耗是一个有效替代方式。通常与使用机械通风和空调系统的建筑相比，采用自然通风可以减少约40%的能源消耗。通过合理设计自然通风，有助于建筑领域的可持续发展。
1 建筑自然通风的重要作用分析
社会科学技术水平的不断提升，使得人们更多地从机械型设备入手来实现建筑舒适度的提高。但在全球性能源危机不断爆发的背景下，人们越来越注重对自然能源的利用。在自然通风问题上，相关领域研究人员也越来越多地用自然通风取代空调的制冷系统进行建筑的设计。
自然通风模式因为具有众多优点被广泛运用，合理的自然通风可以通过对流，带走室内热空气过多的热量，降低室内空气温度；可以加速人体表面皮肤汗液的挥发，提高人体的舒适感；可以加速建筑围护结构与外界的热交换，降低对室内的热辐射；可以更新室内原来污浊的空气，以保持室内空气的洁净度，达到健康卫生的标准；此外，合理的风环境可以减少外部污染空气对建筑环境的影响，可以有选择地引入新鲜的空气，改善室内空气的质量。
此外，我国大部分区域属于温带或热带，因此夏季时普遍气温较高，为空调等制冷系统提供能量的供电系统经常会出现供不应求的压力。在此情况下应用自然通风，一方面能够减缓空调、电风扇等制冷系统为供电行业带来的压力，还能让居民的室内环境冷热舒适度转换更加自然，提高居民室内空气环境质量。最重要的是，自然通风还能够改善建筑内部整体的生态环境，降低建筑的总体能耗，从而促进城市的资源节约型建设。
2 建筑物自然通风的原理
2.1利用风压实现自然通风
自然通风最基本的动力是风压和热压。在具有良好的外部风环境的地区，风压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中，利用风压促进建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用的建筑处理手段。风洞试验表明：当风吹向建筑时，因受到建筑的阻挡，会在建筑的迎风面产生正压力。同时，气流绕过建筑的各个侧面及背面，会在相应位置产生负压力。风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差实现空气的流通。压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。当风垂直吹向建筑的正立面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大。
2.2 利用热压实现自然通风
热压通风即通常所说的烟囱效应，其原理为室内外温度不一，二者的空气密度存在差异，室内外的垂直压力梯度也相应有所不同，此时，若在开口下方再开一小口，则室外的空气就从此下方开口进入，而室内空气就从上方开口排出，从而形成“热压通风”。当室内外空气温差越大，则热压作用越强，在室内外温差相同和进气、排气口面积相同的情况下，如果上下开口之间的高差越大，热压越大。
2.3 利用热压与风压实现自然通风
建筑中的自然通风往往是热压与风压共同作用的结果，只是各自作用的程度不同，对建筑物整体自然通风的贡献不同。热压作用相对稳定，烟囱效应拔风的产生条件较容易实现;而风压作用常常受到大气环流、地方风、建筑形状、周围环境等因素的影响，具有不稳定性。所以，当风压与热压同时作用的时候，还可能出现减弱通风效果的情况。当风向与热压作用的流线方向相同时，会相互促进;反之，则会相互阻碍，从而影响自然通风的效果。利用风压和热压进行自然通风往往是相互补充的，在实际情况中他们是共同作用的。一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而在进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。
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3 自然通风设计在建筑中的应用
上文已经分析了引起建筑自然通风的原理，但是在实际将自然通风运用到住宅建筑设计中时，常常会受到很多条件的限制，单纯利用风压或热压不能满足通风需要，所以，这时就需要将风压和热压相结合，必要时还可以采用机械辅助来实现自然通风。下
3.1 控制建筑布局与体型
建筑总平布局受很多因素控制，从生态的角度上，影响布局的主要有阳光与风向。建筑布局对自然通风的效果影响很大。在考虑单体建筑得热与防止太阳过度辐射的同时，应该尽量使建筑的法线与夏季主导风向一致；然而对于建筑群体，若风沿着法向吹向建筑，会在背风面形成很大的漩涡区，对后排建筑的通风不利。为了消除这种影响，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。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响很大，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。
3.2 屋顶自然通风设计
进行自然通风与节能设计的共同安排时，首先可以从屋顶的自然通风设计系统入手。通常情况下，屋顶自然通风的设计类型有两种实现方式：一、设置热度隔离层：这种方式要求在建筑的屋面结构中就设置自然通风设备层，并且要求自然通风层与屋面基础结构层中要建构一层架空型的隔热层。架空型的隔热层能够与自然通风相互作用，利用中间空气的流动方式带走屋面的热量，以实现为屋面降温的目的。另外，架空式的屋顶自然通风设计还能够保护建筑屋顶的湿度。二、当遇到屋顶自带坡度的建筑情况时，应当合理利用屋顶的自身坡度合理设置通风系统与屋顶结构之间的隔离层以隔断屋顶热量。
3.3 围护结构开口的优化设计
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。
3.4 调整建筑内部布局以组织穿堂风
传统的热带建筑中非常重视“穿堂风”的组织，“穿堂风”是自然通风中效果最好的方式。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。
3.5 双层玻璃技术应用到自然通风设计
双层玻璃技术是我国现阶段建筑行业中被普遍应用的较为先进的隔离技术。双层玻璃结构由两层玻璃幕墙构成，被建筑业内称赞为“会呼吸的皮肤”。双层玻璃幕墙型的自然通风设计通过两层玻璃之间留下空间的方式控制风力，在两层玻璃空间两端，这种设计结构能够通过控制进风口与出风口的方式形成“阳光温室”，保证温度，提高制冷效能。
4 结语
总之，自然通风是一个融入到建筑整体的设计，涉及领域广泛，需要多个专业的协作配合。自然通风可以有效地为建筑室内提供健康和舒适的环境，也是可持续发展的必经之路。
参考文献：
[1]段双平,等.自然通风技术研究进展[J].暖通空调,2004,34(3):22-28.
[2]贝晨,王启学.对建筑中自然通风技术设计的探讨[J].民营科技,2009,(01).
[3]刘庆.自然通风下门窗开启对室内环境的影响研究[D].重庆:重庆大学,2014.
论文作者:彭静1,黄民泉2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
标签：建筑论文; 自然论文; 风压论文; 屋顶论文; 穿堂风论文; 室内论文; 空气论文; 《基层建设》2018年第6期论文;