泥燕
韶关市城规规划设计有限公司 广东韶关 512000
摘要：建筑通风是如今建筑普遍采取的一项改革建筑。本文主要对建筑节能自然通风设计与节能进行了分析与探讨，以能为建筑自然通风节能的设计提供参考借鉴。
关键词：建筑节能设计；自然通风；通风节能
前言
自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，是一种安全有效、经济实用的通风模式，在改善室内空气品质、满足室内舒适要求的同时，实现节能的目的。空调的产生，使人们可以主动地控制居住环境，而不是像以往一样被动的适应自然；空调的大量使用，使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，不得不重新把自然通风这一传统建筑生态技术重新引回现代建筑中。本文主要对建筑节能自然通风设计方式与节能效益进行了分析与探讨，以供参考借鉴。
一、建筑节能自然通风的设计原理与模式
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。完全自然通风是由来自室外风速形成的“压差”和建筑表面的洞口间位置及温度造成的“温差”形成的室内外空气流动。按照热力学原理，建筑室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建筑随层高增加而使上下之间温差加剧的主要原因，设计师也经常利用这一点，挖掘建筑自然通风的潜力。机械辅助自然通风是利用温差造成的热压和机械动力相结合而形成的室内外空气对流。与完全自然通风相比，虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源，但通过这种装置重新组织气流，甚至在局部“强迫”气流改向，可以使自然通风达到更好的效果。在这两种通风模式中，屋顶都是形成温差，组织气流的重要环节，在整个自然通风系统中起着重要作用。
二、建筑节能自然通风的设计方式
（1）空间设计。在建筑内部结构设计中构建竖井空间，可促进气流的快速流通，以此提离建筑内部的通风效率。目前，建筑节能设计中运用的竖井空间包括:纯开放空间，充分运用建筑中庭内的热压实现通风，烟囱空间，利用太阳能加热空气所产生的烟囱效应，促进建筑内部空气的流动。实现通风调节（如图1）。
图1、某建筑中庭排风示意图
（2）建筑体型与建筑群的布局。建筑群的布局对自然通风的影响效果很大。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，若风沿着法线吹向建筑，会在背风面形成很大的漩涡区，对后排建筑的通风不利。所以在建筑设计中要综合考虑这两方面的利弊，根据风向投射角（风向与房屋外墙面法线的夹角）对室内风速的影响来决定合理的建筑间距，同时也可以结合建筑群体布局的改变以达到缩小间距的目的。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响，因此在单体设计中还应该结合总体的情况对建筑的体型，包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。
（3）围护结构开口的优化设计。开口设计对建筑物内部的空气流通有很大的影响，建筑节能设计中房间的开口大小、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。
（4）高大空间和架空空间的利用。高大空间建筑腔体在这里指能够对建筑内部环境起到调节作用的空间，包括：建筑的一些高大房间、中厅、边厅、楼梯间与通风井等。现代建筑师在创作中充分发挥了这一方法，从而实现了建筑的生态化。利用架空空间也可使建筑获得良好的自然通风。架空层的设置可考虑两种位置：一是设计在底层。我国傣族的竹楼就是利用底层架空来获得舒适室内环境的典范。二是设计在建筑高度的中部。由福斯特设计的法兰克福商业银行就是典型的例子，它共60层，其平面为弧线围成的三角形，中央为贯通全楼的中庭。三角形的每个边在若干个高度上都分别设有架空的空中花园，围绕中庭错落布置，与中庭一起共同组织气流，使整座楼的自然通风高达60%，被人们誉为“带有空中花园的能量搅拌器”。
（5）屋顶的自然通风设计。屋顶的节能设计要借助于“隔热屋面”作用的发挥，其常见的形式是架空隔热层，将屋面结构层设计成合适的通风装置，把室内的热量排除后实现降温。此外，还可结合坡屋顶结构设计通风隔热层，以达到良好的通风隔热效果。
（6）室内设计。利用“穿堂风”是室内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，穿过房间，从背风面的出风口流出。显然进风口和出风口之间的风压差越大，房屋内部空气流动阻力越小，此时就越利于通风。
（7）幕墙设计。新型节能幕墙设计通过在两层玻璃幕墙间设置一个空腔，在两层玻璃之间留有一定宽度的空隙形成空气夹层，并配有可调节的深色百页。在冬季，空气夹层和百页可以形成一个利用太阳能加热空气的装置，提高建筑外墙表面温度，有利于建筑的保温采暖；在夏季，则可以利用热压原理将热空气不断从夹层上部排出，达到降温的目的。对于高层建筑来说，直接对外开窗容易造成紊流，不易控制，而双层维护结构则能够很好的解决这一问题。图2为双层幕墙示意图。
图2、双层幕墙示意图
三、采用自然通风设计的节能效益
自然通风是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）空调制热与制冷系统。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热和制冷，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，而省去机械风机能耗，且无噪声。这有利于节约电力能耗、降低污染，符合节能低碳的理念。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。室内空气的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新鲜空气，空调所造成的恒温环境的空气也是循环使用的，缺乏补充新鲜空气，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利用自然通风，并注重于地型建筑的有效结合，对于自然通风的合理利用、节约能源具有现实意义。
四、结语
为了提高建筑设计的节能效果，节能设计是十分必要的，这就要求建筑设计工作人员根据自身所掌握的设计知识根据实际情况统筹各方面因素，积极做好节能工作，对建筑的节能进行最大程度的优化。总之，建筑通风节能设计具有多方面的优势，既能满足现代建筑设计施工的要求，也能减少以后建筑使用的能耗，以实现更大的经济效益。通过合理的自然通风设计方案，可以实现提高能源使用效率、达到保护环境的目的。
参考文献：
[1]冯宪奇．建筑设计中的建筑节能措施探讨［J］．智能城市，2016(6):13－14．
[2]闫光．建筑设计中的节能措施分析［J］．建材与装饰，2014(31):15．
论文作者:泥燕
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/21
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