北京中元工程设计顾问有限公司;广东分公司;510000
摘要：自然通风是节能建筑中广泛采用的一项技术手段。自然通风在改善建筑微气候环境方面具有至关重要和不司替代的作用。设计中必须合理组织自然通风系统，强化有利通风的作用，避免不利风环境的产生。本文主要概述了自然通风的原理及通风形式，并就自然通风在住宅设计中的运用进行了分析。
关键词：建筑；自然通风；朝向；风压
自古以来，自然通风就是一项改善人与环境的重要技术手段。自然通风和机械辅助式自然通风是一项成熟而低廉的技术措施，在建筑设计中应充分、合理地加以使用。
1自然通风概述
自然通风是指利用空气的密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气。这是一项传统的建筑防热技术，在世界各地的传统民居中，得到了广泛地应用。建筑通风包括从室内排出污浊空气和向室内补充新鲜空气两部分,前者称为排风,后者称为送风。为实现排风和送风所采用的设备装置总称为建筑通风系统。有效的通风系统可以保证室内空气质量符合卫生标准,提高室内空气品质。
按照通风系统工作动力的不同,建筑通风可分为机械通风和自然通风。机械通风依靠外部机械设备产生的压力强制空气流动实现通风换气;自然通风则依靠自然压力实现空气流动。自然压力主要指风压和热压,相应的自然通风分为利用风压实现的,利用热压实现的和利用二者共同实现的三种类型。
1.1风压作用下的自然通风
风压是指室外气流造成室内外空气交换的一种作用压力。当室外气流和建筑物相遇时,将发生绕流。建筑物四周的风压分布不同,迎风面和背风面的压力差也随之不同,它与建筑物的几何形状和建筑与风向的夹角等因素有关。一般来说,迎风面几何中心正压最大,屋脊与屋角处负压最大。人们常说的穿堂风就是利用风压来实现建筑的通风换气。
1.2热压作用下的自然通风
自然通风的另一基本动力是建筑物内部的热压。热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压差。室内空气温度高,比重小,便会从建筑物上部的窗户排出;室外空气温度相对低,比重大,便从建筑下部的门窗孔口进入室内,从而实现自然通风。这个过程又叫“烟囱效应”。室内外温差越大,上下进出风口之间的高差越大,则产生的热压就越大。
1.3风压和热压共同作用下的自然通风
当风压与热压共同作用时,建筑物各洞口内外压差值应综合考虑二者的作用。事实上,由于室外风向,风速和室内外温度经常发生变化,因此往往利用风压和热压相互补充,密切配合来实现自然通风。通常在建筑物进深小的部位利用风压实现自然通风,而在进深大的部位则利用热压实现自然通风。
2自然通风在住宅设计中的运用
影响自然通风的因素有很多，在实际住宅设计时，为了达到最佳通风效果，应该从下述几个方面进行控制：
2.1建筑物的朝向
要确定建筑物的朝向，不但要了解当地的日照量较多的方向，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。
2.2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。
2.3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。
2.4建筑物的间距设置
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，自然通风效果较好。所以在住宅组团设计中，加大部分住宅楼的间距(如图一、图二)，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。.png)
.png)
图一::住宅楼间距效果图 图二:住宅楼间距效果图
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时，可以利用住宅山墙间的空气射流，改善下风方向住宅的自然通风，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。
2.5建筑群的布局
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。
2.6气流控制
进风口与出风口之间有高度差，可以在风速不大的时候帮助增进室内通风。内廊双面房间的建筑，内走道墙顶或墙底应开一些通风窗，通风效果会好的多，这种形式尤其适合教室或人多的空间。
2.7控制进深
进深不能太大(小于15m),宜利用风压组织穿堂风进行通风换气。对于公建,由于其人流大,宜利用热压通风。同时其规模面积也较大,单纯依靠自然通风难以完全满足要求,此时可采用机械设备来辅助自然通风。另外,在炎热地区,利用自然通风是达到人体热舒适的首选策略;而寒冷地区,应在满足室内空气质量前提下尽量减少通风换气次数,以减少热损失。
3结语
综上所述，在对现代建筑的室内环境舒适度进行降温设计时，应当优先考虑自然通风技术。自然通风设计是一个系统设计的过程，需要涉及到多专业知识的配合。选择自然通风技术要有系统的观念，必须把自然通风技术作为一个重要的生态手段，并配合其他的技术措施，把围护结构的隔热、遮阳等措施进行综合考虑。
参考文献：
[1]周浩明，张晓东．生态建筑[M].南京：东南大学出版社，2002．
[2]王鹏，谭刚．生态建筑中的通风[J].世界建筑.2000，(4)：62—65．
论文作者:林栩萱
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/10/26
标签：自然论文; 建筑论文; 风压论文; 建筑物论文; 间距论文; 穿堂风论文; 住宅论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;