苏振
石河子建筑规划设计研究院（有限公司） 新疆石河子 832000
摘要：在人们的发展过程中，能源是我们必不可少的产品，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，特别是对于当前的不可再生资源的使用，只能越用越少，因此需要提高建筑的节能效果，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，指出了建筑中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：建筑设计；自然通风；原理；应用分析
引言
随着空调的越来越多，加大了能源的消耗，空调用电导致了夏季用电高峰期的出现。于此同时，空调的普遍使用，对人类的身体健康产生了负面影响。减少空调危害的方法之一就是进行自然通风。进行自然通风，是为了给人们提高新鲜的空气。建筑进行自然通风，可以大大降低空调能源的消耗，进而减少因空调而产生的生产CO2;对人类而言，自然通风可降低空调病以及各种疾病的发病率。因此，将现代建筑设计为自然通风格局进行自然通风显得尤为重要。
1自然通风的概念及功能
自然通风是指利用空气之间的密度差引起的热压或者风力形成的风压来引发空气的流动，从而实现室内的通风换气。作为一种传统的降热技术，自然通风现已被广泛应用于各类建筑设计中。相较于空调等制冷设备，自然通风能够通过更新空气和气流的方式调节室内温度，以此来影响人体的官能感受。此外，自然通风还具有多样化的功能；（1）可以改善室内的空气质量，提升人民的生活品质；（2）自然通风利用得天独厚的自然条件，能够保障人们的舒适通风，使得人们在通风的过程中，既散去了体内的热量，又能防止人体由于空气潮湿而产生一些不舒适症状，保障人们的生理和心理的健康；（3）自然通风可以对建筑构件进行降温，在室外气温低于室内气温时，开窗15min左右就可以换气1次，从而实现建筑构件的降温通风。
2建筑自然通风原理分析
2.1利用风压
所谓风压，是指在空气流动时，垂直作用在平面上的静止压力，在建设设计中体现为，由于建筑物的阻挡作用，使迎风面的气流堆积，从而增大表面静压，而背风面和侧风面则由于空气涡流作用，使得表面静压降低，进而形成建筑不同位置处的压力差，通过此压力差，便可以实现空气的自然流通。因此在建筑设计之中，可以设置局部横向通风道，并基于所要涉及的空气流动方向，进行通风道的敞开与关闭设计，实现建筑的自然通风。
2.2利用热压
在建筑设计之中，热力学也有充分的体现，当建筑物的室内和室外存在温度上的差异时，便会导致空气密度的变化和差异，从而导致空气产生压力差，进而实现空气的自然流通，这种现象被称为“烟囱效应”，也是建筑自然通风中常用的一种手段。具体来说，当建筑内部的温度上升，将会使其密度降低，从而产生向上运动的趋势，此时通过预先设置的排风口，将可以实现空气的流动，再利用室外密度较大的空气流入室内，便可以实现空气的循环流动。
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2.3风压与热压相结合
利用风压和热压进行自然通风是建筑设计中常用的手段，如果将二者结合起来，将会更好地实现建筑自然通风的功能。利用风压和热压相结合的通风设计，可以将二者的效果叠加，从而更好地提升建筑通风效果。对于特定的建筑物，若要进行风压与热压相结合的通风设计，需要建筑设计师对建筑进行科学合理设计，从而实现高效的自然通风，改善空气品质。
2.4机械辅助进行的自然通风
当风压和热压不能完全满足建筑通风的要求时，例如对于大型建筑物，由于体型大，通风道长，难以实现空气的对流，因此需要借助机械辅助进行通风。体现为自然通风为主，机械通风为辅的通风模式。利用循环甬道，可以实现大面积的室内通风效果。这种方式虽然需要消耗一定能源，但仍以自然通风为主，并且其带来的通风效果更加良好。
3自然通风在建筑设计中的应用要点分析
3.1合理设计建筑的布局和形状
从生态方面来说，阳光与风向是影响建筑布局的2个重要因素，而建筑布局又对建筑的自然通风影响较大，因此，设计人员应根据建筑当地的阳光与风向条件，合理控制建筑的布局和形状。建筑设计师在设计建筑的自然通风条件时，不光要考虑太阳能对单体建筑的辐射问题，还应该尽量使建筑的法线与夏季风的主导风向保持一致。如果是建筑群的话，布局中的建筑法线则要与风向保持一定的角度，以便减小建筑背后的漩涡区，更好地实现后排建筑的通风。在建筑群中，前排的建筑对后排建筑的通风效果影响很大，因此，在群体建筑的整体布局中，还要根据当地的实际情况对整体建筑的形体、高度、宽度等进行一定的控制，不要让前排的建筑物妨碍后排建筑物的通风效果。
3.2利用树木合理加强自然通风
合理布置建筑风口处的树木也是加强建筑自然通风的一个好办法。如果建筑通风口处的前排树木比较高，后排树木比较矮，那么空气就会受到高树木的阻挡，气压就会从建筑的上方穿过，自然通风的效果不佳；如果将矮的树木放在前排，高的放在后面，那么空气气流穿过较矮的树木时由于受到较高树木的阻挡，从而形成一定的气压差，促进空气的自然流通。
3.3建筑围护结构的开口设计
房间的开口大小以及开口位置会对风速以及进风量产生直接的影响。房间的进风口越大，则室内外空气的流通区域就越大，进风量也就随之变大；当进风口小时，空气的流速就会增加，流通场地就会变小，所以并不是进风口越大越好，进风口的大小要根据建筑的比例进行设计，一般情况下，开口的宽度一般为开间宽度的1/3，当开口的面积占地面总面积的20%左右时，自然通风的效果最佳。
3.4利用屋顶的自然风
在屋顶处设置一个架空隔热层，利用架空隔热层，把通风层设置在屋面的结构上，利用屋顶与屋面之间的空气层将热量带走，以此达到给屋面降温的目的。屋顶自身有独特的结构，设计人员应在结合屋顶结构的基础上，在结构层中间设置通风隔热层，这是一种非常有效的隔热方式。
3.5风塔的利用
本文分析了英国一个优秀的风塔建筑案例，其实风塔是比较流行的一种建筑通风设计形式。风塔由风斗和垂直竖井组成，在一些空气流体缓慢、通风不畅的地区，风斗的应用非常关键。设计师可以利用高出屋面的风斗，把风斗的开口对准主导风的方向，将上部的气流引到建筑内部中，以此形成一个较强的气流差，加速建筑内部的空气流动。如果在主导风向比较多的地区，就可以设置多个风斗，或者可以设计一种随风向转动的风斗，从多个方面促进空气的流通。
结语
从人类进行建造筑动开始，便有了自然通风技术。在漫长的发展中，各种地区的人们发明了各种不同的适合本地区的通风方法，至今仍旧被广泛应用。现如今我们的社会是环保社会，是可持续发展的社会。有效利用完全自然通风，减小建筑能耗，保护我们生存的环境，是在满足了建筑的使用功能和美感需求之后，应该达到的更高目标。
参考文献
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论文作者:苏振
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/13
标签：自然论文; 建筑论文; 空气论文; 建筑设计论文; 风压论文; 风斗论文; 树木论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;