陆贵宝
元江县建筑工程设计院
摘要：自然风在建筑中发挥着组织通风与自然换气的功能。建筑设计与自然风的融合主要通过风压通风、热压通风和机械辅助式通风这三种形式。为实现建筑设计与自然风的融合，在建筑规划设计中应合理设置建筑物的朝向、间距，并合理布局建筑群。对建筑单体的设计，要从建筑公共空间设计、建筑的窗型设计和建筑表皮结构的设计这三个方面利用自然风技术。
关键词：建筑设计；自然风；建筑；通风
自然风在建筑中发挥着组织通风与自然换气的功能。从建筑设计的角度，开启的窗位于高处的排风口和位于低处的进风口，双层里面以及便于空气流通的开放的建筑平面都是利用自然风的场所。作为一种可再生的清洁能源，自然风如果能与建筑设计实现科学、合理的融合，那么将有效降低建筑设计在制冷及取暖时的能源消耗，同时还能提高人们居住的舒适性。在追求生态建筑的今天，在建筑设计中融入自然风技术显得更为必要。
一、建筑设计与自然风的融合机理
建筑设计的自然风系统是指利用风本身的物理性质来加快空气在建筑物内的流动速度，通过热压及风压的作用将室外的空气引入室内，从而对室内产生通风换气作用的系统。建筑设计与自然风的融合主要通过三种方式：
（一）利用风压产生自然风
利用风压产生的自然风也就是我们平常所说的“穿堂风”。由于风会在建筑的迎风面产生正压，在建筑的背风面产生负压，风压通风就是通过水平方向的正负压差引导通风，从而在建筑内部产生空气流动。风压差的大小受到建筑与风的夹角、建筑周围的环境、建筑的形式等因素的影响，因此利用风压产生的风变化幅度大，风向和风速在不同季节也会不同。所以，利用风压产生自然风需要采取一定的构造措施来调节室内的气流状况。
（二）利用热压产生自然风
热压通风利用的是建筑内部的热压，通过建筑内空气在垂直方向上的温度压差造成空气的流动，产生“烟囱效应”。热压通风和风压通风可以同时进行，以保证通风效果。由于风压通风受到这种因素的影响，不稳定性强，因此当建筑被周围的建筑群、植被或者其他因素影响不能形成足够的风压时，可以利用热压通风来加速自然通风。
（三）机械辅助式自然通风
在一些大型建筑内，比如商场、展览馆、体育馆等，通风路径长，风流动的阻力大，风压和热压不足，难以实现自然通风。在这种情况下，需要借助一定的机械方式来实现自然通风。此外，现代环境污染严重，尤其是大城市的空气和噪音污染。在这样的环境下，再进行直接自然通风就会将室外污浊的空气和噪音带入室内，危害居住人的身体健康，也不符合生态建筑的主旨。所以，在这种情况下，也需要借助机械方式实现室内自然通风，改善室内通风状况。
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二、建筑设计与自然风融合的具体措施
在建筑规划设计和建筑单体的设计中，对自然风的利用点不同，因此在这里分开论述。
（一）建筑规划设计中自然风的利用
由于风压压差的大小受到建筑与风的夹角、建筑周围的环境、建筑的形式等因素的影响，因此在建筑规划中应充分考虑到这些因素，合理设置建筑物的朝向和间距，规划好建筑群的布局。
1.建筑物的朝向
通常建筑物的主立面朝向是夏季主导风向，因此，在确定建筑物的朝向时应充分了解当地风的相关特性，比如不同季节主导风的方向和速度等。就我国的情况来说，夏季时大多数地区的主导风都是南或南偏东，冬季都是北或者北偏西，而且从太阳辐射力的角度，南向能获得较多的太阳辐射力。因此，南向是我国大多数地区建筑物朝向的最好选择。
2.建筑物的间距
建筑物的间距对自然风的效果有着直接影响。以建筑物南北向为例，在日照间距较小时，前排建筑会遮挡后排建筑，一方面会造成建筑物见的风压小，不利用通风，另一方面后排建筑所获得太阳辐射力较小，居住舒适性降低。同等条件下，如果适当地加大建筑物的间距，则一方面风压会加强，改善通风效果，另一方面后排建筑也能获得更多的太阳辐射力，提高居住舒适度。因此在对建筑群进行规划时，应适当加大建筑物的间距，并形成组团绿地，保证通风效果，同时还能为居住者提供良好的休息和交流场所。
3.建筑群的布局
建筑群的布局，从布局形态上宜采用散点式，中心建筑、公共绿地等建筑既可有规律地布置也可以自由布置，以取得良好的通风效果。考虑到当地的风向特点，建筑群应尽可能沿夏季主导风向进行布局，在主导风的进入处可以布设底层和多层建筑，而在远离主导风向处可以布设小高层和高层建筑。
建筑群内的路网设计适宜采用以曲代直的规划方法，在建筑群的主要道路上设置主通风道，再设置通风廊道，使风能流向各建筑单体，创设出良好的自然通风环境。建筑群内的建筑单体应高低有序，相邻建筑单体高度差不宜过大，以防止因高度差过大而引起的下冲气流、旋涡等不良高速气流。
（二）建筑单体设计中对自然风的利用
建筑单体对自然风的利用主要有三种设计方法，即建筑公共空间设计、建筑的窗型设计和建筑表皮结构的设计。
1.利用自然风技术的建筑公共空间设计
在建筑设计中，对公共空间的设计不同于对办公、居住空间的设计要求。在建筑的平面形式上，大型建筑公共空间的敞口基本应朝向夏季的主导风向，如果反向设置的话，那么迎风面的墙面应可控制开敞；为解决公共空间的采光问题，应增加公共空间对外的开口面积，平面可采用“口”形布置。对建筑剖面形式的设计，应着重考虑如何改变建筑的剖面以有效地引导控制建筑内部的热压差气流，促进自然通风。此外，还应采取温差辅助措施组织通风换气，包括引入水景、绿化配置、合理布局建筑内部空间等。
2.建筑窗的设计
通过房间内可开启的门窗进行单侧通风或对流通风可以完成绝大多数的自然通风。单侧通风即房间只有一侧设有窗户，在这种通风模式中，外界空气从窗户较低的部位进入室内，在室内经过加热后从窗户较高的部位流向室外。因此，要想提高这种模式的通风效果，可以在同一面墙的不同高度分别设置窗户。当房间内不止一个墙面有窗户时就会产生空气对流，形成对流通风。一般来讲，对流通风的通风效果要比单侧通风的好。无论是单侧通风还是对流通风，自然风在立面竖向的分布情况和窗户的面积都决定着通过窗户的气流量，因此，房间内的气流情况会受到窗户可开启的大小、高矮、方位及形状的影响。
对窗户大小的设计要保证满足日照、通风以及太阳能量的透入与遮蔽等条件，这与不同地区的气候环境有着直接关系。在干热地区，窗户面积宜小且要有遮挡；在湿热地区，窗户面积宜大以利于通风；在寒冷地区，窗户宜大且无遮挡以利于采光，但要保证窗户的密封性。就窗户的高矮来说，窗户应设在墙的高处位置，高窗利于空气流动和采光；中部窗户虽然能够提供均匀的通风，但不利于均匀采光；低窗虽然能使地面反射的光线均匀分布，但不利于通风。窗户的设计方位决定房间获取太阳能量的多少和热量的损失，根据我国的气候条件，南向、东南向和西南向应开大窗以获取太阳热量，北面应开小窗以防止热量散失。
3.建筑表皮结构设计——双层玻璃幕墙
双层玻璃幕墙被称为“可呼吸的皮肤”，采用可循环利用的材料，建筑速度快，不仅具有明显的节能环保效果，同时还能够有效减少非洁净空气对室内空气的污染，阻隔噪音。双层玻璃幕墙有外挂式双层玻璃幕墙、走廊式双层玻璃幕墙以及双制式模块双层玻璃幕墙等几种类型。外挂式双层玻璃幕墙是最简单的一种双层玻璃幕墙类型，这种幕墙类型隔音效果明显，但是由于双层玻璃之间缺乏气流组织，对建筑的热环境无明显改善效果，因此常用于嘈杂的城市环境中，以隔音为主要目的。走廊式双层玻璃幕墙以一层为单位进行水平划分，在每层的建筑外侧都形成外挂式走廊。双制式模块双层玻璃幕墙由四个集中式立面和一个双制式通风技术单位组合而成，能够对建筑外的空气进行预冷或预热从而减少能量的损耗，同时提高居住的舒适度。
结语
生态建筑已成为建筑行业的主流，建筑设计与自然风的融合也日益紧密。通过自然风系统对建筑内空气流动的控制引导，可以尽可能地将室内空气维持在适宜的温度。加之自然风又是可再生的清洁能源，建筑设计与自然风的融合不仅能够降低建筑能耗，还能实现节能环保。因此，在建筑设计中必将会涌现更多的自然风利用技术。
参考文献：
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[2]金樱，蒋莉.如何在建筑设计中加强自然风的利用[J].建筑设计管理，2010，（12）.
[3]滑冰，王立滨，相凤奎.探讨建筑设计中自然风技术的应用[J].山西建筑，2011，（18）.
论文作者:陆贵宝
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/6
标签：建筑论文; 自然论文; 风压论文; 建筑设计论文; 窗户论文; 建筑物论文; 建筑群论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;