摘要：目前，可持续发展理念日益深入人心，建筑节能技术得到了广泛的应用，而自然通风技术在节能和舒适的双重要求下具有较高的研究价值。建筑设计中，一般从建筑朝向、外型、内部空间布局等因素影响自然通风的效果，同时，要避免冬季冷风向建筑室内的渗透。通过气流组织、建筑围护结构设计等方法在不消耗能源或减少消耗不可再生能源的前提下，改善室内空气品质，调节室内热环境舒适度，利用室外自然空气流动创造更为舒适的居住体验。
关键词：建筑节能；自然通风技术；现状
1自然通风的优缺点
自然通风有以下优点:可以极快把室内的污染气体带走，让室内空气时刻保持清新洁净，能极大地改善室内的空气质量。因此通过在住宅建筑中采用合理的自然通风设计，除了可以实现环保目的外，还可以让人们得到身心健康。有些人误以为，开启了空调，无需开窗就能保持建筑室内空气的洁净程度，而事实并非如此，空调只能调节室内温度，并不可以有效改善空气的质量。因为，与室外自然风相比，空调吹出的风是不同的，即使空调配备的的空调机组有补充新风的功能，也只能把室外小部分的新风送入室内。自然通风也有一些缺点：首先，夏季室内外的空气都非常炎热，自然通风难以降低室温；其次，随着我国工业化的持续发展，人们购买的汽车数量越来越多，环境污染的进程不断加剧，室外的空气质量越来越差，这样的情况下利用自然通风很容易把室外的污物带入室内，对人体健康造成不利影响；最后，公共建筑变得越来越大，建筑的进深也越来越长，很多房间没法开设外窗，只能使用机械通风确保室内的空间流通。
2实现自然通风的主要方式
2.1风压
风压就是空气流受到阻挡而形成的静压，在具有良好风环境的地区，主要通过风压的方式来实现自然通风。自然风吹过建筑物时，由于受到建筑物的阻挡使迎风面产生较高的静压，而在背风面和侧风面由于存在局部涡流产生较低的静压，建筑物内外空间空气随着两者之间压力差的作用从高压力侧流向低压力侧。根据伯努利流体原理，流动空气的压力与流动空气的速度成反比，当流动速度增加时，就会形成低压区。所以，在建筑设计中我们常常使用管式建筑通风原理，使用横向的通风通道让自然风吹过产生负压区，让周围空气流动。管式通道是通过封闭一定方向上的通道，敞开其他方向的通道来引导通风方向，加大建筑空间的通风效果。
2.2热压
另外一种环保的自然通风方式主要通过建筑内外空气的热压差来实现。由于建筑物内外空气的温差使空气密度产生差别而形成压力差，使建筑物的内外空气流动。在建筑物内部，由于密度较小，温度高的空气会上升并通过建筑物上部的风口排出外面，并在原低密度的空气区，也就是建筑物底部，产生负压区，把室外密度较大而且温度较低的新鲜空气从底部吸入，使建筑物内外空气不断流动。
2.3风压热压相结合
由于我国所处地理位置的特殊性，通常夏季比较炎热，冬季比较寒冷，因此部分设计人员在进行建筑通风设计时通常采用热压通风，然而这种想法是错误的。把风压和热压两种方式结合起来实现自然通风是目前最合理、最科学的方式，值得广泛推广和应用。一般来说，应根据建筑物的具体情况来选择通风方式，对于进深较大的建筑物比较适合应用热压式的通风方式，而对于较小的建筑物则更加适合使用风压式的通风方式。
3自然通风研究方法
3.1风洞模型试验
以相似性理论为依据，通过建立建筑物表面及周边环境的压力场和速度场计算风压系数，通过对模型试验的测试数据预测建筑的自然通风特性，归纳自然界与工程模型的共性与个性，得出建筑的自然通风属性。
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3.2示踪气体测量
示踪气体测量包括2种常用方法：（1）浓度定值法，简单理解为在示踪气体浓度恒定条件下，测算在驱动方式发生改变时气体注入量的变化，对相应通风问题进行处理，解决如空气渗透和自然通风组织等问题；（2）衰减法，即在示踪气体注入量恒定时，扩散在测试房间而产生浓度的衰减程度，从而对自然通风量进行预测。
3.3热浮力实验模型
热浮力实验模型包括以下4种技术方法：（1）盐水实验模拟法，基于相似原理和模拟实验技术预测空气运动状态，利用空气的运动黏性系数建立缩尺模型，用盐水在清水中的运动及扩散模拟热羽流动，用建立的实验模型模拟预测自然通风室内热分层的温度分布和通风量的变化状态；（2）气泡模拟技术通电装置由阴极产生的气泡模拟热源分布状态，在忽略热特性的前提条件下模拟点源、线源和垂直热源的分布状态进行分析；（3）水模型系统，将水流作为介质，由加热装置产生的热浮力驱动水流动介质模拟自然通风状态；（4）气体模型系统将气体流动作为介质，热浮力由加热装置产生，驱动气体流动介质模拟自然通风。
3.4微观数值模拟法
微观数值模拟法是将空间分割成足够小的控制体，把掌控空气流动的连续微分方程组用有限差分或有限元进行离散，并将得到的非连续的代数方程组代入具体的边界条件计算解出离散得到的代数方程组，并认为离散值对整个房间内空气的分布状况可以进行描述，也可认为是流场情况较为清楚的描述。
4在住宅建筑设计中应用自然通风的关键点
4.1注意住宅的朝向
住宅的朝向主要由两方面决定：所处地区的地形条件和夏季主导风向的情况。根据相关试验结果可知，当建筑物朝向主要风向，并与风向的投射角度为0时，前面房屋的形状、高度、长度、深度等直接影响着屋后漩涡区的范围。当风从建筑物正面出现时，将会得到最大的风影长度，为了避免出现挡风的问题，前后建筑之间的间距就需要最大化，通常来说，这是一种最不合理的布局。为了避免这种不合理布局，通常会对风向进行一定程度的偏离，当风向的投射角设置在30°～60°时，就能很大程度上减小风影的程度。因此，在进行建筑群布局时，应根据所处地区的具体气候条件、地理位置来决定最适合的朝向范围，确保风向投射角加到足够大，并使后排建筑处在风影范围之外。
4.2注意建筑物之间的间距
两栋住宅的间距直接影响着住宅的采光效果，也影响着住宅居住的舒适度，因此，在规划住宅区布局时，应根据住宅楼的特点、楼型等来合理规划、合理利用。如果在进行住宅区规划时，为了节约用地而过度压缩建筑间距的话，建筑的自然通风条件将大打折扣，其日照时间也会大大缩小。因此，良好的住宅间距能够确保夏季具有良好的自然通风条件，而冬季也具有良好的日照条件。当住宅建筑高度不变时，建筑进深越大或开间长度越小，所形成的涡流就越小，后排建筑所受的影响就越小，因此，在注重住宅建筑间距适中的同时，其进深和开间长度也要适中。当增加住宅高度时，涡流范围也会增加，所以可在住宅区北侧布置一些高层住宅阻挡冬季风。
5结论
与机械通风相比，自然通风具有更加节能、清洁的有益效果，所以值得在现代住宅建筑设计中广泛推广与应用。文章通过对建筑设计中合理应用自然通风进行了一系列的探讨，希望能够引起设计人员对现代住宅建筑设计中引入并科学规划自然通风课题的重视，为广大人民群众提供一个更加健康、舒适的居住环境，为我国的环保节能事业做出更大的贡献。
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论文作者:张威
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/9
标签：自然论文; 建筑论文; 建筑物论文; 空气论文; 住宅论文; 风压论文; 气体论文; 《基层建设》2019年第25期论文;