摘要：本文分析了自然通风的理论机理，并讨论了采用自然通风的的经济效益和环境效益和建筑设计中自然通风的实现及实例分析，自然通风技术作为一种适合气候的生态技术，随着观念的不断发展，自然通风作为一种廉价、健康的通风方式将会得到越来越多的应用。
关键词：适宜地域；建筑设计；自然通风；应用
一、引言
在当今全球能源短缺，节能压力和空气质量恶化的压力下，人们不得不重新审视传统的自然通风气候适应性技术。自然通风是一项古老而有效的技术，如今已受到前所未有的关注。空调的产生使人们能够积极地控制生活环境。然而，像以前一样被动地适应自然是不够的；大量使用空调使人们逐渐淡化自然通风的应用。今天，随着空调技术的普及，在节约能源和保持良好室内空气质量的双重压力下，世界各地的科学家们不得不重新审视自然通风这种传统技术。
二、自然通风的理论机理
一般而言，自然通风是指通过有目的的开口产生气流，该流动直接受到建筑物外表面上的压力分布和不同开口的特征的影响。压力分布是动力，而每个开口的特性决定了流动阻力。在自然通风方面，建筑物内空气流动主要有两个原因：风压和室内外气密性，程度差异，这两个因素可以独立或一起工作。
1.风压作用下的自然通风
风是由大气中的压力差产生的，如果风碰到通道中的障碍物，如树木和建筑物，它就会产生能量转换。动压力转变为静压力，于是迎风面上产生正压（约为风速动压力的0.5-0.8倍），而背风面上产生负压（约为风速动压力的0.3—0.4倍）。由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内，而室内空气则从背风面孔口排出，就形成了全面换气的风压自然通风。某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围的自然地形有关。
2.热压作用下的自然通风
热压是由室内空气和室外空气之间的温差引起的，这被称为烟囱效应。由于温度的差异，室内外空气的密度差异会产生沿建筑墙体垂直方向的压力梯度。如果室内温度高于室外，建筑物的上部将会有较高的压力，而下部存在较低的压力。当这些位置存在孔口时，空气通过较低的开口进入，从上部流出。如果，室内温度低于室外温度，气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。而在实际中，建筑师们多采用烟囱、通风塔、天井中庭等形式，为自然通风的利用提供有利的条件，使得建筑物能够具有良好的通风效果。
3.风压和热压共同作用下的自然通风
实际建筑的自然通风是风压和热压共同作用的结果，但其各自的作用是强或弱的。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的影响，风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。因此建筑师要充分考虑各种因素，使风压和热压作用相互补充，密切配合使用，实现建筑物的有效自然通风。
4.机械辅助式自然通风
在一些大型建筑中，由于通风路径长、流动阻力大，仅仅依靠自然风压和热压力来实现自然通风往往是不够的。而对于空气污染和噪声污染比较严重的城市，直接的自然通风还会将室外污浊的空气和噪声带入室内，不利于人体健康。在这种情况下，常常采用一种机械辅助式的自然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道，辅以符合生态思想的空气处理手段（如土壤预冷、预热、深井水换热等），并借助一定的机械方式加速室内通风。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、采用自然通风的的经济效益和环境效益
自然通风是一种广泛采用的技术，用于改造建筑物的热环境并节省空调的能耗。采用自然通风的根本目的是取代（或部分取代）空调和制冷系统。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，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。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。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风。空调所造成的恒温环境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。
四、建筑设计中自然通风的实现及实例分析
传统建筑中自然通风的方法有很多，但在现代建筑设计中，应积极考虑自然通风，注重与地域性建筑的有效结合。这对合理利用自然通风和节能具有现实意义。
1.建筑体型与建筑群的布局的设计
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。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。
2.维护结构开口的设计
建筑物开口的最佳分配，开口的大小，窗户的类型和开启方式，以及窗户与墙壁面积比的合理设计直接影响建筑物中的空气流动和通风效果。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。
3.注重“穿堂风”的组织
穿堂风是自然通风的最佳方式。所谓“穿堂风”，是指风从建筑物迎风侧的进水口吹进房间。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，通风越流畅。此时房屋在通风方向的进深不能太大，否则就会通风不畅。
4.在建筑设计中形成竖井空间，来加速气流流动，实现自然通风
在建筑设计中竖井空间主要形式有：（1）纯开放空间——目前，大量的建筑中设计有中庭，主要是平面过大的建筑出于采光的考虑。从另外一个方面考虑，我们可利用建筑中庭内的热压形成自然通风。由福斯特主持设计的法兰克福商业银行就是一个利用中庭进行自然通风的成功案例。（2）“烟囱”空间，又叫风塔——由垂直竖井和几个风口组成，在房间的排风口末端安装太阳能空气加热器以对从风塔顶部进入的空气产生抽吸作用。该系统类似于风管供风系统。
五、结语
总之，自然通风技术作为一种适合气候的生态技术，应该与太阳能、建筑材料、自然采光、地下降温蓄热、自动控制技术、计算机模拟技术相结合，对实际案例进行分析，进行深入的定量研究。随着观念的不断发展，自然通风作为一种廉价、健康的通风方式将会得到越来越多的应用。
参考文献：
[1]李超.基于住宅建筑设计中自然通风的运用分析[J].建筑工程技术与设计，2017，（20）：743-743，1099.
[2]张宁.建筑设计中自然通风的原理与应用分析[J].中国房地产业，2018，（3）：85.
[3]杨辉.现代住宅建筑设计中自然通风的应用分析[J].城市地理，2018，（4）：194.[4]牛巧云.基于自然风利用的建筑节能设计方式探讨[J].建筑设计管理，2019，36（1）：88-92.
[5]李嘉稳.绿色建筑自然通风的外围护结构设计分析[J].装饰装修天地，2019，（7）：158.
论文作者:徐丽
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第28期
论文发表时间:2019/8/23
标签：自然论文; 建筑论文; 风压论文; 空气论文; 建筑物论文; 压力论文; 建筑设计论文; 《建筑细部》2018年第28期论文;