摘要：自古以来，自然通风在建筑中作为防热、防湿的主要措施，被广泛的用到世界各地的许多的建筑中。我们常会看到在传统的民居中都有这样一种做法，即建筑物外都会设置较大的窗户，墙体设置的也非常的轻便，建筑通常不是在地面上直接建起等等，很显然这些措施的目的都是一样的，为了躲避气候的不利因素，利用自然通风换取更舒适的生活环境。通过分析这些现象，我们可以发现广大的群众对于自然通风工艺的运用意识。本文进一步分析了生态建筑中的自然通风设计问题，以供同仁参考借鉴。
关键词：生态建筑；自然通风；设计
一、自然通风设计原理
1.1运用风压实现建筑物的自然通风
人们对于风压的定义，一般是在空气的流动时受到障碍物阻挡，进而产生一定的静压。假设空气向建筑物的方向流动，受到阻碍后就会增强风面的静压，形成正压区，之后空气迎建筑物向上产生偏转，绕过建筑物，进而产生气流漩涡，使静压得到降低而产生负压差。简单来说，就是在空气流向建筑物时，在建筑物的背风面与迎风面产生一定压力差，利用压力差形成对室内自然通风的实现。而利用风压实现建筑物的自然通风设计，则需要建筑设计师考虑到风向、建筑物形状、建筑物与风之间的夹角、建筑物的布局情况等方面。
1.2运用热压实现建筑物自然通风
运用热压实现自然通风是根据两种效应原理：一是烟囱效应；二是漏斗效应。首先是烟囱效应，即建筑物内设置烟囱，是使室内的雾状气体（烟）向室外排出，使室内空气的质量得到提高。通过热压实现自然通风就是按照这一原理，这主要是室内空气的不同密度，空气热涨冷缩，热空气会往上升而冷空气则下降，形成空气流动，达到自然通风。热压主要作用于烟囱出风口与进风口的高度差，烟囱的进出口高度差与室内外的温度差不断增大，热压的自然通风效果就会更加显著。另一种是漏斗效应，这主要是依据热力学的第二定律的原理，利用漏斗效应促进热空气上升，冷空气下降，使热量的扩散的效果最大化。
1.3风压与热压相结合实现建筑物自然通风
利用风压与热压作用的互相结合来达到建筑物自然通风的实现（图1、2），此种方式是在实际的建筑设计中的最佳选择。一般来说，由于热压实现的条件不难达到，而风压却要依据很多不定性因素条件，如：地方风的出现、大气环流的出现等才能实现作用进行自然通风，因此热压的作用相对风压来说较为稳定。利用风压与热压作用的互相结合，则要注意风向与热空气流向的一致，否则，不但不会使自然通风效果达到最佳，而且会削弱对建筑物自然通风的效果。要利用风压与热压作用的互相结合来达到建筑物自然通风的实现，这就需要建筑设计师进行综合考虑。
（图1）风压作用下的自然通风 （图2）热压作用下的自然通风
二、生态建筑中的自然通风设计需注意的问题
2.1新技术手段的运用
双层玻璃幕墙是近年来低能耗建筑所广泛采用的新兴技术。双层幕墙与传统幕墙相比，其最大特点是，两层玻璃幕之间留有一定宽度的通风换气层，该换气层上下贯通，并在底部和顶部设有通风百叶（图3）。在夏季，当换气层内的空气被加热时，热空气向上流动，从顶部的百叶排出。同时，外界温度较低的空气从底部的百叶被吸入，形成换气层内的自然通风，以达到自然冷却的效果。而在冬季，上下两端的百叶通过调节进风量，保持换气层内的热量，从而降低室内热量损耗。除此之外，诸如设置太阳能风塔，利用烟囱效应进行自然通风的手段也不失为对传统拔风井的创新。
2.2建筑的布局考量
建筑师在考虑利用自然通风进行设计时，首先应判读当地的风玫瑰，以了解常年的风力分布，并据此在总图上进行适宜的布置。其基本原则是尽量使建筑的朝向与夏季主导风互成垂直的关系，然而需要注意的是，这种情况下布置的建筑，其背风面会形成较大的漩涡区，对处于靠后建筑的通风会有不利影响。所以，在总图设计中，应结合实际情况，对建筑单体的面宽，高度，间距等指标进行分析，以合适的布局和体量获得最佳的整体自然通风效果。其次是对项目用地的环境分析，如地势是否有高差，其高差是处于迎风面还是背风面，地表是否有显著的障碍物等因素都是需要纳入考虑的范畴。对环境分析的结果是建筑设计的基本依据，建筑师可通过采取竖向设计，景观设计以及单体设计等方面，减弱不利因素，为实现自然通风改善条件。
（图3）通风节能环保幕墙的双层结构体系采用双层玻璃
2.3建筑内部空间的布置
消费者在选购住宅时，多倾向于选择南北通透的板式建筑，其优势正是因为板式建筑进深较小，利于采光和通风。而且如果与之对应的平面布局规整、通透，建筑内部空气流动的阻力就越小，通风也就越流畅，易形成所谓的“穿堂风”。反之，虽然同为板式建筑，内廊式的公寓或酒店，因其平面的隔断，通风效果就明显不如住宅。而对于进深较大，利用风压通风有困难的建筑，可通过设置采光中庭等开放式竖向空间，利用热压通风的原理，促进室内空气循环。此外，还可通过拔风井和无动力排气风帽，借助外部风力对风帽作用时产生的吸力，从室内抽取空气向外排风。
2.4建筑外墙的开口
建筑外围结构的开口可直接影响和控制自然通风的效果，其开口的位置，尺寸及朝向可通过具体分析进行优化。根据相关实验表明，当出风口面积大于进风口面积 10% 左右时，室内风速可达到最佳的状态。不同方位的开口位置决定着室内空气流动的路线，进风口与出风口之间的高差，可改变气流在室内流动的方向，在风力较弱时也可促进室内通风。另一方面，开口的形式也是影响通风的一个重要因素。目前大量的公共建筑如办公楼，酒店等，均采用玻璃幕墙系统作为外部围护结构，出于安全及防雨的考虑，玻璃幕墙的开窗往往采用只能开启一定角度的下悬窗。但这种开窗方式极大的影响了自然通风效果，使外部风力难以进入室内，从而进一步的增加了建筑对机械通风的依赖。相比之下，平开窗一般可较好的引入风力，而通风百叶在引入风力的同时，还可对风力引入的角度进行控制，以获取更好的效果。
结束语：
众所周知，通风是所有建筑的基础功效，是一个非常久远并且当今高度关注的问题。减少建筑对能源的使用，确保其能够和环境有效地协调，成为了符合其基本功效之后的最主要的追求。在当今的设计里，不但重视其自然通风工艺，最主要的是看中把这个传统的手段和所处地区的气候特征等多种要素融汇到一起进行分析，得到多层面的，综合的建筑工艺。总之，自然通风技术作为一种生态技术，相信随着生态、可持续发展理念的不断发展，自然通风这种廉价、健康的通风方式将会越来越多地被利用到建筑设计中去。
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论文作者:惠小峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/25
标签：自然论文; 建筑论文; 建筑物论文; 风压论文; 风力论文; 空气论文; 效果论文; 《基层建设》2018年第35期论文;