江门市江海规划建筑设计院有限公司 广东江门 529000
摘要：本文介绍了办公建筑自然通风的改善设计，就建筑设计中如何将自然通风与建筑布局相结合进行协同设计进行了阐述，结合工程实例，对建筑自然通风协同设计技术作相关分析，以期为相关人员作参考。
关键词：自然通风；设计；布局设置
自然通风是建筑项目中极为经济的通风方式，在不消耗能源动力的同时也能得到良好的通风换气量，其经济环保的使用价值被广泛应用于建筑项目中。为了保证建筑自然通风设计最优化，设计师需要结合建筑整体设计，平衡建筑施工各方面，通过协同设计，以达到最好的设计要求，在满足了建筑基本使用功能和美学要求的同时，保证其通风效果最佳，现对此进行探讨分析。
1 改善自然通风常用设计措施
绿色建筑在设计时往往首先通过建筑设计的手法尽可能采用自然通风，应用的促进通风方法从空间体形到构造细部，也有很多，其中最多使用的主要是设置中庭、通风塔、导风构造及开启扇的优化。
1.1 中庭通风
利用中庭的通高空间加强建筑的热压和风压拔风，增加建筑中气流流动，在建筑中部插入了一个可对外通风的空间，相当于减小了建筑的进深，从而改善建筑的自然通风能力，一般对于体量较大的建筑较为适用，因此在公共建筑中是最为常用的改善通风的空间设计手法(图1)。
1.2 通风塔
利用相对开设、无遮挡的通风口增加风压通风，通风塔的设置一般与通风中庭或竖井相结合，在中庭上部设置高出屋面的通风构造，通过提高通风高度来增加热压通风效应，同时利用中庭强化拔风效果。一般通风塔通风口越高热压通风越明显，效果越好(图2)。
1.3 导风构造
导风构造是利用构件、墙体等建筑元素改变通风风路和窗口风压，从而改善内部通风效果的设计措施。当窗口朝向不利于主导风进入时，可通过导风墙、导风板等的设置加以改善；也可利用导风板的设置改变气流在室内的风速分布。导风墙的设置需要与建筑的造型紧密配合，服从建筑整体风格的设计。一般设在建筑底部，与架空、体形内凹、水景等设计相结合，并要配以合理的开启面位置设置；导风板的设置相对灵活，一般设在窗口可开启面附近，所以多与窗扇、窗框相结合，甚至合而为一，直接利用不同开启方式的窗扇导风。
1.4 开窗优化
实际有效的开窗面积越大，对通风越有利。而当可开启面积一定时，开窗的位置、开启的方式则对通风有较大影响。此外，建筑中还需要考虑立面效果、采光效果及整体的节能效果。
2 自然通风的协同设计
通风设计措施不是孤立存在的，每个设计元素都会影响到建筑整体，因此需要与建筑设计、其他技术需求及应用协同考虑。
2.1 建筑空间利用与中庭通风
当建筑进深较大、对流换气困难时，在中部插入中庭，利用中庭的通高空间与天窗拔风，可以有效促进气流流动，带走室内热量。但是中庭的设置同时也会使建筑损失一定的使用面积，同时中庭大小、形状也与整体空间氛围设计紧密相关，因此在设计时需要同时兼顾通风的效果、室内空间氛围的需求及建筑使用面积的经济性，选择合理的中庭面积。
2.1.1 保证通风效果前提下减小中庭面积
例如，生态办公楼进深较大，在建筑两翼的中部各设置了两个拔风中庭。对中庭不同挑高面积对通风的影响进行分析，对比整个3m×3m的柱网空间全部挑空、挑空面积约9m2(图3)和一跨中仅开设U形挑空区域、挑空面积约4m2(图4)的两种中庭模拟的通风效果如表2所示。可以看到中庭面积减小对整体通风效果几乎没有影响。因此最终选择较小挑空面积的U形中庭方案，在保证了通风效果同时，将增加出的楼板面积设置成为休憩共享空间，改变了单一的办公环境，增加了空间多样性，也为员工提供了沟通交流空间。
2.1.2 为保证使用面积减小中庭而辅以通风塔拔风
某大厦进深超过20m，改造设计时增设中庭以拔风改善内部通风。由于本身使用面积较紧张，因此在改造设计时也对不同中庭形状、位置与大小的通风效果与使用面积比较后，最终将中庭设置在进深最大处以将中庭效果最大化，并适当减小中庭通高面积以满足使用面积要求，同时设置高出屋面锯齿形通风塔来增加中庭拔风效果，使室内通风效果也同时得到保证。
2.2 建筑体形和通风塔设置
通风塔高出建筑屋面，并在主导方向上相对开窗，既可以增加内部通风高度以增强热压通风效应，又可以利用对流通风形成风压拔风效应，改善内部通风。一般通风塔高出屋面高度越高，热压通风效果越明显，但高出屋面过高会影响建筑的整体造型，因此需要紧密配合设计选择合理的通风口高度。
2.2.1 通风塔高度兼顾造型需求
某办公管理中心仅有两层，建筑总高不高，为了增强通风效果，在顶部设置高起的通风塔。但由于建筑造型整体扁长、呈较舒展的形态，通风塔高出屋面太高会破坏整体造型，因此对通风塔高出屋面高度与整体造型的关系进行分析。通风塔可开启窗底部距离屋面高度b从0.55～2.15m增加，其通风效果如表3所示。
由表3可以看到:增高顶部通风窗通风口高度对整体通风改善效果不大。经分析:通风塔增高主要加强热压拔风效果，对风压拔风影响不大，而当建筑总高不高时，少量的增高通风塔并不能明显加大上下温度差，因此改善不明显。再结合整体造型考虑建筑立面的视觉效果，最终设计选择高出屋面0.55m的通风塔方案，保持了建筑的整体造型。
2.2.2 通风塔设置考虑周边遮挡关系
在某改造项目中，由于联检大厅被办票厅和业务厅夹在中间，对外的通风窗口很少，因此设置通风塔以改善内部通风效果。但由于屋顶两侧还设置了贵宾厅，对通风塔造成了遮挡。考虑到通风塔设置在建筑中部，不影响建筑整体造型，且在屋顶能够形成屋顶独特的景观，因此根据通风效果需求将通风口高度提升到出屋面3.6m，可增加总体通风量30%以上，辅助通风效果良好(表4)。
因此，在设置通风塔拔风时，出屋面的高度需要综合考虑建筑体形、周边的遮挡关系和通风效果，进行多方位权衡。
2.3 建筑遮阳设置及通风
绿色建筑往往会考虑降低建筑负荷设置外遮阳，特别是窗口遮阳，而外遮阳构件设置在窗口，很容易对通风效果造成影响。这就需要绿色设计综合两者需求，进行统筹安排。
某多功能办公建筑由于位于生态公园的景观主轴上，建筑设计以融入周边环境为原则，将建筑沿景观主轴方向布置，导致建筑整体呈东西向，不利于节能。为减小东西向日晒影响，同时考虑到其二层内部功能以展示为主，需要尽可能避免眩光影响，因此在建筑二层东、西向外墙外设置一层铝板幕墙以遮阳。
考虑到铝板幕墙对二层采光和通风的影响，在对应墙体开窗位置将铝板设置成为穿孔铝板，使光线柔和地进入室内，气流也可以通过。但分析发现，尽管穿孔板可使气流通过，但由于铝板幕墙的存在，内层墙体表面风压差大大减小，从而减弱了通风效果。因此结合遮阳、采光与通风三方面需求分析，最终设计在对应内层墙体开窗处将铝板幕墙设计为穿孔板及开启式幕墙，根据通风和遮阳效果确定开启角度和大小，使遮阳板同时成为导风板，在窗口形成合理的风压差，从而加强对流通风；同时保持铝板幕墙上下端的开放式设计，使气流能够在幕墙内外自由流动，利用遮阳铝板所受辐射热量加热空气，增加热压拔风带动气流快速流动。
通风、遮阳对窗口的设计要求往往是矛盾的，需要在设计时将建筑条件与整体造型相结合，平衡两者需求，通过开窗形式、构件形式的变化，使通风、遮阳协同作用，以实现绿色效应最大化。
2.4 建筑采光及通风开窗形式
建筑采光效果主要与透明部分面积、位置有关，而通风效果则与可开启部分的形式、面积等有关，两者不完全一致，但可以结合在一起相互协调、配合设计，根据采光需求调整开窗形式，往往能取得采光、通风双赢的设计效果。
3 结语
总之，在建筑通风设计中，设计人员应了解通风结构项目设计，根据建筑物的内部结构情况详细设计自然通风系统，在保证最终方案科学性的同时，针对现场施工的反馈，出现问题及时解决，以得到良好的自然通风效果。
参考文献
[1]韦峰.建筑自然通风在设计中的应用[J].河南科技大学学报.2011（05)
[2]王鹏、谭刚.生态建筑中的自然通风[J].世界建筑.2010（04）
论文作者:何永炜
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/24
标签：建筑论文; 中庭论文; 效果论文; 屋面论文; 自然论文; 遮阳论文; 风压论文; 《基层建设》2016年35期论文;