摘要：自然通风设计会影响生态建筑的立面、造型，也受到生态建筑使用空间大小、内部空间划分的制约，同时生态建筑的自然通风设计不仅要追求通风效果，还要兼顾采光、遮阳、安全等各项需求，通过设计整合提升生态建筑室内整体的环境品质。本文主要对建筑自然通风设计进行分析研究。
关键词：建筑；自然通风；设计问题
一、自然通风设计原理
充分利用自然通风调节室内热、湿环境，维持居住的舒适度；其次在设计中强化自然通风特别是夏季夜间通风，带走围护结构及室内过多热量，改善居住热环境；最后采用合理的自然通风策略，提高自然通风效能，以减少能耗设备的使用时间，最终实现建筑的节能目的。自然通风不消耗或消耗很少能源，无废弃物、污染物产生，此外良好的通风设计不仅改善居住舒适度，还提高居住环境的空气品质。通过空气交换，将室外新鲜空气引入室内，同时将室内污气、废气排出，改善室内空气质量，保障居住环境卫生、健康。通过自然环境调节维持良好的室内居住环境，减少能耗设备的使用频率，节约常规能源的消耗，从而减少建筑使用费用。
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。
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（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、自然通风在现代建筑设计中的具体应用分析
随着现代社会环境问题的加重以及自然资源的短缺，自然通风技术有重新提上日程，受到人们的重视。这不仅有利于人们的身心健康，同时也有利于亲近自然，促进自然风在建筑施工中的使用，节约能源，提高自然风的利用率，节约能源。
2.1合理规划住宅朝向
要确定建筑物的朝向，不但要了解当地日照量较多的方向，还要了解当地风的相关特性，包括冬季和夏季主导风的方向、速度以及风的温度。每一个地区有自己风的特点，由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上，因此，在选择建筑物朝向时，应尽量使建筑主立面朝向夏季主导风向，而侧立面对着冬季主导风向；南向是太阳辐射量最多的方向，加之我国大部分地区夏季主导风向都是南或南偏东，故无论从改善夏季自然通风、调节房间热环境，还是从减少冬季、夏季的房间采暖空调负荷的角度来讲，南向都是建筑物朝向最好的选择。而且选择南向这样的朝向也有利于避免东、西晒，两者都可以兼顾。对于那些朝向不够理想的建筑，就应采取有效措施妥善解决上述两方面问题。
2.2合理规划建筑间距
建筑物南北向日照间距较小时，前排建筑遮挡后排建筑，风压小，通风效果差；反之，建筑日照间距较大时，后排建筑的风压较强，自然通风效果愈好。所以在住宅组团设计中，加大部分住宅楼的间距，形成组团绿地，对改善绿地下风侧住宅的自然通风，有较好的效果，同时还能为人们提供良好的休息和交流的场所。同时在条件许可的时候，尽量加大山墙的间距。因为室外气流吹过呈行列式布局的建筑群时，在建筑物的山墙之间将形成一条空气射流。当采用错列式布置方式，可以利用住宅山墙间的空气射流，改善下风方向住宅和自然通风，效果显著。山墙间距的大小，取决于住宅间距。住宅间距越大，山墙的间距也应越大，以便使足够的空气射流能吹到后排住宅上。过小的住宅楼山墙间距，对消防、绿化和道路交通有不利的影响。
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：
由于自然通风具有节能、清洁等优点，所以在新建筑设计当中具有很大的综合效益。科学技术的进步和新材料的不断出现，为我们提供了更广阔的设计理念。建筑设计人员应依据自然规律，在规划设计当中更好的引进自然通风方法，为节能环保做出最大的贡献。
参考文献
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[3]郑志文.自然通风设计在建筑中应用[J].华中建筑，2017（08）：156.
论文作者:张冲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/13
标签：自然论文; 建筑物论文; 建筑论文; 风压论文; 间距论文; 空气论文; 室内论文; 《建筑学研究前沿》2018年第25期论文;