关于建筑自然通风设计的思考

本文作者结合实际工作经验，介绍了在建筑设计中实现自然通风的几种技术，探讨了建筑布局、建筑平面、建筑剖面与建筑构件在实现建筑自然通风中的作用与方法。

建筑通风节能设计具有多方面的优势，既能满足现代建筑施工的需要，也能减少能量消耗，以实现更大的经济效益。随着建筑行业的不断发展，节能降耗得到了各方面的高度关注。为了保证项目施工的有序进行，设计人员必须收集各方面的资料，以指导节能设计工作。在建筑通风节能设计中，首先应分析传统的通风系统存在的不足，了解节能设计的各类优点，然后再根据建筑物的内部结构情况详细设计自然通风系统，以保证最终方案的科学性。

1、应用自然通风需考虑的因素

1.1室内得热量

应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低，通过室内空气的通风换气，将室外风引入室内，降低室内空气的温度。对于完全依靠自然通风系统进行降温的建筑，其使用效果则取决于很多因素，建筑的得热量是其中的一个重要因素，得热量越大，通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。

1.2室内空气湿度

应用自然通风对降低室内空气温度效果明显，但对调节或控制室内空气的湿度，效果甚微。因此，自然通风措施一般不能在非常潮湿的地区使用。但对于室外环境中空气温、湿度比较温和适宜的地区（如英国），该技术被广泛应用而且非常成熟。

1.3环境噪音和空气污染物

根据目前的一些标准要求，采用自然通风的建筑，其建筑外的噪音不应该超过70dB。同时，自然通风进风口的室外空气质量应该满足有关卫生要求。可是如今在一些大中型城市，自然通风环境噪音水平和空气污染物浓度是目前城市环境治理中的难点，从而成为自然通风技术在城市建筑中应用的主要障碍。

2、设计方法

2.1总体规划中的通风设计

间距与通风的关系如下：为使建筑群每一幢房屋都能较好地获得自然通风，建筑物宜与主导风向呈30b-45b角，并采用前后错列、斜列、前低后高、前疏后密等布局措施，使整个建筑群都受益。建筑物的间距、屋顶坡度都对风向和漩涡风的产生及正负风压值的大小有着直接的影响。建筑物越长、越高，进深越小，其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利。建筑的迎风面产生正压，侧面产生负压，背面产生涡流，有气压差存在就会产生空气流动，根据地区的主导风向设计合理的间距，为建筑组织良好的自然通风提供了可行性。

2.2开口的设计

自然通风通过建筑物的开口流入或者流出，则建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的形式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。

a.开口的大小存在一个优化组合的问题。房间开口尺寸的大小，直接影响着风速和进气量，开口大，则气流场较大。缩小开口面积，流速虽然相对增加，但气流场缩小。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3-2/3，开口面积为地板面积的15%-20%时，通风效率最佳。

b.开口的开启方式应灵活。在气流穿过一个空间时要提供尽可能多的灵活性，特别要确保热空气在房间顶部时可以放出去，又能把新鲜空气从底部引进来，这样就会因该空间内的热量的分层作用给室内空气流动提供动力。气流的方向可以通过对中悬窗、竖转窗及平开窗窗扇角度的改变来调节。c.开口的相对位置也会直接影响气流路线。建议将进风口设置于地面上方1m～2m处，可以确保气流经过使用者头部区域。还可以通过固定在墙体上的构件或窗户上的百叶来控制气流的强度和流场分布。

3、建筑设计与自然通风

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4新技术手段的运用

随着节能环保技术的大力推广和发展，一些利用自然通风的新技术手段也逐渐被建筑师所采用。其中，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。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。

结束语

随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外，因此，必须从可持续发展的战略出发，使建筑尽可能少地消耗不可再生资源，降低对外界环境的污染，并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。通风系统是建筑中的重要组成部分，做好建筑通风系统的节能设计，是设计人员需要积极思考的问题。