建筑设计中自然通风与采光问题思考黄平

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建筑设计中自然通风与采光问题思考黄平
发布时间:2023-05-29T15:47:48.427Z 来源:《中国建设信息化》2023年6期作者:黄平[导读] 在新时代背景下注重建筑行业的绿色化、节能化发展,积极探索和研究低碳理念下建筑设计策略,进而推动建筑行业的可持续发展。

自然通风和采光设计是绿色建筑设计中非常重要的部分,如何利用自然通风与采光来提高居住质量和减少碳排放是当前重要的课题。

本文对建筑自然通风及采光设计问题进行了分析。

湖南省第五工程有限公司湖南株洲 412000摘要:在新时代背景下注重建筑行业的绿色化、节能化发展,积极探索和研究低碳理念下建筑设计策略,进而推动建筑行业的可持续发展。

自然通风和采光设计是绿色建筑设计中非常重要的部分,如何利用自然通风与采光来提高居住质量和减少碳排放是当前重要的课题。

本文对建筑自然通风及采光设计问题进行了分析。

关键词:绿色建筑;采光设计;自然通风;
前言:
随着可持续发展战略的提出和贯彻落实,人们对于绿色节能化的生活方式有了更多关注。

绿色建筑的主要目的是通过采用环保、节能、可持续的设计理念和技术,降低能源和资源的消耗,减少建筑对环境的影响。

而自然通风和采光设计则具有直接降低能源消耗、改善室内环境和提高建筑可持续性的效果。

因而需要采取科学、有效的方式,对建筑自然通风、采光进行设计,实现节能、健康、舒适以及可持续的效果,满足建筑有效利用自然资源的要求,同时也有助于实现可持续发展的目标。

1、自然通风与采光技术的发展与影响因素1.1自然通风技术的发展与影响因素建筑自然通风是一种利用自然气流通过建筑构件自然地传递和处理空气的方式。

在人们还没有机械通风技术的时代,建筑通风只能依赖于自然现象。

古代时期,不同文明发明了一系列利用自然通风的系统,如古罗马的径向对称的“扇形”建筑布局、古代中国的庭院和凉亭等,这些设计使得空气能够更加自然地流动,提供了基本的自然通风效果。

中世纪时期,人们发现一些建筑,在特定的位置和方向下,会产生中心对外围的下沉气流,这种现象被称为楼梯堆风效应,被广泛运用周围的建筑布局。

到了20世纪五六十年代,随着计算机技术的不断提高,人们开始在数字模拟上进行研究,创造性地采用计算流体力学和建筑节能技术来推动自然通风技术的持续进步。

如今,随着绿色建筑理念的逐渐普及,建筑自然通风模式得到了广泛的推广和应用。

建筑技术和系统设计得到了不断的发展,特别是数字化技术、模拟分析软件和智能调控系统的出现,为自然通风设计的实施和实验提供了更多的可能性。

现代建筑自然通风设计通常考虑到建筑朝向、建筑内部气流流动、窗户的开口大小、所处地理区域、环境和气候条件等影响因素,将自然通风系统与建筑的其它系统紧密结合,从而实现对建筑内部气体温度、湿度和空气质量等参数的有效控制和调节。

此外,随着节能环保的理念不断深入人心,建筑自然通风的发展趋势也日益明显。

建筑自然通风在未来的发展中将更加积极地与技术结合、更加环保和智能化,以满足人们对高质量、舒适、环保、经济型和健康建筑环境的需求。

1.2采光技术的发展与影响因素建筑采光设计以提高建筑室内采光质量为目标,随着建筑和光学技术的发展而不断进化。

早期的建筑设计主要依赖大面积的窗户和采光井来增加采光的质量。

20世纪初,随着电灯和照明技术的出现,建筑采光设计迎来了新的发展征程。

为了更好地利用自然光照明,人们开始研究在建筑中采用透明材料和玻璃幕墙的设计,通过可控的光线过滤、反射和透射来实现光线的能量和方向的控制。

20世纪五六十年代,计算机技术的发展在建筑采光设计方面也起到了重要的推动作用。

计算机可以模拟和预测建筑内部的光线和阴影分布,从而更加科学合理地确定设计中的采光和遮阳布局。

21世纪以来,建筑采光的设计受到了越来越多的关注,尤其是在可持续建筑设计和节能计划中。

随着太阳能光伏发电和智能控制系统的出现,绿色建筑采光设计更为人所知,如光管天窗、液晶玻璃、光纤缆和反光的屋顶,对于被动式冷却和照明,以及用于运行电力系统的太阳能和光伏发电带来了更大的贡献。

建筑采光设计是建筑设计过程中非常关键的一个环节。

在考虑到建筑朝向、环境、窗户位置和大小、室内功能需求等对采光设计影响因素的基础上,合理设计采光系统可以大幅提高建筑的舒适性、经济性和实用性。

2、建筑自然通风与采光设计要点2.1建筑朝向与景观
利用建筑朝向和周围环境来增加自然通风和采光效果可以提高建筑物的舒适度,同时提高建筑物能效。

根据建筑物所处的纬度和经度,优选房屋朝向来提高通风和采光效果。

一般而言,南向朝阳是最佳朝向,因为可以最大化利用太阳辐射,提高采光效果。

但在炎热的地区,如果只依靠南向朝阳,可能会导致室内过热,因此需要在合适的位置安装遮阳设施以平衡采光和通风效果。

在实际设计时,应采取适当的方式,调整风的射入角,确保其摄入到风影区间外,应针对区域气候特点,结合所在地理位置,通过一定的计算,确定出最佳的建筑朝向。

对于季节性风向、区域风环境气候较为明显的区域,可将建筑朝向选择作为注重考虑的因素。

同时,建筑物周围的景观可以影响自然通风和采光效果,利用周围的景观来进行优化设计。

例如,在高楼林立的城市中,可以选择建筑物顶部设计开放空间,增加室外空气的流通性,从而提高自然通风的效果。

在建筑物周围种植树木或篱笆也可以增加空气流通性和遮阳效果,减少室内温度的变化,降低温度消耗,提高建筑物的舒适度。

利用地形和周围环境,设计合适的花园、室外休息区、天井和庭院等,使自然气流和阳光充分进入建筑中,创造出舒适宜人的环境。

因此,在设计建筑物时需要充分考虑周边环境,并根据实际需要进行调整。

2.2建筑方案布局
现代住宅建筑设计中的自然通风受到建筑的布局和建筑周围的建筑密度影响,所以要合理布局建筑整体。

首先要从建筑的整体地理环境出发,考虑建筑的当地气候,收集、分析当地气象参数,了解建筑结构用途并进行全面性分析,结合区域内风向特点,优化建筑布局,利用外部环境,减少自然光在传输过程中的损耗,增加自然通风效果。

在建筑物布局时,可以预留出通风道路,使空气能够自由流动。

在通风道路的上风侧,可以通过设置常规窗户或是通风窗,让新鲜空气流入建筑物。

在下风侧,则需要设置排风窗口或排风通道,让排出的空气自然地流出。

在建筑物局部跨度较小的情况下,可以采用散布式布局。

这种布局可以通过相邻建筑物的布置实现通风和采光的互换,促进自然通风。

在建筑物的布局中,增加庭院和天井也可以改善采光和通风的效果。

庭院和天井可以增大建筑可净长度,使得空气和光线可以更自由地进入建筑物中。

建筑物采用要塞式建筑设计,可以进行自然通风和采光的布局。

这种布局通常采用一个中央庭院,中央庭院会收集空气和光线,并分散到周围的房间,从而独立地形成通风和采光效果。

所以建筑设计要进行统筹考虑,对建筑布局进行合理把控,便可为建筑带来更好的自然通风和采光效果,提高建筑物的舒适度和能效,达成绿色建筑的目标。

2.3窗户与遮阳设计
窗户设计直接影响自然通风和采光的效果。

设计师可以通过选择积极通风的窗户类型和窗户位置,来引入自然气流和阳光。

大窗户的设计,可以增加自然光线进入室内的能力,同时形成空气流动。

窗户设置在建筑物墙面的对角线上,它们可以减轻侵入的风力,并且形成了进风和排风的通道,窗户对向设计可以形成有效的穿堂风。

天窗形式的窗户设计,可以使自然光线进入建筑物,并与传统的窗户设计结合起来,实现有效的通风效果。

天窗还可以为建筑物提供优质的自然采光,并且可以减轻室内空气的污染,从而提高室内空气质量。

箭形窗户是一种现代的建筑设计方式,可以减轻通风时进入的风量,并且使空气流动更为均匀。

通过改变窗户的大小、位置和形状,可以调整室内的光线强度、光线的进入方向和散射程度等。

此外,适当选择各种特殊的玻璃材质和涂层来实现光线的过滤、透射和反射,可获得符合实际使用和设计预期的效果。

阳光通过窗户直射入建筑室内,夏季和冬季阳光有很大的差别,需要针对性地采取遮阳措施。

在夏季可以采用比例适当的帘子、百叶窗、遮阳板等措施,防止过度的阳光直射;在冬季,可以通过低的太阳角度来利用阳光,达到保暖的效果。

可以有效地提升建筑的能源效率,从而帮助建筑实现更低的碳排放。

2.4现代技术的应用
现代技术在自然通风和采光设计中扮演着越来越重要的角色。

一方面,随着计算机技术的不断提高,建筑自然通风和采光设计有了更多更加准确的模拟和分析工具,例如采用建筑信息模型(BIM)技术的模拟软件,以及计算流体力学(CFD)软件等,这些工具可以帮助设计师更好地模拟和评估建筑的采光效果,并作出优化的设计方案。

另一方面,新技术的出现也为建筑采光设计带来了更多的选择。

例如,室内自然通风管理系统可以结合室外气象条件和室内需求,及时自动调节室内空气流通,实现自然通风效果,减少空调的使用。

现代智能窗户控制系统和智能遮阳百叶技术可以根据时间、室内空气质量以及气象和光照条件自动开启和关闭窗户和遮阳百叶,以实现合理的利用和调节自然通风和采光效果。

太阳能建筑自然通风和照明系统中,太阳能光管技术可以在建筑物内自然地引导阳光和空气流动。

太阳能所提供的能源,可以用于提升自然通风措施的效果,还可以用于照明,使建筑物更加高效地使用天然能源,同时还可以收集阳光的能量,并将其转化为电能用于建筑的供电,从而实现更加可持续的建筑。

采用仿生学的设计理念可以实现更自然的通风和采光设计。

利用仿生策略,建筑物的表面也能制造出更多的纵向气流,并形成优势的通风和采光效果。

新技术的应用可以进一步提高建筑自然通风和采光的效果,实现更加可持续、健康舒适的室内和室外环境。

3、结语
伴随着建筑行业的高速发展,人类对于舒适性和健康的需求的不断提高,同时对于节能环保工作和可持续发展程度的重视也越来越高。

因此,从影响自然通风与采光的因素出发,根据建筑自身特点,结合环境具体情况,对建筑的采光、通风等因素进行科学、合理的规划设计,坚持以实用和经济的原则,逐渐发展出一套成熟的、多元化的解决方案,营造绿色、健康、节能、环保的生存环境,以满足建筑业不断发展的需要。

参考文献:
[1]吴书昊.关于自然通风在现代建筑设计中的应用[J].智能城市,2019(05):37-38.
[2]廖江川.绿色建筑设计理念在建筑工程设计中的融合应用[J].四川建筑,2022(02):60-61.。

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