生态建筑中的自然通风设计问题研究

生态建筑中的自然通风设计问题研究

发表时间：2019-08-13T09:14:58.117Z 来源：《中国建筑知识仓库》2019年02期作者：吴凤贤1 王艳红2 [导读] 生态建筑是以当地的生态环境为前提，将建筑学与生态学及其他学科相结合，得到的一种舒适宜居、节能高效的建筑，它是应对全球生态环境恶化，协调经济发展与环境保护的重要举措。生态建筑的设计方法多种多样，其中自然通风的组织设计是生态建筑设计中引起广泛关注的一种技术。风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的，合理利用自然风，不仅有利于节约资源，保护环境，更能

给居住者提供一个清新的居所，有利于人们的身心健引言：

近年来，随着经济的发展与技术的进步，各种新型通风设备进入建筑市场，但日益严峻的能源紧缺与环境污染问题使得节能型绿色建筑物应运而生，自然通风再次进入人们的视野。从动力能源消耗方面来说，自然通风是一种低能耗的通风方式，想要获得良好的自然通风效果，更多的是需要建筑物的智慧巧妙设计，无需大量设备资金投入，不会占据过多建筑空间。自然通风不仅仅能减少通风设备在建筑中的使用，并且在室外空气温度较低时，通风能够降低室内环境温度，从而减少空调设备的使用。从节约能源，减少污染物排放角度考虑，自然通风应当在建筑领域受到大力推广。健康、舒适、智能取代简单的遮风挡雨成为现代人们对居住环境的新要求，越来越多的人们注重生活品质的提升，回归自然，追求人与自然和谐发展成为一种新的生活理念。室内空气有很多污染源，如果没有良好的通风环境，污染物长期积累会危害人体健康，通风换气的主要作用就是排除污浊气体，向室内补充洁净新鲜空气。温度和湿度条件是影响室内人员舒适度的重要因素，并且潮湿温暖的环境有助于细菌的滋生，自然通风能够带走室内多余的热与湿，有效平衡室内温湿度。另外，在利用通风设备对室内进行通风换气时，难免会产生一定的噪声，影响室内声环境品质，自然通风则不存在这样的问题。

1 自然通风的形成原理

1.1 热压作用下的自然通风

热压作用下的自然通风是利用建筑物竖向的压力差进排风。当同一空间内存在两种温度不同的空气时，热空气的密度小，冷空气的密度大，从而形成一种自然的热空气上升冷空气下降的趋势，污浊的热空气上升后，能够通过建筑物上部的孔洞排到室外，室外的新鲜空气就会从底部的进风口进入室内，这样在室内与室外就形成了一个完整的空气流通过程。这种自然通风方式与室内外的温差有关，温差越大，通风作用越明显，同时也与进排风口的高度差有关，高差越大通风的效果越好。

1.2 风压作用下的自然通风

风压作用下的自然通风是利用建筑物迎风面与背风面和侧风面的压力差促进空气流通，当风吹向建筑物时，迎风面流动受阻，动压降低，静压增大，在建筑物的迎风面形成正压区。当空气绕过建筑物到达建筑物的侧面和背面时，由于局部涡流的存在导致背风面和侧风面静压降低，形成负压区。由此，在建筑物的四周形成压力差，实现空气的流通。风压作用下的自然通风比热压作用下的自然通风通风量大，但通风稳定性差，受诸多因素影响，如地方气候、建筑物形状、周围环境等。设计者要根据当地风环境条件和建筑物的实际情况，综合考虑各种因素来设计风压促成的自然通风。

1.3 热压与风压共同作用下的自然通风

往往在实际工程中仅依靠单一的热压或风压促成的自然通风难以获得良好的建筑物整体通风效果。通常在建筑物进深较小的情况中，多用风压进行室内通风，对于进深较大的部位则多用热压通风来达到通风的目的。一般来说热压作用下的自然通风更为稳定，但风压作用时的通风量较大，二者相互补充，共同促成的自然通风效果，并非简单的叠加就能获得，需要综合考虑多种因素进行合理规划设计，否则可能会出现二者通风效果相互减弱的情况。

2 太阳能诱导强化自然通风

单纯的自然通风产生的风量很小，不能满足人们舒适性生活的需求，太阳能诱导强化自然通风，是利用太阳能辐射加大空气流通时所需的温差，将太阳能这一可再生能源转化成动力进行通风，太阳能强化自然通风的建筑结构主要有：太阳能烟囱、特隆布墙和太阳能屋顶。以太阳能烟囱为例，它是一种热压作用下的自然通风设施，具有结构简单，造价低、运行投资成本低等特点。在烟囱上一般都设有太阳能集热器，集热设备能够使烟囱上部的空气温度升高，增大与下部空气的温差，同时利用烟囱的抽吸作用强化自然通风，增加通风量和通风换气次数，在太阳能烟囱设计时应当考虑当地的太阳能辐射强度、日照率等自然条件，注意太阳能烟囱与建筑物整体的外观设计。

3 利用建筑构造实现自然通风的措施

3.1 合理设计窗型

建筑物的开窗尺寸、型式、开启方式以及窗墙面积比等，都对自然通风组织有直接的影响，根据有关专家测定，当开窗宽度为开间宽度的30%～60%时，开窗面积为房间面积的15%～25%时，通风效果最佳。另外，进风口与出风口应错开布置，这样会使气流流径更长，使室内气流均匀，通风效果好。

3.2 合理设计建筑布局

合理的建筑布局是实现自然通风的必要条件。进行建筑布局时应考虑到建筑朝向、各独立建筑的间距以及组成的建筑群的整体布局等。具体地说，在朝向上，应使各单体建筑的纵轴线垂直于建筑所在地区的夏季主导风向，以便进行有效的自然通风。另外，建筑布局时，应尽量采用错列式或斜列式布局，此种布局方法，有利于风斜向导入，风场分布较为合理，通风效果好。同时，若建筑采用自由式布局时，应尽量使低矮的房屋布置在建筑群的夏季主风向上，高大建筑放置在低矮房屋的背面，这样布置，既能抵挡冬季风吹袭，又对夏季风形成了开口状态。

3.3 合理设计楼梯间

在生态建筑设计中，楼梯间常被用作拨风井，利用烟囱效应实现自然通风。在该类建筑中，楼梯间外墙常用玻璃幕墙，玻璃幕墙不仅可以起到装饰作用，使建筑立面更加轻灵、美观，还可使阳光直射入楼梯间，加热其中的空气，空气受热后上升，通过屋面处的排气窗排出，从而起到自然通风的效果。

3.4 合理设计建筑屋顶

建筑物中的屋顶，是组成自然通风设计的重要部位。屋顶不仅可以参与上述通风构造，对建筑进行自然通风，还可以作为独立的一部分，实现对建筑的自然通风。这种独立的屋顶通风构造，一般是在屋顶中设空气间层，由于空气热容远大于建筑材料的热容，所以，空气间层可以起到隔热作用，减少室内外热量的相互影响，另外空气间层还可以在热压及风压的作用下，使气流在间层中流动，将温度较高的间层气体带走，从而实现室内的温度及通风控制。但是屋顶的通风效果因受到多种因素的影响而不稳定。例如目前屋顶通风道多是在屋面防水层上砌筑墩起，在墩起上搁置架空板形成的，这样一来，便会导致空气间层没有定向通风通道，当屋顶进风口不朝向主导风向或主导风向不稳定时，容易形成紊流，影响风速，通风效果就差，另外，檐口遮挡住通风层也会使通风效果大打折扣。结束语：

自然通风是建筑物通风环节的一项绿色低碳设计，在优化建筑物的通风功能，提升人们生活环境品质的同时，其本身所具有的节约能源减少污染的特点符合可持续发展理念。设计者要综合考虑建筑设计中关于自然通风的各种影响因素，规范合理的进行自然通风设计。参考文献：

[1]李汀.生态建筑中的自然通风设计问题研究[J].建材与装饰.2017(42)

[2]郭歌.浅谈生态建筑中的自然通风设计问题[J].商业故事.2018(04)