自然通风在生态建筑设计中的应用

自然通风在生态建筑设计中的应用摘要：应用自然通风既有利于节约能源，又有益于改善室内环境，是生态建筑设计中首要考虑的设计要素，本文通过分析常用的自然通风方式，总结出在生态建筑设计能够实现自然通风的有效途径，从而为综合运用节能设计手段实现节能目标提供参考。

关键词：自然通风；生态建筑设计；通风塔

abstract: the application of natural ventilation is advantageous to save energy, and to improve the indoor environment, ecological architecture design is the primary consideration in the design elements, the paper analyzes the common way of natural ventilation, summed up in the ecological architecture design will be able to realize the natural ventilation effective way, and so as to realize the comprehensive use of energy saving design means saving energy goals provide reference.

keywords: natural ventilation; ecological architecture design; ventilation tower

中图分类号：tu2 文献标识码：a文章编号：

1. 自然通风与生态建筑设计

生态建筑是一项以建筑为切入点、以人与环境的和谐发展为目标、以环境质量建设为主要内容的系统工程。其技术策略可概括为五个方面：1)对环境的生态化补偿；2)结构体系的选优；3)外围护

结构的节能；4)室内环境控制；5)能源系统的选择。自然通风在对环境进行生态补偿、节约能源和改善室内环境质量方面都具有重要作用。

筑通风系统含有多种概念：自然风通风、机械通风、混合模式通风等等。其中自然通风系统利用风的物理特性和重力作用促使空气在建筑内流动，它是加强人与自然联系的有效方式，还是建筑生态设计策略的重要方面。自然通风不但能够疏通空气气流、传递热量，为室内提供新鲜空气，创造舒适、健康的室内环境，而且在当今能源危机的背景下风还能够转化为其它能量形式，为人们所使用。所以，合理充分的利用自然通风风是解决当前人类所面临危机的重要途径之一。

建筑的通风通常有以下两个方面要求：（1）在寒冷气候条件下或寒冷季节中，减小空气流动，以避免出现冷空气紊流。（2）在炎热气候条件下或炎热季节中，最大限度促进空气流动，以提供足够的通风来有效地降低室内气温。

2. 常见的自然通风方式

自然通风几乎在所有的建筑中存在和使用。这是因为自然通风最基本的动力来自于风压和热压。但因其通风系统中的作用程度与范围不同，可以将建筑中通风的方式分为以下5种：

2.1利用风压自然通风

当风吹向房屋时，由于气流受到房屋迎风面的阻挡，而使房屋迎风面的空气压力大于大气压力，背风面的空气压力小于大气压

力。这时，房屋外部的空气便从迎风面外墙上的开口进入室内，而室内空气则从背风面的外墙上的开口排出，就形成了全面换气的风压自然通风。

2.2利用热压自然通风

自然通风的另一种机理是利用建筑内部的热压，借助室内空气在垂直方向上的温度压差引导空气的流动，即形成的“烟囱效应”(staekeffeet)。室内空气通常会形成密度分层，温度较低的高密度空气会在底部，形成正压，热空气则在顶部形成负压，压差带动空气由下往上运动，不断将室外新风从底部吸入室内，从而实现室内与室外新鲜空气的转换。

与风压通风相比，热压通风可以不考虑室外主导风向，因为它是利用吸力从各个方向的进风口引进新风。热压通风的潜力与室内外的温差有关，室内外的温差越大，越利于热压通风，空气干爽也有助于减小通风所需的动力，因此，干热气候地区与温和气候地区都具有较好的热压通风潜力。

2.3风压与热压相结合的自然通风

利用风压和热压来进行自然通风往往是互为补充，密不可分的。但热压和风压综合作用下的通风机理还在探索之中，风压和热压什么时候相互减弱还不能完全预知。因此一般来说，建筑进深小的利用风压直接通风；进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。

2.4机械辅助式自然通风

对于一些大型体育馆、展览馆、商业建筑等，由于通风路径(或

管道)较长阻力较大，单纯依靠自然风压、热压往往不足以实现自然通风。而对于空气音污染比较严重的大城市，直接自然通风会将室外污浊的空气和噪音带入室不利于人体健康。以上情况下，常常采用一种机械辅助式自然通风系统，该有一套完整的空气循环通道，辅以符合生态思想的空气处理手段(土壤预冷、深井水换热等)，并借助一定的机械方式来实现室内自然通风。

3. 自然通风技术下生态建筑设计方法

实现自然通风是指通过有目的的开口形成空气的流动。但是自然通风远非开窗这么简单。在现代建筑中，室外气候、建筑方位、建筑间距以及建筑形式与构造，都直接或间接影响自然通风的效果。大量的研究表明可以通过以下途径实现自然通风：

3.1中庭的设计

中庭设计通常采用大面积玻璃维护结构在透射阳光的同时，阻挡来自室内的长波辐射，有效防止了室内热量的外溢，形成温室效应，有利于提高冬季建筑室内温度，降低采暖费用；中庭内外部空气压力差引起室内外空气流动，中庭较高的垂直高度也可以加快气流速度，形成烟囱效应，所产生的良好自然通风在引入室外新鲜空气的同时，加快了室内多余热量的对外排放，降低了室内温湿度，节省了夏季空调费用。

巴克莱卡公司总部（barclaycard hq）是当代英国低能耗生态办公建筑中的优秀作品之一，建筑的中部设有一狭长的，带玻璃天棚的中庭，利用拔风效应为大进深的办公区域提供自然通风。该建