生态建筑设计原则及其自然通风设计方法

生态建筑设计原则及其自然通风设计方法

【摘要】保护环境已经成为一个时代话题，而生态建筑也势必会成为一个发展趋势，未来的建筑也必须要节能省耗，减少污染，保护自然生态而又适应社会发展。本文首先介绍了生态建筑的设计原则，然后详细谈谈生态建筑的自然通风设计方法。

【关键词】生态建筑；设计原则；自然通风

生态建筑技术更加强调高效、低能耗；高技术、低污染；高附加值、低运行费用；以人为本、舒适健康，为人们创造一种协调、平衡的人工生态环境，提供具有可持续发展的生态技术。生态建筑设计是用生态学的观点从宏观上研究自然环境与人的关系，强调现代城市建筑应该适应自然规律、结合自然。

一、生态建筑的设计原则

1、整体设计原则

尊重自然是生态建筑最基本的内涵，使人的行为与自然环境的发展取得同等地位，与环境建立起一种新的协作关系，是一种与环境共生意识的体现。不应把生态建筑看作一个简单的建筑单体去做设计，而应当在满足业主要求和建筑本身的目的性的前提下将其所在的区域纳入其所在的自然环境、社会环境、经济环境的各个方面，尊重传统文化和地域文化特点，自觉促进技术与人文的有机结合，将各种因素统一考虑，权衡比较，从中选择最优的解答，建立不破坏区域环境、技术运用适当、人性化的居住社区和城市环境。整体设计原则主要体现在对建筑场地的充分考虑，包括对地理环境、场

地气候条件的影响，建筑物朝向、布局，对地形、地势的利用等。

2、高效无污染原则

这个原则有三方面的含义：①运用新材料、新结构、智能建筑体系，尽可能多地降低能耗，减少各种资源和材料的消耗，提高能源利用率。根据建筑所在地区的气候特点，在设计中尽量考虑可再生能源利用，如太阳能、风能、地热等，合理进行建筑设计，减少不可再生资源的损耗和浪费，提倡能源的重复循环使用。②建筑材料的无害化，避免选用含有危害人类身体健康的建筑材料，给自然环境带来危害；尽可能使用可再生的地方建筑材料，结合当地技术以降低建造成本，树立建筑材料蕴藏能量和循环使用的意识。③舒适、健康的室内环境。室内环境因素除使用、心理外，尚应包括温度、湿度、空气、日照、电器设备产生的电磁场等，人的一生有70%的时间是在室内度过，室内环境影响人们的健康、舒适。具体位置远离有害的磁场和辐射源及噪声源，通过通风和供水系统，提供洁净的水和空气，使居室保持适宜的温度、湿度、空气流速，关心使用者，创造高品质的室内环境。

3、灵活、多适原则

这个原则体现在生态建筑中就是建筑应具有足够的弹性，以适应未来的发展，采用适应变化的设计策略，避免建筑过早废弃，使其能够得到再次利用或多次利用，节省建造新建筑所需的重复建设费用。完善建筑空间使用的灵活性，减小建筑体量，将建设所需的资源降至最少，这就体现在对建筑结构、建筑设备等灵活性的要求上。

强调节约能源，设计中使能源使用集约化。运用建筑热工原理节约能源，利用高技术营造低能耗的环境，结合气候进行设计。充分利用自然通风，运用新材料、新技术、新结构体系，合理利用气候和阳光等自然能源因素，降低建筑能耗。气候、技术、文化、场地是构成建筑的必要组成部分，我们必须把环境意识贯穿到整个设计过程中去。生态建筑的设计原则，应满足在整个建筑生命周期内的基本目标：尽可能地减少能源资源的消耗，把对环境的污染降到最低，保护生态自然环境、创造健康舒适的室内环境，使建筑生态和经济取得平衡。

总之，生态建筑的设计原则必须充分体现人类与自然界的和谐，“既满足当地人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成破坏”。

二、生态建筑的通风设计

人们在建造房屋时都采用各种措施，进行自然通风。随着建筑功能的多样化、建筑空间需求扩大，自然通风越来越难以满足各种建筑空间的通风换气的要求。近年来人们对空调的过分依赖和不加限制的滥用，产生了种种弊端，这与节约能源、保护环境与可持续发展是相违背的。自然通风具有双重生态效果。另外，与外界空气接触也是人们对大自然的一种正常的生理和心理需要。自然通风作为满足人体健康和舒适的一个必备要求，成为生态建筑师在设计中的首要目标。

1、自然通风的原理

自然通风是利用建筑物内外由于空气温度差引起的热压或风力

造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气。自然通风不同于机械通风，不能通过主动式的机械设备来产生气流，而需要在建筑中采取特殊的处理手法来被动式地造成自然通风的效果。

人们对自然通风的利用已经不同于以前开窗、开门通风，而是综合利用室内外条件来实现。如根据建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候、室内热源等，来组织和诱导自然通风。在建筑构造上，通过中庭、双层幕墙、风塔、门窗、屋顶等构件的优化设计，来实现良好的自然通风效果。

2、自然通风设计方法

在进行建筑设计时，建筑的布局应根据风向来考虑，建筑要选择适宜的朝向和布局，其朝向应与当地夏季主导风向保持一定的角度，这样更有利于自然通风。建筑平面进深不宜过大，有利于穿堂风的形成。建筑平面和洞口的位置和面积，为了引风入室，争取穿堂风，要从平面、剖面及建筑细部来考虑，尽可能把门窗布置在一条直线上，以减少气流阻力，通风顺畅；内外围护构件要尽量通透，开口面积应大、减少开口边缘的阻力。在不同季节、不同风速、风向的情况下，由于自然风变化幅度较大，建筑还应采取不同的措施，如洞口构造形式、可调节百叶窗等来调节室内气流状况，保证自然通风的效果。

建筑设计过程中应充分利用自然通风，其效果与建筑构件（如窗、门、墙体等）有着密切关系。大多数情况下，自然通风以窗户来充

当风口，窗户的形式、面积大小及安装位置影响通风效率、室内气流组织和室内热舒适。窗户的通风系数随着开口面积、窗户类型和室内外温差的变化而变化。除了普通的窗户外，国外的建筑师在生态建筑实践中，发展了一些有助于自然通风的建筑构造措施，包括双层玻璃幕墙、风帽等。

在欧洲，采用玻璃幕墙的建筑很流行，为减少夏季空调的冷负荷，需要遮阳设备，外遮阳设备投资大且影响美观，于是发展了双层玻璃幕墙。采用双层玻璃幕墙作围护结构，双层玻璃之间留有一定宽度的通风道并设有可调节角度的百叶。在冬季，关闭进、排风口，减少风速，利用双层玻璃间层形成附加阳光温室，贮存热量，提高建筑围护结构表面温度；在夏季，打开上下进风口，通风道内的空气被加热，利用烟囱效应在问层内形成自然通风。风帽是利用风力或温度差造成的正压或负压，加强进、排风能力的一种装置。风帽是自然进、排风系统的入口或出口，可以安装在需要局部通风的地方，也可以安装在屋顶上，促进全面进、排风。根据进、排风的不同，风帽分为进风型和排风型。进风型风帽：主要利用导向器的导风原理制成。排风型风帽：在外界风压的作用下，风帽本身产生负压，从空间内部向外排风。风帽以其灵活的进排风方式、独特的造型在建筑的自然通风设计中获得了较多的应用。

我们在进行生态建筑设计时，应对建筑的自然通风给予足够的重视，由于建筑所处地区气候不同，建筑朝向、形式、条件的不同，周边环境会影响甚至会彻底改变风向、风速，建筑周围树木布置种