谈建筑中自然通风技术的作用原理

［ 要】自然通 风是 当今建筑 普遍采 取的一项改革建筑 热环境 、节 约空调能耗 的技术 ，采用 自然通风方 式的根本 目的就是取 代 （ 摘 或部分 取代 ）空调制冷系统。 ［ 关键词】自然通风 机理 设计 中图分类号：Ｔ Ｕ 文献标 识码：Ａ 文章编 号：１ ０ － １ ｘ ２ ０ ） ａ 一 ０ － ９ ９ （ ０ ８ ９（） ０ １ ０１ ０ ４ ５
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致 ；然而 对 于建 筑 群体 ， 若风 沿着 法 线 吹 向建筑 ，会在 背风 面 形成 很大 的漩 涡区 ，对后排 建筑 的通 风 不利 。在 建筑设 计中要综合 考虑这 两方面 的利弊 ，根据 风 向投射 角 （ 向与 房屋外 墙面法 线的 风 夹角 ）对室 内风速 的影响来 决定合 理的建筑 间距 ， 同时也可 以结合 建筑群体布局的改变 以达到缩 小间距 的 目的。由于前幢建筑对 后幢建 筑通风的影响，因此在单体设计中还应该 结合 总体的情 况对建筑 的体 型 ，包 括 高度 、进 深 、面 宽 乃 至 形状 等 实 行 一 定 的控 制 。 ３ ２维 护结构 开口的设计 ． 建筑 物开 口的优化 配置 以及 开 口的尺 寸、窗户 的型式 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 。开 口的相对 位置对 气流 路线起着 决定 作用 。进 风 口 与 出风 口宜相 对错 开布置 ，这样可 以使气 流在 室 内改变 方 向，使室 内气流更均匀 ，通风效 果更好 。
３ 、建 筑 设 计 中 自然 通 风 的 实 现 及 实 例 分 析 ３１ ． 建筑体型与建筑群的布局的设计 建筑 群的布局对 自 通风 的影响效果 很大 。考 虑单体 建筑得 热 然
与防止太阳过度辐射的同时，应该尽 量使建筑 的法线 与夏季主导风 向
３．３ 注 重 “穿 堂 风 ” 的 组 织 “ 穿堂风 ”是 自然通风 中效果最好的方式。所 谓 “ 穿堂风”是指风 从建筑迎风面的进风 口吹人 室内，穿过房间，从背风面 的出风 口流出。 显然进风 口和出风 口之间的风压差越大 ，房屋 内部空气流动阻力越小， 通风越流畅。 ３ ４在建筑设计 中形成竖井空间，来加速气流流动，实现自然通风 ． 在建筑设计中竖井空 间主要形式有 ： １ 纯开放空间一 目前，大量 （） 的建筑 中设计有 中庭 ，主要 是平面过大的建筑 出于采光的考虑 。从另 外一个方面考虑，我们可利用建筑中庭 内的热压形成 自然通风。２“ （） 烟 囱 ”空 间 ，又 叫 风 塔 一 由垂 直 竖 井 和 几 个 风 口组 成 ，在 房 间 的 排 风 口 末端安装太 阳能空气加热器 以对 从风塔顶 部进入的空气产 生抽 吸作用， 该系统类似于风管供风 系统。 ３ ５屋 顶 的 自然 通 风 ． 通风 隔热屋面通常有 以下两种方 式：１ 在结构层上部设置架 空隔 ） 热层 。这 种做法 把通风 层设 置在屋面 结构层 上 ，利用 中间的空气 间 层 带走热 量 ，达 到屋面 降温 的 目的 ，另 外架空 板还保 护 了屋 面防水 层 。２） 利用 坡屋 顶 自身结 构 ，在结 构层 中间 设置通 风隔 热层 ，也 可得 到较好 的隔 热效 果 。 ３ ６双层玻璃幕 墙维 护结构 ． 双层 （ 或三 层 ）幕墙是 当今生 态建筑 中所 普遍采用 的一项先 进 技 术 ，被 誉 为 “ 呼 吸 的 皮 肤 ” 会 ，它 由 内 外 两 道 幕 墙 组 成 。其 通风原理是在两层玻璃幕墙 之间留一个空腔 ，空腔 的两 端有 可以控 制 的进风 口和 出风 口。在冬季 ，关闭进 出风 口，双层玻璃之 间形成 一个 “ 阳光温室 ” ，提高围护结构表面 的温度 ；夏季 ，打开进 出风 口，利用 “ 囱效应 在 空腔 内部实现 自然 通风 ，使 玻璃 之间 的热 空气 不断的 烟 被排走 ，达到 降温 的 目的。为了更 好地实现隔热 ，通 道 内一般设置有 可 调 节 的深 色 百 叶 。 ３ ７太 阳 能强 化 自然通 风 ． 太阳能强化 自然通风 ，充分利用了太阳能这一可持续能源转化为 动力进行通风 。太阳能强化 自然通风 的建筑结构 主要有 ：屋面太阳能 烟囱、Ｔ ｏ ｂ 墙和太阳能空气集热 器。以上三种结构可 以单独设置来 ｒ ｍｅ 强 化 通 风 ， 但 是 ， 为 了在 夏 季 达 到 更 好 的冷 却 效 果 ，通 常将 这 些做 法 与其他 建筑结 构组合成 一个有 组织 的 自然通 风系统 。 ４、 结 语 通风 是建筑 的最基 本功 能之一 ，是一个 古老 而常新 的话题 。降 低建筑 能耗， 使建筑 的人 工环境与 自然环境达到动态 的平衡， 是建筑 将 在 满足 了基 本的使用 功能和 美学要求 后应追 求的更 高 目标 。 我们现在的建筑设计 中，尤其是一些建筑 的更新如新 民居的设计， 不仅要关注 自然通风技术 ，更要注 意把这 一传统的技术与当地的地理 气候特征和气候因素等相结合 ，提 出多层 次的、全面的、适宜的建筑 技术 ，体现 “ 气候决定 建筑 ”设计理念 。
有利于减少能耗 、降低污染 ，符合可持续发展的思想 。二是可 以提供
新鲜、清洁的 自然空气 （ 新风 ） ，有利于人的生理和心理健康。室 内空 气品质 的低劣在很大程度上是 由于缺少充足的新风 。空调所造成的恒 温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种 “ 空调病 ” 。而 自然通风可 以 排除室内污浊的空气 ，同时还有利于满足人和大 自然交往的心理需求 。
长久 以来，自然通风做 为一项传统的建筑防热技术 ，在世 界各地 的传统民居 中，得到 了广泛的应用。 自然通风是一种具有很大潜 力的 通风方式，是人类历史上长期赖 以调节室 内环境的原始手段 。 空调 的产 生 ，使人们 可 以主 动地控 制居住环境 ，而不 是象 以往 样被动地适应 自然；空调的大量使用，使人们渐渐 淡化 了对 自然通 风的应用 。而在空调技术 得以普及 的今天 ，迫于节约 能源 、保持 良好 的室内空气品质 的双重压力下 ，全球 的科学家不得不重新审视 自然通 风这一传统技术 。在这样 的背景下 ，把 自然通风这种传统建筑生态技 术 重新 引回现代 建筑 中，有着 比以往更 为重 要的 意义 。 １、 自然 通 风 的 理 论 机 理 通 常 意 义 上 的 自然 通 风 指 的 是 通 过 有 目 的 的 开 口 ， 产 生 空气 流 动 。这种流 动直接受建筑 外表 面的压力分布和不 同开 口特 点的影 响。 １ １风 压 作 用 下 的 自 然 通 风 ． 风的形成是 由于大气 中的压力差。如果风在通道上遇 到了障碍物， 如树和建筑物 ，就会产生能量的转换。动压力 转变 为静压力 ，于是迎 风面上产 生正压 （ 约为风速动压力 的０． — ． ５ ０ ８倍） ，而背风面上产生 负压 （ 约为风速动压力的 ０ ３— ０ ４倍） ． ． 。 １ ．２ 热 压 作 用 下 的 自然 通 风 热压是室内外空气的温度差引起的，这就是所谓 的 “ 囱效应 ” 烟 。 由于温度差的存在，室内外密度差产生 ，沿着建筑物墙面的垂直方 向 出现压力梯度。如果 室内温度高于室外 ，建筑物的上部将会有较高的 压力，而下部存在较低 的压力 当这些位置存在孔 口时 ，空气通过较
～
低 的 开 口进 入 ， 从 上 部 流 出
１．３风压和热 压共同作用 下的 自然通风 在实 际 建 筑 中 的 自然 通 风 是 风 压 和 热 压 共 同 作 用 的 结 果 ， 只是 各 自的作用有强有弱。 由于风压受到天气 、室外 风向、建筑物形状 、周 围环境等因素 的影响，风压与热压共同作用时并不是简单 的线性叠加。 因此建筑师要充分考虑各种 因素，使风压 和热压作用相互补充 ，密切 配合使用 ，实现建筑 物的有效 自然通风 。 １．４机 械 辅 助 式 自 然 通 风 在一些大型建筑 中．由于通 风路径较长 ，流动阻力较大，，单纯 依靠 自然风压与热压往往不足 以实现 自然通风 而对于空气污染和噪 声污染比较严重的城市，直接的 自然通风 还会将室外污浊的空气和噪 声带入室内，不利于人体健康 。在这种情况 下，常常采用一种机械辅 助式的 自然通风系统。该系统有一套完整 的空气循环通道 ，辅 以符合 生态思想的空气处理手段 （ 如土壤预冷 、预热 、深井水换热等），并借 助一定 的机 械方式 加速室 内通风 。 ２、 采 用 自然 通 风 的 的 经 济 效 益 和 环 境 效 益 自 然通风是当今建筑普遍 采取 的～项 改革建筑热环境 、节约空调 能耗的技术， 采用 自然通风方式的根本 目的就是取代 （ 或部分取代）空 调制冷系统 。而这一取代过程有两点至关重要的意义：一是实现有效 被动式制冷 ，当室外空气温湿度较低时 自然通风可 以在不消耗 不可再 生能源的情况下降低室内温度 ，带走潮湿气 体，达到人体热舒适 ，即 使室外空气温湿度超过舒适 区，需要 消耗 能源进行 降温 降湿处理 ，也 可 以利 用 自然通 风 输送 处 理 后 的新 风 ，而 省 去 风机 能耗 ，且 无噪 声 。这
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科 学 论 坛
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谈建筑 中 自然通风技 术 的作 用原理
付 大鹏 李 谧
（． １ 黑龙江 集盛建筑设计有 限公 司；２ 黑龙江 省建筑 设计研究院 黑龙江 哈尔滨 １ ０ ０ ． ０ １） ５