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摘要：随着社会的发展与进步，重视住宅通风设计具有重要的意义。本文主要介绍住宅通风设计的有关内容。
关键词通风设计；自然通风；风压；热压；
Abstract: With the development and progress of society, the emphasis on residential ventilation design is of great significance. This paper describes the design of residential ventilation.
Keywords ventilation design; natural ventilation; pressure; hot pressing;
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
目前国内自然通风的研究应用主要集中在自然通风的两个相关点上：一是利用自然通风控制室内空气品质；二是利用自然通风解决夏季或过渡季的热舒适性问题，取代或部分取代空调。本文从自然通风的产生原理人手，对住宅的总体规划到局部设计进行探讨，目的是如何把自然通风结合到住宅设计中。
1、概述
风环境是空气气流在建筑内外空间的流动状况及其对建筑使用的影响。风环境是建筑环境设计的一项主要内容，在以往建筑物理的研究发展中，风环境在一定程度上被忽视了，在自然环境日益受到重视的今天，自然通风与人体舒适度的联系、与建筑节能的关系显得尤为重要，并且逐步被反映到建筑设计的实践中来，尤其是在住宅建筑设计中。
从建筑设计的角度考虑，风环境分为自然通风和机械通风。机械通风是指利用机械通风设备实现室内空气的流通，相对于自然通风来讲，机械通风要耗费大量的能源，其应用范围也仅局限在建筑物内部，而且还会产生噪音，在带来舒适的同时，对自然环境又造成一定程度的污染。自然通风是指大自然中的空气通过住宅组群和住宅内各个功能空间自由流动。自然通风可以加速空气的流动，带来清凉，帶走污染，尤其在炎热的夏季，能够改善局部气候。因此从健康与节能的角度来讲，自然通风具有更积极的意义。
在进行建筑设计规划时，不同的建筑形式和组合会产生不同的通风效果，通过科学的建筑群布局，合理的室内功能空间组合，使自然空气能够在室内外以最畅通的方式流动，从而实现最佳的自然通风效果。
2、自然通风的机理
自然通风通常意义上指通过有目的地开口，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的影响。许多建筑以自然通风的三种基本方式为基础建立自然通风模式。一般可在单个建筑中采用两种或三种模式混合来满足不同的需要。建筑通风设计的关键在于气流分析与尺寸的掌握，要综合分析，灵活运用。为了更好地利用自然通风，在建筑设计时应着重考虑下列问题：建筑的朝向和间距，建筑群的布置，建筑平、剖面形式，开口的面积和位置，门窗装置的方法及通风的构造措施等。
3、合理利用风压和热压实现自然通风
建筑物中的自然通风，关键在于室内、外空气之间存在着压力差。形成空气压力差的原因有二：一是热压作用；另一个是风压作用（图1）。
3.1利用风压实现自然通风
风压是指空气流受到阻挡时产生的静压。在具有良好外部风环境的地区,风压可作为实现自然通风的主要手段。当风吹过建筑物时，由于建筑物的阻挡，迎风面气流受阻，静压增高；侧风面和背风面将产生局部涡流，静压降低。这样便在迎风面与背风面之间形成压力差，室内外的空气在这个压力差的作用下由压力高的一侧向压力低的一侧流动。
另外，伯努利流体原理显示，流动空气的压力随其速度的增加而减小，从而形成低压区。根据这种原理，可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定的方向上封闭，而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。这种通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。
3.2利用热压实现自然通风
自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差——即通常讲的“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。由于建筑物内外空气的温度差产生了空气密度的差别，于是形成压力差，驱使室内外的空气流动。室内温度高的空气比重小而上升，并从建筑物上部风口排出，这时会在低密度空气原来的地方形成负压区，于是，室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物的底部被吸入，从而室内外的空气源源不断地进行流动。
4、自然通风在住宅设计中的运用
4．1、合理选择房屋的朝向、间距
通风效果是否良好，与周围环境有关，尤其是前栋房屋的阻挡状况影响最大。一般来说建筑物应朝向主要风向。在风向投射角为o°，前栋房屋的高度、长度、深度以及形状都影响其屋后的漩涡区范围的大小，即风从正面吹向建筑时，风影长度最大，前、后两建筑之间为了避免挡风所需的间距最大，约为前栋建筑高度的4倍，布置这样的通风建筑间距是不经济的，也是不可能实现的。但若风向是斜吹，风向投射角为30°~60°时，其风影长度可大大减小。因此，在建筑群布局时，可以采用加大风向投射角，使后排建筑在风影范围之外。但也应注意，投射角加大会使室内平均风速降低研究表明，在没有窗扇、风的入射角从o°~30°范围内变化时。室内相对平均风速比下降不多。当风向入射角大于45°时，室内相对平均风速比迅速下降。因此，为了获得较高的室内平均风速，住宅楼的朝向与室外风向的夹角一般不宜大于45°。
4．2、优化住宅建筑组群布局
建筑群的布局和自然通风的关系，可以从平面和空间两个方面考虑。一般建筑群的平面布局有行列式(包括并列式、错列式、斜列式)、周边式、自由式等。行列式布置的组群需调整住宅朝向引导气流进入住宅群内，使气流从斜向进入组群内部，从而减小阻力，改善通风效果。错列式布置方式则利用住宅山墙间的空气流能使下风侧的住宅获得良好的自然通风。住宅间距越大，山墙的间距也应越大，以便使足够的气流能作用到后排住宅上。行列式中又以错列和斜列更好一些，房屋互相挡风较少，错列相当于加大了前、后栋房屋之间的距离，对通风有利。自由式是就具体地形、地势和朝向灵活布置。周边式的部分房屋的前后都处在负压区，四周较封闭，通风不好，在群体内部和背区以及转角处会出现气流停滞区，所以不适宜于南方炎热地区。
在立体布置方面，为使通风好，可采取”前低后高”和有规律地”高低错落”的处理方式，也可以是较高的房屋和较低的房屋错开布置，形成”高低错落”的建筑群。这样，房屋之间挡风少，不至于太影响后面房屋的通风，同时也可缩短两栋房屋间距。
4．3、采用通透的建筑平面设计
建筑物的自然通风一方面与风向、风速、建筑物内外的温差等因素有关，另一方面又与建筑设计如朝向、进出风口(门窗、气窗)面积的大小和位置以及间距有关。目前流行的大采光窗多为固定式，只有局部可开启，采光面积不断加大，但可开启窗面积逐步减小，影响室内自然通风效果。
因此要取得良好的通风效果，必须组织穿堂风 获得通畅的风路一般注重如下做法：
l、在设计套型的风路时，尽量让风口对位，为了兼顾夏季通风和冬季保温，可在适当位置设。
4．4、建筑空间和构件的导风措施
在进行住宅建筑设计的时候，为了加强建筑自然通风的效果，可以考虑采取一些导风措施，一般分为两大类，一类是设置建筑导风构件，另一类是通过建筑空间来达到导风的目的。
4．4．1、空间导风
空间导风措施的出发点是在满足使用功能的前提下，尽可能通過建筑空间来引导气流人室，以形成良好的穿越式通风。为了利于产生良好的自然通风，从住宅建筑空间设计着手，在迎风一侧，可设计开敞的厅、凹阳台和空中花园等导风空间。
1)敞厅。起居室(客厅)直接或通过阳台对外开较大的开口以引导气流。套内房间同样与敞厅直接相连，气流进入房间后，通风路线畅通，风阻小，风速较快，通风量也大且流场分布均匀。同时，
应考虑敞厅与各功能房之间的活动分隔，以便在冬季限定敞厅的大小，减少能耗。
2)建筑立面上的凹阳台和空中花园具有兜风效果，有利于引风入室。
4．4．2、构件导风
这类导风措施的基本出发点是：通过设置建筑导风构件，沿着建筑外墙面创造一种”人工的”正压区和负压区，使风从正压区吹入房间，从负压区吹出或者将风引导至人的活动范围。导风构件主要有：① 、垂直导风墙板)：当房间在同一采光面开出两个有一定间距的窗户时，可以在窗户相邻的两侧各设置一块挑出的垂直导风板，取得”人工”的风压力差，产生较好的通风效果，也可以将垂直遮阳板与导风板结合起来进行设计。② 、迎风墙：指迎着风向设置的阻挡风并引起风压大小和分布改变的墙体。③ 、窗扇；许多时候，风未必是正对着窗户，而是从左侧或右侧吹来的，大量的风在住宅外墙上”滑行”。如果窗户是平开窗，风从右边墙面吹过来时，就应该把右窗扇关起，打开左窗扇来导风人室，风从左边墙面吹来时，方法则相反。另外，不同开启方式的窗户可以将进入室内的气流方向加以引导而改变气流在室内的路线和影响范围，加强房间的通风效果。
结束语
自然通风是一种廉价的生态节能技术，建筑设计者应该从建筑物的规划、建筑单体设计到构造设计的整个过程中都对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风解决住宅中热舒适性和空气质量问题。
参考文献
[1]柳孝图．建筑物理．北京：中国建筑工业出版社，2010．
[2]谢浩．住宅建筑组群的自然通风设计研究．房材与应用． 2009
[3]张金萍．自然通风的研究应用现状与问题探讨关． 暖通空调．2011
[4]赵晓颖．南京地区住宅自然通风设计研究． 东南大学硕士论文．2010
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词通风设计；自然通风；风压；热压；
Abstract: With the development and progress of society, the emphasis on residential ventilation design is of great significance. This paper describes the design of residential ventilation.
Keywords ventilation design; natural ventilation; pressure; hot pressing;
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
目前国内自然通风的研究应用主要集中在自然通风的两个相关点上：一是利用自然通风控制室内空气品质；二是利用自然通风解决夏季或过渡季的热舒适性问题，取代或部分取代空调。本文从自然通风的产生原理人手，对住宅的总体规划到局部设计进行探讨，目的是如何把自然通风结合到住宅设计中。
1、概述
风环境是空气气流在建筑内外空间的流动状况及其对建筑使用的影响。风环境是建筑环境设计的一项主要内容，在以往建筑物理的研究发展中，风环境在一定程度上被忽视了，在自然环境日益受到重视的今天，自然通风与人体舒适度的联系、与建筑节能的关系显得尤为重要，并且逐步被反映到建筑设计的实践中来，尤其是在住宅建筑设计中。
从建筑设计的角度考虑，风环境分为自然通风和机械通风。机械通风是指利用机械通风设备实现室内空气的流通，相对于自然通风来讲，机械通风要耗费大量的能源，其应用范围也仅局限在建筑物内部，而且还会产生噪音，在带来舒适的同时，对自然环境又造成一定程度的污染。自然通风是指大自然中的空气通过住宅组群和住宅内各个功能空间自由流动。自然通风可以加速空气的流动，带来清凉，帶走污染，尤其在炎热的夏季，能够改善局部气候。因此从健康与节能的角度来讲，自然通风具有更积极的意义。
在进行建筑设计规划时，不同的建筑形式和组合会产生不同的通风效果，通过科学的建筑群布局，合理的室内功能空间组合，使自然空气能够在室内外以最畅通的方式流动，从而实现最佳的自然通风效果。
2、自然通风的机理
自然通风通常意义上指通过有目的地开口，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的影响。许多建筑以自然通风的三种基本方式为基础建立自然通风模式。一般可在单个建筑中采用两种或三种模式混合来满足不同的需要。建筑通风设计的关键在于气流分析与尺寸的掌握，要综合分析，灵活运用。为了更好地利用自然通风，在建筑设计时应着重考虑下列问题：建筑的朝向和间距，建筑群的布置，建筑平、剖面形式，开口的面积和位置，门窗装置的方法及通风的构造措施等。
3、合理利用风压和热压实现自然通风
建筑物中的自然通风，关键在于室内、外空气之间存在着压力差。形成空气压力差的原因有二：一是热压作用；另一个是风压作用（图1）。
3.1利用风压实现自然通风
风压是指空气流受到阻挡时产生的静压。在具有良好外部风环境的地区,风压可作为实现自然通风的主要手段。当风吹过建筑物时，由于建筑物的阻挡，迎风面气流受阻，静压增高；侧风面和背风面将产生局部涡流，静压降低。这样便在迎风面与背风面之间形成压力差，室内外的空气在这个压力差的作用下由压力高的一侧向压力低的一侧流动。
另外，伯努利流体原理显示，流动空气的压力随其速度的增加而减小，从而形成低压区。根据这种原理，可以在建筑中局部留出横向的通风通道，当风从通道吹过时，会在通道中形成负压区，从而带动周围空气的流动，这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定的方向上封闭，而在其他方向开敞，从而形成明确的通风方向。这种通风方式可以在大进深的建筑空间中达到较好的通风效果。
3.2利用热压实现自然通风
自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差——即通常讲的“烟囱效应”来实现建筑的自然通风。由于建筑物内外空气的温度差产生了空气密度的差别，于是形成压力差，驱使室内外的空气流动。室内温度高的空气比重小而上升，并从建筑物上部风口排出，这时会在低密度空气原来的地方形成负压区，于是，室外温度比较低而比重大的新鲜空气从建筑物的底部被吸入，从而室内外的空气源源不断地进行流动。
4、自然通风在住宅设计中的运用
4．1、合理选择房屋的朝向、间距
通风效果是否良好，与周围环境有关，尤其是前栋房屋的阻挡状况影响最大。一般来说建筑物应朝向主要风向。在风向投射角为o°，前栋房屋的高度、长度、深度以及形状都影响其屋后的漩涡区范围的大小，即风从正面吹向建筑时，风影长度最大，前、后两建筑之间为了避免挡风所需的间距最大，约为前栋建筑高度的4倍，布置这样的通风建筑间距是不经济的，也是不可能实现的。但若风向是斜吹，风向投射角为30°~60°时，其风影长度可大大减小。因此，在建筑群布局时，可以采用加大风向投射角，使后排建筑在风影范围之外。但也应注意，投射角加大会使室内平均风速降低研究表明，在没有窗扇、风的入射角从o°~30°范围内变化时。室内相对平均风速比下降不多。当风向入射角大于45°时，室内相对平均风速比迅速下降。因此，为了获得较高的室内平均风速，住宅楼的朝向与室外风向的夹角一般不宜大于45°。
4．2、优化住宅建筑组群布局
建筑群的布局和自然通风的关系，可以从平面和空间两个方面考虑。一般建筑群的平面布局有行列式(包括并列式、错列式、斜列式)、周边式、自由式等。行列式布置的组群需调整住宅朝向引导气流进入住宅群内，使气流从斜向进入组群内部，从而减小阻力，改善通风效果。错列式布置方式则利用住宅山墙间的空气流能使下风侧的住宅获得良好的自然通风。住宅间距越大，山墙的间距也应越大，以便使足够的气流能作用到后排住宅上。行列式中又以错列和斜列更好一些，房屋互相挡风较少，错列相当于加大了前、后栋房屋之间的距离，对通风有利。自由式是就具体地形、地势和朝向灵活布置。周边式的部分房屋的前后都处在负压区，四周较封闭，通风不好，在群体内部和背区以及转角处会出现气流停滞区，所以不适宜于南方炎热地区。
在立体布置方面，为使通风好，可采取”前低后高”和有规律地”高低错落”的处理方式，也可以是较高的房屋和较低的房屋错开布置，形成”高低错落”的建筑群。这样，房屋之间挡风少，不至于太影响后面房屋的通风，同时也可缩短两栋房屋间距。
4．3、采用通透的建筑平面设计
建筑物的自然通风一方面与风向、风速、建筑物内外的温差等因素有关，另一方面又与建筑设计如朝向、进出风口(门窗、气窗)面积的大小和位置以及间距有关。目前流行的大采光窗多为固定式，只有局部可开启，采光面积不断加大，但可开启窗面积逐步减小，影响室内自然通风效果。
因此要取得良好的通风效果，必须组织穿堂风 获得通畅的风路一般注重如下做法：
l、在设计套型的风路时，尽量让风口对位，为了兼顾夏季通风和冬季保温，可在适当位置设。
4．4、建筑空间和构件的导风措施
在进行住宅建筑设计的时候，为了加强建筑自然通风的效果，可以考虑采取一些导风措施，一般分为两大类，一类是设置建筑导风构件，另一类是通过建筑空间来达到导风的目的。
4．4．1、空间导风
空间导风措施的出发点是在满足使用功能的前提下，尽可能通過建筑空间来引导气流人室，以形成良好的穿越式通风。为了利于产生良好的自然通风，从住宅建筑空间设计着手，在迎风一侧，可设计开敞的厅、凹阳台和空中花园等导风空间。
1)敞厅。起居室(客厅)直接或通过阳台对外开较大的开口以引导气流。套内房间同样与敞厅直接相连，气流进入房间后，通风路线畅通，风阻小，风速较快，通风量也大且流场分布均匀。同时，
应考虑敞厅与各功能房之间的活动分隔，以便在冬季限定敞厅的大小，减少能耗。
2)建筑立面上的凹阳台和空中花园具有兜风效果，有利于引风入室。
4．4．2、构件导风
这类导风措施的基本出发点是：通过设置建筑导风构件，沿着建筑外墙面创造一种”人工的”正压区和负压区，使风从正压区吹入房间，从负压区吹出或者将风引导至人的活动范围。导风构件主要有：① 、垂直导风墙板)：当房间在同一采光面开出两个有一定间距的窗户时，可以在窗户相邻的两侧各设置一块挑出的垂直导风板，取得”人工”的风压力差，产生较好的通风效果，也可以将垂直遮阳板与导风板结合起来进行设计。② 、迎风墙：指迎着风向设置的阻挡风并引起风压大小和分布改变的墙体。③ 、窗扇；许多时候，风未必是正对着窗户，而是从左侧或右侧吹来的，大量的风在住宅外墙上”滑行”。如果窗户是平开窗，风从右边墙面吹过来时，就应该把右窗扇关起，打开左窗扇来导风人室，风从左边墙面吹来时，方法则相反。另外，不同开启方式的窗户可以将进入室内的气流方向加以引导而改变气流在室内的路线和影响范围，加强房间的通风效果。
结束语
自然通风是一种廉价的生态节能技术，建筑设计者应该从建筑物的规划、建筑单体设计到构造设计的整个过程中都对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风解决住宅中热舒适性和空气质量问题。
参考文献
[1]柳孝图．建筑物理．北京：中国建筑工业出版社，2010．
[2]谢浩．住宅建筑组群的自然通风设计研究．房材与应用． 2009
[3]张金萍．自然通风的研究应用现状与问题探讨关． 暖通空调．2011
[4]赵晓颖．南京地区住宅自然通风设计研究． 东南大学硕士论文．2010
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。