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【摘 要】 自然通风具有节约能源、提升建筑物室内空气质量的优点。自然通风和空调都可以起到冷却通风的作用，但空调需要耗费大量能源而且还需投资许多处理装置，仅此，自然通风就可以降低能耗达到45%以上。本文探讨了建筑设计中的自然通风。
【关键词】 建筑；设计；自然；通风；形成机理；策略
风，人类古老的朋友。自中国的传统勘舆中“藏风聚气”至古代的中东地区里招风塔与招风斗，无不充分地体现了各个国家人民在自然风利用方面的聪明与才智。但是，让人惋惜的是从工业革命之后，伴随科技的快速更新，这一方面的众多传统的技术慢慢被人们忘却。直到能源的消耗与日增长、世界资源快速匮乏的现在，在建筑设计中生态技术的应用愈来愈受到了重视，人们这才开始再次研究起如何利用风达到降低能耗的作用，与此同时为人们提供更为健康舒适的室内环境。
一、自然通风形成机理
1、在风压作用下形成自然通风。风压是一些外部风环境良好的地方实现自然通风的主要手段。通过风压加快建筑的室内空气流通，优化室内空气环境质量。在有风从左边吹向建筑的情况下，便可在建筑的迎风面转换能量，动压力成为静压力，迎风面上则形成正压，使得该侧大量空气涌入建筑，另一方面建筑物侧面和背面在空气绕流的作用下而产生负压，使得建筑内空气从相应位置流出，使得空气流持续不断，形成全面换气的风压自然通风。建筑物周围的风压大小主要取决于以下几点因素：建筑物的几何形状、建筑物的形式、风速及建筑物周围的自然环境、建筑物相对于风向的方位。通常来讲在空气垂直吹向建筑的正立面时，正立面中心处处于最大正压，屋角及屋脊处处于最大负压。
2、在热压作用下形成的自然通风。作为形成建筑自然通风的一种手段，热压差是由室内外空气的温度差引起的，也就是通常讲的“烟囱效应”。在室内有热源的情况下，使得空气被加热，密度减小，并向上运动，设置排风口于建筑上部便能够把污浊的热空气从室内排出，另一方面由于上部流出的空气所让出的空间，从建筑下部不断流入室外新鲜的冷空气。热压的作用强弱主要取决于进风口与出风口的高差以及室内外温差两方面因素。一般来讲，在进行建筑设计过程中，基本是通过建筑物内部贯穿多层的竖向空腔达到进、出风口的高差标准，比如设置烟囱、通风塔、天井中庭等。不同于风压自然通风的是，在热压作用下形成的自然通风对于长变、不良的外部风环境具有很强的适应性。
3、在风压、热压共同作用下形成自然通风。在工程实践中，绝大部分情况下二者互为补充，密不可分，但各自作用强弱会有所不同。出于对风压大小主要取决于天气、室外风向、建筑物的形状及建筑周围自然环境，因此在评估风压与热压的作用时决不可简单线性叠加。通常来讲，如果建筑部位进深较小，适宜通过风压作用来直接通风，如果进深较大则通过热压来自然通风。
二、建筑设计中自然通风的实现策略
1、优化建筑组群布局与自然的通风关系。可从空间和平面两方面来考虑。一般的建筑群平面布局分为行列式、自由式、周边式等。行列式的布置组群需要调整住宅的朝向来引导气流通入住宅群之内，让气流从斜向流入组群的内部，以此减小阻力，达到改善通风的效果。错列式的布置方式是利用住宅的山墙里的空气流能够让下风侧的住宅得到良好的自然通风。住宅的间距愈大，山墙间距也应该愈大，以便让充足的气流能作用在后排的住宅上。行列式又以斜列和错列更好一些，由于房屋互相挡风比较少，错列相当加大前、后栋房屋间的距离，对通风十分有利。自由式是就具体地势、地形与朝向进行灵活布置。周边式部分房屋前后都在负压区，四周比较封闭，通风不太好，在群体的内部与背区及转角处都会产生气流的停滞区，因此不太适宜于南方的炎热地区。
2、合理确定建筑物朝向。合理确定建筑物朝向，除了要对当地日照量较多的方向进行深入了解外，还必须把握当地风的相关特性，主要有冬季和夏季主导风的方向、速度以及风的温度。不同地区风的特点也会有所不同，在进行建筑物朝向选择过程中，要使建筑主立面最大程度朝向夏季主导风向，主要是由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上，而侧立面对着冬季主导风向；太阳辐射量最多的方向是南向，而且我国一半以上地区夏季一般是南或南偏东风向，所以，不管在改善夏季自然通风、调节房间热环境的方面，还是减少冬季、夏季的房间采暖空调负荷的方面，建筑物最好的朝向都是南向。此外，南向可以有效避免东、西晒，兼顾两者。
3、利用建筑平面组织通风。在建筑中引入自然空间的方式，可有效地改善内部小气候，营造舒适的生活环境。在我国，建筑布局中经常出现的庭院，则是引入自然空间的主要方式。庭院不但为建筑提供了采光通风的良好条件，而且使建筑空间充满了诗情画意。庭院在现代建筑中依然被大量地運用，它在建筑空间中不但起着通风采光的作用，而且成为建筑空间的重要组成部分，增强着建筑空间的表现力。阳光、植物、流水等自然要素被引入中庭，引入了建筑内部，内部空间被赋予了外部空间的特征，成为人们喜欢逗留和举行各种活动的场所。
建筑中的庭院（天井）因其所具有的由于空气上下温度差异而造成由低处向高处运动的“烟囱效应”，而被人们用来改善建筑内部的通风条件，组织自然通风。它不但能显著改善建筑物的通风采光条件，调节建筑物内部的小气候，而且还能通过对自然资源的利用，降低建筑物的能耗，从而达到保护生态环境的目的。
相比之下，中庭调节建筑内部小气候的作用更为显著，它不但具有通风采光的作用，而且还有采暖降温的功能。中庭含有2种自然现象：“烟囱效应”和“温室效应”。在设置了机械供热、降温和通风等手段的前提下，利用这2种自然现象，就能在很大程度上降低建筑能耗。现代的中庭在顶部大多安装有可调节的顶棚，可根据需要来控制进入室内的光线强度和调节室内的换气量。由于所处的地区和气候的差异，中庭的主要功能也不相同：在寒冷的地区，中庭起着暖房的作用；在炎热的地区，则用来通风降温；在温暖的地区，则二者兼顾。
4、利用建筑剖面组织通风。随着现代建筑技术的发展，底层架空的建筑随之出现。许多建筑在设计中将底层全部或局部架空。架空部分往往被用来作绿化空间，加以景观处理，不仅为人们提供了良好的公共活动空间，而且将气流从底层直接引入了建筑的中部，从而加强了自然通风。“空中花园”是近年来在高层建筑中流行的一种手法，建筑师每隔若干层，将楼层平面的一部分设计成对外敞开的凹阳台形式，辅以绿化景观处理，宛如建在空中的花园，它为高层建筑中的人们，提供了与自然接触的活动空间，同时，将气流通过走廊引入建筑内部，改善了室内通风。
对顶层房间而言，屋顶在围护结构中所占比例最大。由于屋顶多采用混凝土结构，热惰性较大。混凝土白天吸热、夜晚散热，严重影响了房间的热舒适性。因此，建筑师除采用屋面隔热的构造手法外，为更好地控制屋面散热对室内的影响，常常配以屋面架空隔热层的方法。屋面架空隔热层是在屋面上将轻质板状材料用支撑构件进行架空，使轻质板状材料与屋面形成一个适当高度的空气间层。阳光辐射的热量被积聚在空气间层中，被经过屋面的自然风带走，最大程度地降低了屋面散热对室内的影响。
综上所述，自然通风技术作为一种节能的手段，是一种可持续的节能技术、是减少建筑运行费用的技术。在有空调并且也能实现通风的建筑中，在情况允许的条件下应尽可能充分考虑自然通风。
参考文献：
[1]李忠民，赵秀玉.自然通风的原理及其在建筑设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（03）.
[2]李志斌.有关现代建筑自然通风在设计中的方式与分析[J].四川建材，2009（01）.
【关键词】 建筑；设计；自然；通风；形成机理；策略
风，人类古老的朋友。自中国的传统勘舆中“藏风聚气”至古代的中东地区里招风塔与招风斗，无不充分地体现了各个国家人民在自然风利用方面的聪明与才智。但是，让人惋惜的是从工业革命之后，伴随科技的快速更新，这一方面的众多传统的技术慢慢被人们忘却。直到能源的消耗与日增长、世界资源快速匮乏的现在，在建筑设计中生态技术的应用愈来愈受到了重视，人们这才开始再次研究起如何利用风达到降低能耗的作用，与此同时为人们提供更为健康舒适的室内环境。
一、自然通风形成机理
1、在风压作用下形成自然通风。风压是一些外部风环境良好的地方实现自然通风的主要手段。通过风压加快建筑的室内空气流通，优化室内空气环境质量。在有风从左边吹向建筑的情况下，便可在建筑的迎风面转换能量，动压力成为静压力，迎风面上则形成正压，使得该侧大量空气涌入建筑，另一方面建筑物侧面和背面在空气绕流的作用下而产生负压，使得建筑内空气从相应位置流出，使得空气流持续不断，形成全面换气的风压自然通风。建筑物周围的风压大小主要取决于以下几点因素：建筑物的几何形状、建筑物的形式、风速及建筑物周围的自然环境、建筑物相对于风向的方位。通常来讲在空气垂直吹向建筑的正立面时，正立面中心处处于最大正压，屋角及屋脊处处于最大负压。
2、在热压作用下形成的自然通风。作为形成建筑自然通风的一种手段，热压差是由室内外空气的温度差引起的，也就是通常讲的“烟囱效应”。在室内有热源的情况下，使得空气被加热，密度减小，并向上运动，设置排风口于建筑上部便能够把污浊的热空气从室内排出，另一方面由于上部流出的空气所让出的空间，从建筑下部不断流入室外新鲜的冷空气。热压的作用强弱主要取决于进风口与出风口的高差以及室内外温差两方面因素。一般来讲，在进行建筑设计过程中，基本是通过建筑物内部贯穿多层的竖向空腔达到进、出风口的高差标准，比如设置烟囱、通风塔、天井中庭等。不同于风压自然通风的是，在热压作用下形成的自然通风对于长变、不良的外部风环境具有很强的适应性。
3、在风压、热压共同作用下形成自然通风。在工程实践中，绝大部分情况下二者互为补充，密不可分，但各自作用强弱会有所不同。出于对风压大小主要取决于天气、室外风向、建筑物的形状及建筑周围自然环境，因此在评估风压与热压的作用时决不可简单线性叠加。通常来讲，如果建筑部位进深较小，适宜通过风压作用来直接通风，如果进深较大则通过热压来自然通风。
二、建筑设计中自然通风的实现策略
1、优化建筑组群布局与自然的通风关系。可从空间和平面两方面来考虑。一般的建筑群平面布局分为行列式、自由式、周边式等。行列式的布置组群需要调整住宅的朝向来引导气流通入住宅群之内，让气流从斜向流入组群的内部，以此减小阻力，达到改善通风的效果。错列式的布置方式是利用住宅的山墙里的空气流能够让下风侧的住宅得到良好的自然通风。住宅的间距愈大，山墙间距也应该愈大，以便让充足的气流能作用在后排的住宅上。行列式又以斜列和错列更好一些，由于房屋互相挡风比较少，错列相当加大前、后栋房屋间的距离，对通风十分有利。自由式是就具体地势、地形与朝向进行灵活布置。周边式部分房屋前后都在负压区，四周比较封闭，通风不太好，在群体的内部与背区及转角处都会产生气流的停滞区，因此不太适宜于南方的炎热地区。
2、合理确定建筑物朝向。合理确定建筑物朝向，除了要对当地日照量较多的方向进行深入了解外，还必须把握当地风的相关特性，主要有冬季和夏季主导风的方向、速度以及风的温度。不同地区风的特点也会有所不同，在进行建筑物朝向选择过程中，要使建筑主立面最大程度朝向夏季主导风向，主要是由于建筑物迎风面最大的压力是在与风向垂直的面上，而侧立面对着冬季主导风向；太阳辐射量最多的方向是南向，而且我国一半以上地区夏季一般是南或南偏东风向，所以，不管在改善夏季自然通风、调节房间热环境的方面，还是减少冬季、夏季的房间采暖空调负荷的方面，建筑物最好的朝向都是南向。此外，南向可以有效避免东、西晒，兼顾两者。
3、利用建筑平面组织通风。在建筑中引入自然空间的方式，可有效地改善内部小气候，营造舒适的生活环境。在我国，建筑布局中经常出现的庭院，则是引入自然空间的主要方式。庭院不但为建筑提供了采光通风的良好条件，而且使建筑空间充满了诗情画意。庭院在现代建筑中依然被大量地運用，它在建筑空间中不但起着通风采光的作用，而且成为建筑空间的重要组成部分，增强着建筑空间的表现力。阳光、植物、流水等自然要素被引入中庭，引入了建筑内部，内部空间被赋予了外部空间的特征，成为人们喜欢逗留和举行各种活动的场所。
建筑中的庭院（天井）因其所具有的由于空气上下温度差异而造成由低处向高处运动的“烟囱效应”，而被人们用来改善建筑内部的通风条件，组织自然通风。它不但能显著改善建筑物的通风采光条件，调节建筑物内部的小气候，而且还能通过对自然资源的利用，降低建筑物的能耗，从而达到保护生态环境的目的。
相比之下，中庭调节建筑内部小气候的作用更为显著，它不但具有通风采光的作用，而且还有采暖降温的功能。中庭含有2种自然现象：“烟囱效应”和“温室效应”。在设置了机械供热、降温和通风等手段的前提下，利用这2种自然现象，就能在很大程度上降低建筑能耗。现代的中庭在顶部大多安装有可调节的顶棚，可根据需要来控制进入室内的光线强度和调节室内的换气量。由于所处的地区和气候的差异，中庭的主要功能也不相同：在寒冷的地区，中庭起着暖房的作用；在炎热的地区，则用来通风降温；在温暖的地区，则二者兼顾。
4、利用建筑剖面组织通风。随着现代建筑技术的发展，底层架空的建筑随之出现。许多建筑在设计中将底层全部或局部架空。架空部分往往被用来作绿化空间，加以景观处理，不仅为人们提供了良好的公共活动空间，而且将气流从底层直接引入了建筑的中部，从而加强了自然通风。“空中花园”是近年来在高层建筑中流行的一种手法，建筑师每隔若干层，将楼层平面的一部分设计成对外敞开的凹阳台形式，辅以绿化景观处理，宛如建在空中的花园，它为高层建筑中的人们，提供了与自然接触的活动空间，同时，将气流通过走廊引入建筑内部，改善了室内通风。
对顶层房间而言，屋顶在围护结构中所占比例最大。由于屋顶多采用混凝土结构，热惰性较大。混凝土白天吸热、夜晚散热，严重影响了房间的热舒适性。因此，建筑师除采用屋面隔热的构造手法外，为更好地控制屋面散热对室内的影响，常常配以屋面架空隔热层的方法。屋面架空隔热层是在屋面上将轻质板状材料用支撑构件进行架空，使轻质板状材料与屋面形成一个适当高度的空气间层。阳光辐射的热量被积聚在空气间层中，被经过屋面的自然风带走，最大程度地降低了屋面散热对室内的影响。
综上所述，自然通风技术作为一种节能的手段，是一种可持续的节能技术、是减少建筑运行费用的技术。在有空调并且也能实现通风的建筑中，在情况允许的条件下应尽可能充分考虑自然通风。
参考文献：
[1]李忠民，赵秀玉.自然通风的原理及其在建筑设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（03）.
[2]李志斌.有关现代建筑自然通风在设计中的方式与分析[J].四川建材，2009（01）.