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【摘要】建筑实现自然通风的与建筑设计有着密切的关系，本文根据多年的工作经验对建筑设计中自然通风的技术及应用做了简单的探究，最后说明了在当前我国建筑设计中自然通风实现的主要方式。
【关键词】建筑设计自然通风实践
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
在科学技术飞速发展的21世纪，人类文明已经迈入高度发达的信息化社会，对电子产品及网络的依赖也导致人类的行为活动更多的在室内进行，因而提供健康洁净的空气及舒适的室内环境始终是建筑设计中不可或缺的一部分。在传统能源日益匮乏的今天，如何节约能源，同时又能达到理想的建筑热工要求，是建筑师不得不认真思考的问题，而利用传统自然通风技术则是其中的一个突破点。
一、自然通风技术的原理及应用
自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，可以分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风。
图1-1示意了风压作用下自然通风的形成过程。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，推动空气从该侧进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风。
图1-2示意了热压作用下的自然通风的形成过程。当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，造成建筑内上部空气压力比建筑外大，导致室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。
图1-1 风压作用下的自然通风图1-2 热压作用下的自然通风
根据进出口位置，自然通风可以分为单侧的自然通风和双侧的自然通风。图1-1就是双侧自然通风系统示意图，而图1-2表示的是单侧的自然通风形式。
由于自然通风系统运行的动力来自于自然界的自然过程，因此该技术自古以来就是一种免费的自然冷却技术，在旧建筑中得到广泛的应用。在空调技术和产品日益发展以后，该技术逐渐被人们所淡忘。但是，上个世纪发生的能源危机和全球环境危机后，集合低能耗、高环境价值的自然通风技术作为重要的生态建筑技术之一受到广泛关注。关于其运行机理的研究和建筑设计的实践报道非常丰富，特别是在示范性生态建筑中，自然通风更是一种重要手段。
二、建筑设计与自然通风
1、建筑的布局考量
建筑师在考虑利用自然通风进行设计时，首先应判读当地的风玫瑰，以了解常年的风力分布，并据此在总图上进行适宜的布置。其基本原则是尽量使建筑的朝向与夏季主导风互成垂直的关系，然而需要注意的是，这种情况下布置的建筑，其背风面会形成较大的漩涡区，对处于靠后建筑的通风会有不利影响。所以，在总图设计中，应结合实际情况，对建筑单体的面宽，高度，间距等指标进行分析，以合适的布局和体量获得最佳的整体自然通风效果。其次是对项目用地的环境分析，如地势是否有高差，其高差是处于迎风面还是背风面，地表是否有显著的障碍物等因素都是需要纳入考虑的范畴。对环境分析的结果是建筑设计的基本依据，建筑师可通过采取竖向设计，景观设计以及单体设计等方面，减弱不利因素，为实现自然通风改善条件。
2、建筑外墙的开口
建筑外围结构的开口可直接影响和控制自然通风的效果，其开口的位置，尺寸及朝向可通过具体分析进行优化。根据相关实验表明，当出风口面积大于进风口面积 10% 左右时，室内风速可达到最佳的状态。不同方位的开口位置决定着室内空气流动的路线，进风口与出风口之间的高差，可改变气流在室内流动的方向，在风力较弱时也可促进室内通风。另一方面，开口的形式也是影响通风的一个重要因素。目前大量的公共建筑如办公楼，酒店等，均采用玻璃幕墙系统作为外部围护结构，出于安全及防雨的考虑，玻璃幕墙的开窗往往采用只能开启一定角度的下悬窗。但这种开窗方式极大的影响了自然通风效果，使外部风力难以进入室内，从而进一步的增加了建筑对机械通风的依赖。相比之下，平开窗一般可较好的引入风力，而通风百叶在引入风力的同时，还可对风力引入的角度进行控制，以获取更好的效果。
3、建筑内部空间的布置
消费者在选购住宅时，多倾向于选择南北通透的板式建筑，其优势正是因为板式建筑进深较小，利于采光和通风。而且如果与之对应的平面布局规整、通透，建筑内部空气流动的阻力就越小，通风也就越流畅，易形成所谓的“穿堂风”。反之，虽然同为板式建筑，内廊式的公寓或酒店，因其平面的隔断，通风效果就明显不如住宅。而对于进深较大，利用风压通风有困难的建筑，可通过设置采光中庭等开放式竖向空间，利用热压通风的原理，促进室内空气循环。此外，还可通过拔风井和无动力排气风帽，借助外部风力对风帽作用时产生的吸力，从室内抽取空气向外排风。
4、新技术手段的运用
随着节能环保技术的大力推广和发展，一些利用自然通风的新技术手段也逐渐被建筑师所采用。其中，双层玻璃幕墙是近年来低能耗建筑所广泛采用的新兴技术。双层幕墙与传统幕墙相比，其最大特点是，两层玻璃幕之间留有一定宽度的通风换气层，该换气层上下贯通，并在底部和顶部设有通风百叶( 见图 6) 。在夏季，当换气层内的空气被加热时，热空气向上流动，从顶部的百叶排出。同时，外界温度较低的空气从底部的百叶被吸入，形成换气层内的自然通风，以达到自然冷却的效果。而在冬季，上下两端的百叶通过调节进风量，保持换气层内的热量，从而降低室内热量损耗。除此之外，诸如设置太阳能风塔，利用烟囱效应进行自然通风的手段也不失为对传统拔风井的创新。
三、我国现代建筑设计中实现自然通风的主要方式
1、围护结构开口的优化设计
房间的开口大小、相对位置等，直接影响到风速和进风量。进风口大，则流场大；进风口小，流速虽然增加，但是流场缩小。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3时，开口大小为地板总面积的15～25%时，通风效果最佳。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位置，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。（图2）
图 2 围护结构开口位置对自然通风的影响
2、屋顶的自然通风
在炎热地区，屋顶的得热量是不容忽视的，尤其对顶层住户产生极大的影响。对屋顶适当的采取自然通风的措施，能有效的利用风的流动，带走蓄积于屋顶的热量。通风隔热屋面，通常有以下两种方式：（图3）
（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。
图3 屋顶自然通风方式
3、双层玻璃幕墙
双层幕墙又称“会呼吸的皮肤”，由内外两道幕墙组成。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，利用“温室效应”，提高围护结构表面的温度；夏季，打开进出风口，利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风。为了更好的实现隔热，通道内一般设置有百叶等遮阳装置。双层玻璃幕墙在保持外形轻盈的同时，能够很好的解决高层建筑中过高的风压和热压带来的风速过大的问题，能解决夜间开窗通风而无需担心安全问题，可加强围护结构的保温隔热性能，并能降低室内的噪音。在节能上，双层通风幕墙由于换气层的作用，比單层幕墙在采暖时节约能源42%～52%，在制冷时节约能源38%～60%，是解决建筑节能的一个新的方向。
结束语
虽然随着建筑材料的进步和建筑围护结构密闭性的提高，多层和高层建筑大都依赖机械通风，但是依赖机械通风将耗费大量的能源，这既不符合中国国情，又无法满足人们回归自然的心理需求。我国地源辽阔，各地自然气候不尽相同，所以在我们从事建筑设计的时候，应当有意识地运用生态理念，灵活合理的应用生态通风技术，在生态技术的道路上，走出一条适合国情的可持续发展的道路。
参考文献
[1] 相恒文，徐秋实，汪雪峰.自然通风在住宅建筑设计中的运用[J].知识经济. 2009(04)
[2] 陈华.基于自然通风在现代住宅建筑设计中的应用探析[J].中外建筑.2011(06)
[3] 付新才.建筑通风技术分析[J].黑龙江科技信息.2011(03)
【关键词】建筑设计自然通风实践
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
在科学技术飞速发展的21世纪，人类文明已经迈入高度发达的信息化社会，对电子产品及网络的依赖也导致人类的行为活动更多的在室内进行，因而提供健康洁净的空气及舒适的室内环境始终是建筑设计中不可或缺的一部分。在传统能源日益匮乏的今天，如何节约能源，同时又能达到理想的建筑热工要求，是建筑师不得不认真思考的问题，而利用传统自然通风技术则是其中的一个突破点。
一、自然通风技术的原理及应用
自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，可以分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风。
图1-1示意了风压作用下自然通风的形成过程。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，推动空气从该侧进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风。
图1-2示意了热压作用下的自然通风的形成过程。当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，造成建筑内上部空气压力比建筑外大，导致室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。
图1-1 风压作用下的自然通风图1-2 热压作用下的自然通风
根据进出口位置，自然通风可以分为单侧的自然通风和双侧的自然通风。图1-1就是双侧自然通风系统示意图，而图1-2表示的是单侧的自然通风形式。
由于自然通风系统运行的动力来自于自然界的自然过程，因此该技术自古以来就是一种免费的自然冷却技术，在旧建筑中得到广泛的应用。在空调技术和产品日益发展以后，该技术逐渐被人们所淡忘。但是，上个世纪发生的能源危机和全球环境危机后，集合低能耗、高环境价值的自然通风技术作为重要的生态建筑技术之一受到广泛关注。关于其运行机理的研究和建筑设计的实践报道非常丰富，特别是在示范性生态建筑中，自然通风更是一种重要手段。
二、建筑设计与自然通风
1、建筑的布局考量
建筑师在考虑利用自然通风进行设计时，首先应判读当地的风玫瑰，以了解常年的风力分布，并据此在总图上进行适宜的布置。其基本原则是尽量使建筑的朝向与夏季主导风互成垂直的关系，然而需要注意的是，这种情况下布置的建筑，其背风面会形成较大的漩涡区，对处于靠后建筑的通风会有不利影响。所以，在总图设计中，应结合实际情况，对建筑单体的面宽，高度，间距等指标进行分析，以合适的布局和体量获得最佳的整体自然通风效果。其次是对项目用地的环境分析，如地势是否有高差，其高差是处于迎风面还是背风面，地表是否有显著的障碍物等因素都是需要纳入考虑的范畴。对环境分析的结果是建筑设计的基本依据，建筑师可通过采取竖向设计，景观设计以及单体设计等方面，减弱不利因素，为实现自然通风改善条件。
2、建筑外墙的开口
建筑外围结构的开口可直接影响和控制自然通风的效果，其开口的位置，尺寸及朝向可通过具体分析进行优化。根据相关实验表明，当出风口面积大于进风口面积 10% 左右时，室内风速可达到最佳的状态。不同方位的开口位置决定着室内空气流动的路线，进风口与出风口之间的高差，可改变气流在室内流动的方向，在风力较弱时也可促进室内通风。另一方面，开口的形式也是影响通风的一个重要因素。目前大量的公共建筑如办公楼，酒店等，均采用玻璃幕墙系统作为外部围护结构，出于安全及防雨的考虑，玻璃幕墙的开窗往往采用只能开启一定角度的下悬窗。但这种开窗方式极大的影响了自然通风效果，使外部风力难以进入室内，从而进一步的增加了建筑对机械通风的依赖。相比之下，平开窗一般可较好的引入风力，而通风百叶在引入风力的同时，还可对风力引入的角度进行控制，以获取更好的效果。
3、建筑内部空间的布置
消费者在选购住宅时，多倾向于选择南北通透的板式建筑，其优势正是因为板式建筑进深较小，利于采光和通风。而且如果与之对应的平面布局规整、通透，建筑内部空气流动的阻力就越小，通风也就越流畅，易形成所谓的“穿堂风”。反之，虽然同为板式建筑，内廊式的公寓或酒店，因其平面的隔断，通风效果就明显不如住宅。而对于进深较大，利用风压通风有困难的建筑，可通过设置采光中庭等开放式竖向空间，利用热压通风的原理，促进室内空气循环。此外，还可通过拔风井和无动力排气风帽，借助外部风力对风帽作用时产生的吸力，从室内抽取空气向外排风。
4、新技术手段的运用
随着节能环保技术的大力推广和发展，一些利用自然通风的新技术手段也逐渐被建筑师所采用。其中，双层玻璃幕墙是近年来低能耗建筑所广泛采用的新兴技术。双层幕墙与传统幕墙相比，其最大特点是，两层玻璃幕之间留有一定宽度的通风换气层，该换气层上下贯通，并在底部和顶部设有通风百叶( 见图 6) 。在夏季，当换气层内的空气被加热时，热空气向上流动，从顶部的百叶排出。同时，外界温度较低的空气从底部的百叶被吸入，形成换气层内的自然通风，以达到自然冷却的效果。而在冬季，上下两端的百叶通过调节进风量，保持换气层内的热量，从而降低室内热量损耗。除此之外，诸如设置太阳能风塔，利用烟囱效应进行自然通风的手段也不失为对传统拔风井的创新。
三、我国现代建筑设计中实现自然通风的主要方式
1、围护结构开口的优化设计
房间的开口大小、相对位置等，直接影响到风速和进风量。进风口大，则流场大；进风口小，流速虽然增加，但是流场缩小。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3时，开口大小为地板总面积的15～25%时，通风效果最佳。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位置，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。（图2）
图 2 围护结构开口位置对自然通风的影响
2、屋顶的自然通风
在炎热地区，屋顶的得热量是不容忽视的，尤其对顶层住户产生极大的影响。对屋顶适当的采取自然通风的措施，能有效的利用风的流动，带走蓄积于屋顶的热量。通风隔热屋面，通常有以下两种方式：（图3）
（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。
图3 屋顶自然通风方式
3、双层玻璃幕墙
双层幕墙又称“会呼吸的皮肤”，由内外两道幕墙组成。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，利用“温室效应”，提高围护结构表面的温度；夏季，打开进出风口，利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风。为了更好的实现隔热，通道内一般设置有百叶等遮阳装置。双层玻璃幕墙在保持外形轻盈的同时，能够很好的解决高层建筑中过高的风压和热压带来的风速过大的问题，能解决夜间开窗通风而无需担心安全问题，可加强围护结构的保温隔热性能，并能降低室内的噪音。在节能上，双层通风幕墙由于换气层的作用，比單层幕墙在采暖时节约能源42%～52%，在制冷时节约能源38%～60%，是解决建筑节能的一个新的方向。
结束语
虽然随着建筑材料的进步和建筑围护结构密闭性的提高，多层和高层建筑大都依赖机械通风，但是依赖机械通风将耗费大量的能源，这既不符合中国国情，又无法满足人们回归自然的心理需求。我国地源辽阔，各地自然气候不尽相同，所以在我们从事建筑设计的时候，应当有意识地运用生态理念，灵活合理的应用生态通风技术，在生态技术的道路上，走出一条适合国情的可持续发展的道路。
参考文献
[1] 相恒文，徐秋实，汪雪峰.自然通风在住宅建筑设计中的运用[J].知识经济. 2009(04)
[2] 陈华.基于自然通风在现代住宅建筑设计中的应用探析[J].中外建筑.2011(06)
[3] 付新才.建筑通风技术分析[J].黑龙江科技信息.2011(03)