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华蓝设计（集团）有限公司 530011
摘要：地球环境的日益恶化威胁到了人类的生存。人们为了改变这一状况，开始着眼于节约型建筑设计，创造自然通风设计也成为重要课题。本文结合自然风的特性，分析建筑设计过程中如何更好地利用自然风来提高建筑的舒适度。
关键词：建筑设计；自然风；舒适度
前言
建筑创作的自然风设计就是通过一定的设计方法，促进建筑对自然风的最优利用，设计内容主要包括了自然通风设计和节能设计。其中自然风设计方面是一个复杂而集中的思维过程，需要综合考虑当地的气候特征以及周边环境、建筑的形态、建筑空间设计、建筑的外维护结构的设计等各个方面。同时自然风在建筑设计的运用也是一个系统的、综合的过程，需要多个专业领域的协调配合，才能最终实现建筑的最优自然风设计。
1.建筑自然风的特性
自然风是大自然基本环境元素，自古以来就被认为具有神圣的力量和神奇的功效。现代社会为在设计中创造良好的自然通风效果，需要了解自然风的特性：空气总是都是由高压区流向低压区，因此自然风在建筑物的不同开口处造成的气压不同，就能在建筑内部形成氣流；阻挡物可改变风向；层流式气流和相邻空气以相同方向与速率平顺的进行移动，当缓慢且温和的气流方向改变时，层流式气流的方向不会发生改变；而剧烈的气流方向改变时则会造成乱流，因此流线形导风体导风效果最好。
2.建筑与自然风关系
2.1建筑位置与风影的关系
建筑物位置周边，会形成风遮蔽效应，根据不同气候区，所采取的相对措施也不一样。在干热气候区，白天多出现高温热风，因此利用建筑物形成的风影，可以避免高温热风的吹入，不让高温空气进入室内影响室内环境的温度，因此建筑物排列位置应尽量创造最大风影面积[1]，如图1所示。
在湿热气候区，夏季必须利用自然风增加室内排热及人体散热，以改善室内空气质量和让使用者感到凉快。因此需避免让建筑物位置在风影影响范围内，以增加室内自然风通风机会，提升热舒适度如图2所示。
图1 干热气候建筑物位置与风影的位置关系
图2 湿热气候建筑物位置与风影的位置关系
2.2利用自然通风增加建筑内部热散失
低温凉爽的环境空气所含热量较少，因此经常用于建筑通风，并成为了降低非空调型建筑室内温度最有效的方法之一。
在热带地区，尤其是湿热地区，传统建筑的通风设计，以创造最大对流效果为主。在内陆地区，如果当地自然风风速低，会采用在受风坡地上兴建房屋等方式，以获取较大风速。
现代设计中，为使建筑物内形成对流通风，有效降低室内温度，可以利用风机设备创造气流的强制通风方式，也可以通过导入自然风的自然通风方式。通过补入较冷空气替代并排出热空气，造成建筑室内热散失。空间气流同时也能增加人体人体体表的对流及汗液蒸发，带走热量，而使室内有效温度（ET）降低。
在空调型建筑中，夏季室外气温往往比室内气温高，通风会造成室内热得，为确保热得在最低程度，需依据室内新鲜空气量来决定通风量[2]。
3.建筑设计中结合自然风的设计手法
3.1建筑位置的设计方法
建筑要与主导风向成30°～45°角，前后错列斜列，前低后高，前疏后密，充分利用地形，合理布置树木、车库等。建筑的中庭可调节室内微气候，合理设计的中庭可以形成烟囱效应，实现上下对流通风或拔风，有效降低室内温度，有节约能耗的作用。设置通风塔，利用热压通风原理可起换气作用；双层外墙系统中间可形成生态气候缓冲层，能保温隔热又能保证高层建筑的良好通风。
3.2高层建筑对自然的顺应和利用
高层建筑难以依靠开窗实现室内自然通风，靠机械通风浪费能源。增强高层建筑对自然风的利用的方法有：①双层墙面，化解不利风的影响。②竖向绿化，把绿化引入室内，可缓冲强气流入室内（如德国49层的法兰克福银行总部高楼）。③利用交通核形成抽风筒，以及优化平面布局。
高层建筑还可以通过合理布置风机，实现风能源的转化。例如，风能机安装在风阻较小的屋顶或风力被强化的风口、夹缝等部位。也可以将风力发电滑轮机固定在高层建筑之间的桥梁上，如某高层建筑双塔楼之间16层、25层、35层各设一桥梁，安装3个直径29米的水平轴风力发电滑轮机。
高层建筑建设会对城市风环境产生一定负面影响。主要由以下三方面：①建筑高度及体量造成阴影。②气流受阻转而向下运动，使建筑底部空间风环境复杂化。③高层建筑群体之间形成狭管风效应。高层建筑设计时顺应自然风布局，可减少对城市风环境的负面影响。主要有以下方法：①取圆形建筑平面。②建筑型体退台。③流线形体及螺旋凹口线形外皮[3]。
3.3室内风环境
合理布局避免室内“风害”，与室外自然通风布局是“双刃剑”，因此解决室内风环境问题要与室外风环境同时考虑。高层建筑的室内风环境与建筑在城市中建筑高度的梯度效应有关，通常主要考虑单层的室内风环境的外围护设计。
通过外窗布置可改善高层建筑的室内风环境，如：设置挡风板改变气流进人室内的方向；下悬窗气流从底部入室后向上方流动，可减少对人体的影响；单面平开式，开启角度小，风从侧面进入，开启方向要回避人在室内坐立的范围。另外运用灵活可开启的双层围护面，引入竖向绿化、形成多方向多层次的绿化系统等方法，对水平的强气流有缓冲作用。
在室内风环境设计中，合理的平面布置为：布局宽松，间距大，朝向主导风向。同时空间体量处理能加速或引导室内气流，围护结构要尽可能通透，风道通畅。此外，合理的通风时机，早晚的门窗开闭，开窗的方式、位置等都很重要。
3.4室外自然风管理规划
建筑自然风利用设计首先要考虑建筑基地的选定。当地的地形、地面纹理会影响自然风的条件。茂密植物的阻挡会大大削减风速。开放的地形会加强风速。并且风速一般会随高度而增加，因此建筑高楼层一般会有较好的凉风。而高层建筑密度非常大的时候，会产生气流干扰现象，影响通风效果。
建筑自然风利用设计其次要考虑周边临近环境状况。需仔细规划各建筑物位置，让气流不被阻挡，有利于自然风流通到各建筑物去。在方格块式基地配置中，建筑间距为建筑高度的6倍是最佳距离，能够确保第二排建筑有足够的气流。自然风在高层建筑阻挡下，气流会在建筑物表面分开，一部分向上流动越过屋顶，一部分向下流动形成一个大漩涡，形成极大的气压差。在高层建筑的侧面会出现高速风，称为大楼风，有利于建筑物的自然通风。在前面有非常高的建筑面对自然风时，其后面的矮建筑会形成很强的负压区，而出现反气流，风向与自然风相反，有利于矮建筑自然通
摘要：地球环境的日益恶化威胁到了人类的生存。人们为了改变这一状况，开始着眼于节约型建筑设计，创造自然通风设计也成为重要课题。本文结合自然风的特性，分析建筑设计过程中如何更好地利用自然风来提高建筑的舒适度。
关键词：建筑设计；自然风；舒适度
前言
建筑创作的自然风设计就是通过一定的设计方法，促进建筑对自然风的最优利用，设计内容主要包括了自然通风设计和节能设计。其中自然风设计方面是一个复杂而集中的思维过程，需要综合考虑当地的气候特征以及周边环境、建筑的形态、建筑空间设计、建筑的外维护结构的设计等各个方面。同时自然风在建筑设计的运用也是一个系统的、综合的过程，需要多个专业领域的协调配合，才能最终实现建筑的最优自然风设计。
1.建筑自然风的特性
自然风是大自然基本环境元素，自古以来就被认为具有神圣的力量和神奇的功效。现代社会为在设计中创造良好的自然通风效果，需要了解自然风的特性：空气总是都是由高压区流向低压区，因此自然风在建筑物的不同开口处造成的气压不同，就能在建筑内部形成氣流；阻挡物可改变风向；层流式气流和相邻空气以相同方向与速率平顺的进行移动，当缓慢且温和的气流方向改变时，层流式气流的方向不会发生改变；而剧烈的气流方向改变时则会造成乱流，因此流线形导风体导风效果最好。
2.建筑与自然风关系
2.1建筑位置与风影的关系
建筑物位置周边，会形成风遮蔽效应，根据不同气候区，所采取的相对措施也不一样。在干热气候区，白天多出现高温热风，因此利用建筑物形成的风影，可以避免高温热风的吹入，不让高温空气进入室内影响室内环境的温度，因此建筑物排列位置应尽量创造最大风影面积[1]，如图1所示。
在湿热气候区，夏季必须利用自然风增加室内排热及人体散热，以改善室内空气质量和让使用者感到凉快。因此需避免让建筑物位置在风影影响范围内，以增加室内自然风通风机会，提升热舒适度如图2所示。
图1 干热气候建筑物位置与风影的位置关系
图2 湿热气候建筑物位置与风影的位置关系
2.2利用自然通风增加建筑内部热散失
低温凉爽的环境空气所含热量较少，因此经常用于建筑通风，并成为了降低非空调型建筑室内温度最有效的方法之一。
在热带地区，尤其是湿热地区，传统建筑的通风设计，以创造最大对流效果为主。在内陆地区，如果当地自然风风速低，会采用在受风坡地上兴建房屋等方式，以获取较大风速。
现代设计中，为使建筑物内形成对流通风，有效降低室内温度，可以利用风机设备创造气流的强制通风方式，也可以通过导入自然风的自然通风方式。通过补入较冷空气替代并排出热空气，造成建筑室内热散失。空间气流同时也能增加人体人体体表的对流及汗液蒸发，带走热量，而使室内有效温度（ET）降低。
在空调型建筑中，夏季室外气温往往比室内气温高，通风会造成室内热得，为确保热得在最低程度，需依据室内新鲜空气量来决定通风量[2]。
3.建筑设计中结合自然风的设计手法
3.1建筑位置的设计方法
建筑要与主导风向成30°～45°角，前后错列斜列，前低后高，前疏后密，充分利用地形，合理布置树木、车库等。建筑的中庭可调节室内微气候，合理设计的中庭可以形成烟囱效应，实现上下对流通风或拔风，有效降低室内温度，有节约能耗的作用。设置通风塔，利用热压通风原理可起换气作用；双层外墙系统中间可形成生态气候缓冲层，能保温隔热又能保证高层建筑的良好通风。
3.2高层建筑对自然的顺应和利用
高层建筑难以依靠开窗实现室内自然通风，靠机械通风浪费能源。增强高层建筑对自然风的利用的方法有：①双层墙面，化解不利风的影响。②竖向绿化，把绿化引入室内，可缓冲强气流入室内（如德国49层的法兰克福银行总部高楼）。③利用交通核形成抽风筒，以及优化平面布局。
高层建筑还可以通过合理布置风机，实现风能源的转化。例如，风能机安装在风阻较小的屋顶或风力被强化的风口、夹缝等部位。也可以将风力发电滑轮机固定在高层建筑之间的桥梁上，如某高层建筑双塔楼之间16层、25层、35层各设一桥梁，安装3个直径29米的水平轴风力发电滑轮机。
高层建筑建设会对城市风环境产生一定负面影响。主要由以下三方面：①建筑高度及体量造成阴影。②气流受阻转而向下运动，使建筑底部空间风环境复杂化。③高层建筑群体之间形成狭管风效应。高层建筑设计时顺应自然风布局，可减少对城市风环境的负面影响。主要有以下方法：①取圆形建筑平面。②建筑型体退台。③流线形体及螺旋凹口线形外皮[3]。
3.3室内风环境
合理布局避免室内“风害”，与室外自然通风布局是“双刃剑”，因此解决室内风环境问题要与室外风环境同时考虑。高层建筑的室内风环境与建筑在城市中建筑高度的梯度效应有关，通常主要考虑单层的室内风环境的外围护设计。
通过外窗布置可改善高层建筑的室内风环境，如：设置挡风板改变气流进人室内的方向；下悬窗气流从底部入室后向上方流动，可减少对人体的影响；单面平开式，开启角度小，风从侧面进入，开启方向要回避人在室内坐立的范围。另外运用灵活可开启的双层围护面，引入竖向绿化、形成多方向多层次的绿化系统等方法，对水平的强气流有缓冲作用。
在室内风环境设计中，合理的平面布置为：布局宽松，间距大，朝向主导风向。同时空间体量处理能加速或引导室内气流，围护结构要尽可能通透，风道通畅。此外，合理的通风时机，早晚的门窗开闭，开窗的方式、位置等都很重要。
3.4室外自然风管理规划
建筑自然风利用设计首先要考虑建筑基地的选定。当地的地形、地面纹理会影响自然风的条件。茂密植物的阻挡会大大削减风速。开放的地形会加强风速。并且风速一般会随高度而增加，因此建筑高楼层一般会有较好的凉风。而高层建筑密度非常大的时候，会产生气流干扰现象，影响通风效果。
建筑自然风利用设计其次要考虑周边临近环境状况。需仔细规划各建筑物位置，让气流不被阻挡，有利于自然风流通到各建筑物去。在方格块式基地配置中，建筑间距为建筑高度的6倍是最佳距离，能够确保第二排建筑有足够的气流。自然风在高层建筑阻挡下，气流会在建筑物表面分开，一部分向上流动越过屋顶，一部分向下流动形成一个大漩涡，形成极大的气压差。在高层建筑的侧面会出现高速风，称为大楼风，有利于建筑物的自然通风。在前面有非常高的建筑面对自然风时，其后面的矮建筑会形成很强的负压区，而出现反气流，风向与自然风相反，有利于矮建筑自然通