建筑设计中的自然通风分析

吴华

（湖南大学设计研究院有限公司 湖南长沙 410082）

1 引言

在建筑设计中，充分利用自然通风可以提高建筑的绿色节能的使用功能，基于自然通风，不仅可以对室内的空气环境加以改善，提高居住者生活品质，还可以节能降耗，缓解我国在资源利用方面的压力，同时实现对自然生态环境的保护，促进人与自然的和谐发展。在建筑设计中，自然通风是一项应用广泛且传统的建筑生态理念，由于利用自然环境，可以不依靠外界能源，因此具有长久性和廉价性。此外，通过自然通风的设计，对居住者来说更加贴近自然，不仅可以促进空气流通，保证室内空气的新鲜程度，还可以促使居住者的心理状态提升，充分实现建筑的使用功能。自然通风还可以对电力资源的节约起到促进作用，进而降低发电过程中各种污染问题，从长远上保护自然生态环境。因此在建筑的设计中，使用自然通风是具有十分重要的意义的。

2 建筑自然通风原理分析

2.1 利用风压

所谓风压，是指在空气流动时，垂直作用在平面上的静止压力，在建设设计中体现为，由于建筑物的阻挡作用，使迎风面的气流堆积，从而增大表面静压，而背风面和侧风面则由于空气涡流作用，使得表面静压降低，进而形成建筑不同位置处的压力差，通过此压力差，便可以实现空气的自然流通。因此在建筑设计之中，可以设置局部横向通风道，并基于所要涉及的空气流动方向，进行通风道的敞开与关闭设计，实现建筑的自然通风。

2.2 利用热压

在建筑设计之中，热力学也有充分的体现，当建筑物的室内和室外存在温度上的差异时，便会导致空气密度的变化和差异，从而导致空气产生压力差，进而实现空气的自然流通，这种现象被称为“烟囱效应”，也是建筑自然通风中常用的一种手段。具体来说，当建筑内部的温度上升，将会使其密度降低，从而产生向上运动的趋势，此时通过预先设置的排风口，将可以实现空气的流动，再利用室外密度较大的空气流入室内，便可以实现空气的循环流动。

2.3 风压与热压相结合

利用风压和热压进行自然通风是建筑设计中常用的手段，如果将二者结合起来，将会更好地实现建筑自然通风的功能。利用风压和热压相结合的通风设计，可以将二者的效果叠加，从而更好地提升建筑通风效果。对于特定的建筑物，若要进行风压与热压相结合的通风设计，需要建筑设计师对建筑进行科学合理设计，从而实现高效的自然通风，改善空气品质。

2.4 机械辅助进行的自然通风

当风压和热压不能完全满足建筑通风的要求时，例如对于大型建筑物，由于体型大，通风道长，难以实现空气的对流，因此需要借助机械辅助进行通风。体现为自然通风为主，机械通风为辅的通风模式。利用循环甬道，可以实现大面积的室内通风效果。这种方式虽然需要消耗一定能源，但仍以自然通风为主，并且其带来的通风效果更加良好。

3 建筑自然通风优势分析

在建筑设计中，实现自然通风是一项具有重要节能意义的理念。为了降低空调的使用，减少能源的消耗，采用自然通风便可以实现改善室内空气与热量环境的作用。在自然通风中，可以实现两种功能：①有效实行被动式制冷，即当室外环境温度较低时，可以降低室内的温度，同时不消耗任何资源，代替空调的作用。当室外环境温度较高时，也可以调节室内的空气环境质量，确保空气的新鲜程度。②通过自然通风可以带来更为新鲜、自然的空气，从而使得居住者身心愉悦，促进居住者的身心健康。相比于空调进行空气调节的设计，自然通风无能源消耗，无噪声，并且更为健康，是一种绿色、和谐的建筑设计理念。

4 建筑设计中自然通风的设计分析

4.1 总平面布局

为了实现空气的自然流通，设计师首先关注的便是空气的对流，即“穿堂风”，为了实现“穿堂风”的流动，需要在进行建筑设计时，进行总平面布局的设计，既要考虑建筑的朝向、形状，也要兼顾建筑物之间的距离和总体布局，一般来说，建筑应当采用错落有致的布局方式，尽量使得每一幢建筑都有良好的通风效果。

4.2 建筑朝向

在建筑设计时，其位置和朝向也是自然通风的重要影响因素，因此需要根据建筑所在地的日照特点及主导风向进行建筑朝向的设计。根据风的特点，风力最大作用面为与风向垂直的平面，因此建筑的主立面应尽可能朝向夏季主导风向，侧面朝向冬季主导风向。此外由于我国绝大多数地区的夏季主导风向为南向或南偏东，因此对于我国，建筑的最佳朝向是南方。采用这一朝向既可以调节室内的温度和空气环境，又可以避免西、东晒。

4.3 建筑群的间距

对于建筑周围还有其他建筑的情况，就要考虑建筑物之间的相互影响。根据已有研究表明，当前后建筑物之间的日照间距较小时，会遮挡后排建筑，导致其风压降低，当日照间距增大时，可以使后排建筑具有更好的通风效果。因此要对前后建筑物的间距进行合理的设计。此外，在条件允许的情况下，增大山墙间距，也可以提高空气流动的效果，原因在于室外空气会在流经山墙时产生射流，进而改善建筑群之间的空气流动，提升自然通风的效果。

4.4 通过建筑剖面进行通风

在当前的建筑设计中，越来越多的出现了底层架空的建筑形式，其中被架空的部分，可以用于园林景观绿化，改善室内生态环境。这种设计方式不仅使得可用空间增加，而且可以使得空气从建筑底部流入建筑中层，实现自然通风的效果。此外对于顶层来说，由于混凝土的热惰性，使其白天吸收的热量在夜晚散出，给居住者带来不适的影响，因此设计师考虑屋面架空的手段，将蓄积的热量通过自然风将其带走，提高建筑的舒适度。

4.5 通过建筑高度以及门窗部位进行通风

较高的楼层有利于室内热压的形成，增强自然通风，适当增高建筑高度，可加速热空气流动，使新风更多的涌入室内，有效减小室内温湿度。在炎热地区，可以通过安装特殊门窗如木板帘，更有效的进行通风降温。捕风窗是人类的一项伟大发明，它促使风通过风道进入室内，既保障了普通窗户通风又满足了室内空气的流动。

5 结语

在当前的建筑设计中，自然通风的手段已经被广泛应用于城市居民住宅当中，并实现了良好的效果。自然通风具有调节室内空气质量，节约能耗，维持室内外温度平衡等优点，是一种绿色生态化的建筑设计手段。在建筑设计时，要根据建筑的具体类型和要求进行合理的分析，保证自然通风的正常进行。通过自然通风，可以使居住者的居住品质得到提升，同时降低资源消耗，因此建筑设计中的自然通风设计要得到充分的重视。

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