自然通風(fēng)在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、<p>　　自然通風(fēng)在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：建筑的自然通風(fēng)十分重要，有效的自然通風(fēng)能在解決房間光線問(wèn)題的同時(shí)，能有效減少能源浪費(fèi)，降低造價(jià)成本，而且，自然通風(fēng)可以有效地為建筑的使用者提供健康和舒適的空間環(huán)境，增強(qiáng)使用人員的身心健康。因此，自然通風(fēng)作為一項(xiàng)重要的被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法被廣泛應(yīng)用于生態(tài)建筑和綠色建筑設(shè)計(jì)中。文章簡(jiǎn)要介紹了自然通風(fēng)的原理及在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 <

2、/p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑；自然通風(fēng)；設(shè)計(jì) </p><p>　　良好的通風(fēng)可以把新鮮空氣帶入室內(nèi)，帶走進(jìn)入室內(nèi)的熱量，還可以促進(jìn)人體的汗液蒸發(fā)降溫，使人感到舒適。目前大多數(shù)建筑物溫度控制及通風(fēng)設(shè)施都是依賴于空調(diào)及機(jī)械通風(fēng)設(shè)備。空調(diào)的使用讓人們可以主動(dòng)地控制居住環(huán)境，而不是被動(dòng)地適應(yīng)自然，也使人們漸漸淡化了對(duì)自然通風(fēng)的重視。然而隨著社會(huì)的進(jìn)步和建筑業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)建筑的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能

3、性及舒適性等都提出了較高的要求。自然通風(fēng)技術(shù)作為一項(xiàng)改善建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的生態(tài)建筑技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于建筑建設(shè)之中，以降低建筑能耗，改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量，尤其在住宅建筑中起著舉足輕重的作用。在這樣的背景下，把自然通風(fēng)這項(xiàng)建筑生態(tài)技術(shù)重新引回現(xiàn)代住宅建筑中，有著比以往更為重要的意義。 </p><p>　　一、建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)原理 </p><p>　?。ㄒ唬╋L(fēng)壓作用下的自然通風(fēng) &

4、lt;/p><p>　　根據(jù)流體力學(xué)原理，當(dāng)風(fēng)吹向房屋時(shí)，迎風(fēng)面墻壁空氣流動(dòng)受阻，風(fēng)速降低，使風(fēng)的動(dòng)能變?yōu)殪o壓，作用在建筑物的迎風(fēng)面上，因而使迎風(fēng)面上所受到的壓力大于大氣壓，從而在迎風(fēng)面形成正壓區(qū)。風(fēng)受到迎風(fēng)面阻擋后，從建筑物的屋頂及兩側(cè)快速繞流過(guò)去。繞流作用增加的風(fēng)速使建筑物屋頂、兩側(cè)及背風(fēng)面受到的壓力小于大氣壓，形成負(fù)壓區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)（見(jiàn)圖1）。建筑物四周的風(fēng)壓分布不同，迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓力差也隨之不同，它

5、與建筑物的幾何形狀和建筑與風(fēng)向的夾角等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，迎風(fēng)面幾何中心正壓最大，屋脊與犀角處負(fù)壓最大。人們常說(shuō)的穿堂風(fēng)就是利用風(fēng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑的通風(fēng)換氣。 </p><p>　　圖1 風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng) </p><p>　?。ǘ釅鹤饔孟碌淖匀煌L(fēng) </p><p>　　自然通風(fēng)的另一基本動(dòng)力是建筑物內(nèi)部的熱壓。熱壓是由于室內(nèi)和室外空氣的溫度差而形成空氣密度差

6、，進(jìn)而產(chǎn)生壓差造成熱氣向上冷氣向下的空氣流動(dòng)現(xiàn)象。在建筑設(shè)計(jì)中，利用熱壓原理將進(jìn)氣口和排氣口問(wèn)的落差加大，可以有效改善室內(nèi)自然通風(fēng)的效果，然后再結(jié)合建筑的削面設(shè)計(jì)來(lái)組織室內(nèi)通風(fēng)。從而實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)（見(jiàn)圖2）。一般利用熱壓原理形成的室內(nèi)自然通風(fēng)被稱作“煙囪效應(yīng)”，即室內(nèi)外溫差越大，上下進(jìn)出風(fēng)口之間的高差越大，則產(chǎn)生的熱壓就越大。對(duì)于高溫車間利用熱壓進(jìn)行通風(fēng)是防暑降溫最有效的措施，它不消耗電能又可獲得巨大的換氣量。 </p>&

7、lt;p>　　圖2 熱壓作用下的自然通風(fēng) </p><p>　?。ㄈ├脽釅号c風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng) </p><p>　　建筑中的自然通風(fēng)往往是熱壓與風(fēng)壓共同作用的結(jié)果，只是各自作用的程度不同，對(duì)建筑物整體自然通風(fēng)的貢獻(xiàn)不同熱壓作用相對(duì)穩(wěn)定，煙囪效應(yīng)拔風(fēng)的產(chǎn)生條件較容易實(shí)現(xiàn)；而風(fēng)壓作用常常受到大氣環(huán)流、地方風(fēng)、建筑形狀、周圍環(huán)境等因素的影響，具有不穩(wěn)定性。所以當(dāng)風(fēng)壓與熱壓同時(shí)作用的時(shí)候

8、，還可能出現(xiàn)減弱通風(fēng)效果的情況。當(dāng)風(fēng)向與熱壓作用的流線方向相同時(shí)，會(huì)相互促進(jìn)；反之，則會(huì)相互阻礙，從而影響自然通風(fēng)的效果。利用風(fēng)壓和熱壓進(jìn)行自然通風(fēng)往往是相互補(bǔ)充的，在實(shí)際情況中他們是共同作用的。一般來(lái)說(shuō)，在建筑進(jìn)深較小的部位多利用風(fēng)壓來(lái)直接通風(fēng)，而在進(jìn)深較大的部位則多利用熱壓來(lái)達(dá)到通風(fēng)效果。 </p><p>　　（四）機(jī)械輔助式自然通風(fēng) </p><p>　　在一些大型建筑中，由于通風(fēng)

9、路徑較長(zhǎng)，流動(dòng)阻力較大，單純依靠自然風(fēng)壓與熱壓往往不足以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。而對(duì)于空氣污染和噪聲污染比較嚴(yán)重的城市，直接的自然通風(fēng)還會(huì)將室外污濁的空氣和噪聲帶入室內(nèi)，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機(jī)械輔助式的自然通風(fēng)系統(tǒng)。 </p><p>　　二、應(yīng)用自然通風(fēng)需考慮的因素 </p><p><b>　　（一）室內(nèi)的熱量 </b></p><

10、p>　　為了減小屋內(nèi)的氣溫，使用自然通風(fēng)有一個(gè)必要的條件，就是外界的溫度要比室內(nèi)的低一些，確保外界的流入屋內(nèi)。非常明顯，當(dāng)里面和外界的溫度差非常大的話，降溫取得的功效就會(huì)更加的顯著。對(duì)于完全依靠自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行降溫的建筑，其使用效果則取決于很多因素，建筑的得熱量是其中的一個(gè)重要因素，熱量越大，通過(guò)降溫達(dá)到室內(nèi)舒適要求的可能性越小。 </p><p>　?。ǘ┦覂?nèi)空氣濕度 </p><p

11、>　　應(yīng)用自然通風(fēng)對(duì)降低室內(nèi)空氣溫度效果明顯，但對(duì)調(diào)節(jié)或控制室內(nèi)空氣的濕度，效果甚微。因此，自然通風(fēng)措施一般不能在非常潮濕的地區(qū)使用。但對(duì)于室外環(huán)境中空氣溫、濕度比較溫和適宜的地區(qū)（如英國(guó)），該技術(shù)被廣泛應(yīng)用而且非常成熟。 </p><p>　?。ㄈ┙ㄖh(huán)境的要求 </p><p>　　采用自然通風(fēng)之后，室內(nèi)的環(huán)境大部分都得靠外在的條件來(lái)調(diào)整，除空氣自身的濕度以及溫度等要素之外，建

12、筑中的空氣的質(zhì)量以及聲音的控制也會(huì)受到外在環(huán)境的影響。根據(jù)目前的一些標(biāo)準(zhǔn)要求，采用自然通風(fēng)的建筑，其建筑外的噪音應(yīng)小于70dB。在一些大中型城市，自然通風(fēng)環(huán)境噪音水平和空氣污染物濃度是目前城市環(huán)境治理中的難點(diǎn)，從而成為自然通風(fēng)技術(shù)在城市建筑中應(yīng)用的主要障礙。 </p><p><b>　?。ㄋ模┙ㄖ轿?</b></p><p>　　為了防止發(fā)生噪音以及空氣污染等問(wèn)題

13、，通常規(guī)定，物體的立面要和交通主線之間有20m左右的間隔。地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向與風(fēng)速根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向與風(fēng)速確定自然通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別注意建筑是否處于周圍污染空氣的下游。因?yàn)槌鞘泻娃r(nóng)村的環(huán)境本身有著非常大的差異，其對(duì)通風(fēng)體系帶來(lái)的作用也是有著顯著地區(qū)別的，尤其是建筑附近的一些物體會(huì)對(duì)其附近風(fēng)向以及光線等產(chǎn)生一定的作用。 </p><p>　?。ㄎ澹┙ㄖ螤罴俺?</p><p>　　通常建筑

14、自身的寬數(shù)會(huì)對(duì)自然通風(fēng)有一定的影響。通常其寬度小于10m時(shí)可用一側(cè)通風(fēng)的措施。當(dāng)該數(shù)值小于15m的時(shí)候可用雙向的措施。如果不這樣的話，就要使用別的一些方法進(jìn)行搭配，例如煙囪結(jié)構(gòu)或機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)的混合模式等。系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口應(yīng)該面對(duì)建筑周圍的主導(dǎo)風(fēng)向，以便充分利用風(fēng)壓作用。 　　三、自然通風(fēng)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用 </p><p>　　（一）建筑群布局的合理設(shè)計(jì) </p><p>　　現(xiàn)代

15、住宅小區(qū)是高層住宅與多層住宅混合搭配建造的形式，住宅布局及群體組合是否合理，直接關(guān)系到小區(qū)室外風(fēng)環(huán)境質(zhì)量的好壞。在總圖設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)建筑單體的面寬，高度，間距等指標(biāo)進(jìn)行分析，以合適的布局和體量獲得最佳的整體自然通風(fēng)效果。其次是對(duì)項(xiàng)目用地的環(huán)境分析，如地勢(shì)是否有高差，其高差是處于迎風(fēng)面還是背風(fēng)面，地表是否有顯著的障礙物等因素都是需要納入考慮的范疇。對(duì)環(huán)境分析的結(jié)果是建筑設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，建筑師可通過(guò)采取豎向設(shè)計(jì)，景觀設(shè)計(jì)以及單體

16、設(shè)計(jì)等方面，減弱不利因素，為實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)改善條件。 </p><p>　　（二）建筑室內(nèi)空間的布置 </p><p>　　在設(shè)計(jì)套型的平面風(fēng)路時(shí)，盡量讓進(jìn)出風(fēng)口對(duì)位，如客廳和餐廳的門窗位置，減少氣流迂回路程，減小阻力。由于廚房廁所在夏季是熱、濕源，為了直接排走濕熱空氣，防止倒流，通風(fēng)路徑應(yīng)與室內(nèi)活動(dòng)空間分離。可在臥室和其他適當(dāng)位置設(shè)活動(dòng)門、活動(dòng)格柵或者高側(cè)窗，夏季打開(kāi)形成風(fēng)路，冬季關(guān)閉，減

17、少通風(fēng)，可以在滿足一定的私密性的同時(shí)保證風(fēng)路的暢通。為了避免風(fēng)吹進(jìn)房間后，斜向成為“交角風(fēng)”跑掉，盡量避免在進(jìn)風(fēng)口窗戶的側(cè)墻上設(shè)計(jì)開(kāi)口。為了保證風(fēng)路暢通，套型平面風(fēng)路設(shè)計(jì)應(yīng)避免出現(xiàn)銳角的轉(zhuǎn)折，在平面轉(zhuǎn)折處，宜圓角處理、放大空間或設(shè)導(dǎo)流構(gòu)件。點(diǎn)式住宅中，尤其是一梯8～10戶的住宅，多數(shù)住戶較難組織有效的穿堂風(fēng)，室內(nèi)通風(fēng)的條件會(huì)比較差，這種情況下就要盡可能多的利用天井、過(guò)廳、樓梯間等空間增加室內(nèi)開(kāi)VI面積。留出適當(dāng)?shù)某鲲L(fēng)口，為室內(nèi)形成對(duì)流創(chuàng)

18、造條件，組織自然通風(fēng)。進(jìn)入室內(nèi)的風(fēng)會(huì)與室內(nèi)墻體、家具等物體發(fā)生摩擦，從而減小風(fēng)的勢(shì)能使風(fēng)速越來(lái)越小，直至消失，因此，平面沿風(fēng)路進(jìn)深應(yīng)小于14m。 </p><p><b>　　（三）建筑窗設(shè)計(jì) </b></p><p>　?、俅皯舻姆轿弧＝ㄖ锏淖匀煌L(fēng)受窗戶與風(fēng)向之間的位置關(guān)系影響最為直接，當(dāng)窗戶朝向與主導(dǎo)風(fēng)向偏斜45°角左右時(shí)，可在室內(nèi)引起空氣紊流沿著房

19、間四周作環(huán)行運(yùn)動(dòng)，從而增加了側(cè)墻及墻角處的氣流量，提高通風(fēng)效果。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，房間進(jìn)風(fēng)窗宜與建筑所在地主導(dǎo)風(fēng)呈45°角為宜。②窗戶位置。在水平方向上的窗戶，加大進(jìn)、出口間距離可有效增加洞口間的風(fēng)壓差，在室內(nèi)會(huì)形成紊流，空氣沿房間四周墻面作環(huán)形流動(dòng)，可避免室內(nèi)形成通風(fēng)死角，有效改善室內(nèi)自然通風(fēng)狀況。同時(shí)，窗口的高度也是影響室內(nèi)流場(chǎng)分布和氣流速度的重要因素，一般高窗能夠促進(jìn)氣流流動(dòng)，同時(shí)采光效果較好；而低窗雖然通風(fēng)效果不好，

20、但是能夠使地瞬反射的太陽(yáng)光線比較均勻。因此在建筑設(shè)計(jì)中可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)計(jì)窗的高度。③窗的大小。建筑設(shè)計(jì)中窗的大小最基本的是應(yīng)該滿足通風(fēng)、日照、視野等的需要。一般在氣候比較干熱的地區(qū)適合小窗，以此來(lái)達(dá)到遮陽(yáng)的目的，為了便于更好的通風(fēng)，在氣候濕熱的地區(qū)則要使用大窗。④窗戶選型及開(kāi)啟方式。目前我國(guó)大多建筑的窗戶在采光而積不斷加大的同時(shí)，可開(kāi)啟窗面積在逐步減小，這對(duì)室內(nèi)通風(fēng)產(chǎn)生不利影響。因此，基于改善建筑通風(fēng)效率的原因，在建筑設(shè)計(jì)中，<

21、;/p><p>　?。ㄋ模┪蓓?shù)淖匀煌L(fēng) </p><p>　　屋頂除了作為整個(gè)建筑自然通風(fēng)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，利用天窗、煙囪、風(fēng)斗等構(gòu)造為氣流提供進(jìn)出口外，本身也可以成為一個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。這種通風(fēng)屋頂內(nèi)部一般有一個(gè)空氣間層，利用熱壓通風(fēng)的原理使氣流在空氣間層中流動(dòng)，以提高或降低屋頂內(nèi)表面的溫度，進(jìn)而影響到室內(nèi)空氣溫度。另外，屋頂?shù)男螤顣?huì)影響室外風(fēng)壓，從而影響自然通風(fēng)效果，在設(shè)計(jì)中可采用翼形

22、屋頂以便形成高壓區(qū)和低壓區(qū)。 </p><p>　?。ㄎ澹盁焽琛笨臻g的利用 </p><p>　　“煙囪”由垂直豎井和幾個(gè)風(fēng)口組成，在房間的排風(fēng)口末端安裝太陽(yáng)能空氣加熱器以對(duì)從風(fēng)塔頂部進(jìn)入的空氣產(chǎn)生抽吸作用。該系統(tǒng)類似于風(fēng)管供風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)塔由垂直豎井和風(fēng)斗組成。在通風(fēng)不暢的地區(qū)，可以利用高出屋面的風(fēng)斗，把上部的氣流引入建筑內(nèi)部，來(lái)加速建筑內(nèi)部的空氣流通。風(fēng)斗的開(kāi)口應(yīng)該朝向主導(dǎo)風(fēng)向。在主導(dǎo)風(fēng)

23、向不固定的地區(qū)，則可以設(shè)計(jì)多個(gè)朝向的風(fēng)斗，或者設(shè)計(jì)成可以隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　總之，自然通風(fēng)已經(jīng)成為生態(tài)建筑中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，越來(lái)越受到人們的重視。建筑設(shè)計(jì)者應(yīng)該綜合考慮自然通風(fēng)的原理及應(yīng)用自然通風(fēng)需考慮的因素，從總體布局，室內(nèi)空間的布置，窗、屋面等方面的設(shè)計(jì)，有效地利用自然通風(fēng)解決住宅中熱舒適性和空氣質(zhì)量問(wèn)

24、題，以提升建筑品質(zhì)、價(jià)值，滿足人們的舒適與健康，實(shí)現(xiàn)健康舒適的建筑。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　【1】蘇濱.如何實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)【J】.赤子，2012（12）. </p><p>　　【2】向興武.對(duì)建筑物自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的探討【J】.城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（18）. </p