建筑設計中對自然通風的探討

侯棟

【摘要】通過建筑設計實現的自然通風，不但能使建筑獲得良好的室內環境條件，而且具有節約能源、造價低廉的特點。介紹在建筑設計中實現自然通風的幾種技術；探討建筑布局、建筑平面、建筑剖面與建筑構件在實現建筑自然通風中的作用與方法。

【關鍵詞】建筑設計；自然通風；風壓；布局；戶型

一、自然通風的意義

自然通風是指利用建筑內外風力或熱壓造成的風來促使空氣流動而進行的通風換氣。自然通風的作用體現在兩方面：第一，實現有效的被動式制冷。這意味著在不消耗不可再生能源的情況下，降低室內氣溫，帶走潮濕空氣，并以氣流降低皮膚溫度，達到人體熱舒適。第二，提供新鮮、清潔的自然空氣，以維持室內空氣的衛生，有利于人的生理和心理健康。建筑通風的設計方法，是以建筑設計配合室外

通風條件，提高室內有效風速，從而達到通風換氣的目的。如今，空調的使用，人們可以主動地控制居住環境，而不是被動地適應自然；也使人們漸漸淡化了對自然通風的重視。在全球能源與資源短缺、環境嚴重破壞時，建筑師將不得不重新審視自然通風這一傳統技術。

二、利用風壓和熱壓實現自然通風

（一）利用風壓實現自然通風

風壓是指空氣流受到阻擋時產生的靜壓。若某個地區外部風環境良好，那么完全可以利用風壓來實現自然通風。利用風壓實現自然通風的原理如下：由于建筑物對風力的阻擋作用，在建筑物的迎風面會使得氣流受到阻礙，從而使得靜壓升高；而在建筑物的側風面和背風面則會善生局部的渦流，這樣靜壓就會降低。如此一來，迎風面與背風面之間便會形成一個壓力差，而在這個壓力差的作用下室內外的空氣實現了流通。

除此之外，根據努利流體原理，流動空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區。這樣便可以在建筑中局部留出橫向的通風通道，當風從通道吹過時，會在通道中形成負壓區，從而帶動周圍空氣的流動，這就是管式建筑的通風原理。通風的管式通道要在一定的方向上封閉而在其他方向開敞，從而形成明確的通風方向。這種通風方式尤其適用于大進深的建筑空間，其通風效果極佳。

（二）利用熱壓實現自然通風

自然通風的另一原理是利用建筑內部空氣的熱壓差--即通常講的"煙囪效應"來實現建筑的自然通風。由于建筑物內外空氣的溫度差產生了空氣密度的差別，于是形成壓力差，驅使室內外的空氣流動。室內溫度高的空氣比重小而上升，并從建筑物上部風口排出，這時會在低密度空氣原來的地方形成負壓區，于是，室外溫度比較低而比重大的新鮮空氣從建筑物的底部被吸入，從而室內外的空氣源源不斷地進行流動。

三、 自然通風在現代建筑設計中的應用

（一）建筑組群的布局

組群的布局和自然通風的關系，可以從平面和空間兩個方面考慮。一般建筑組群的平面布局有行列式 （ 包括并列式、錯列式、斜列式 ）、周邊式、自由式等。通常，不同的建筑組群形式有不同的通風效果，行列式布置的組群需調整住宅朝向引導氣流進入住宅群內，使氣流從斜向進入組群內部，從而減小阻力，改善通風效果。單一行列式布置小區內通風不佳，采取錯列式布置方式，前后錯開，便于氣流插入間距內，使氣流路線較實際間距長，能使下風側的住宅獲得良好的自然通風。自由式是就具體地形、地勢和朝向靈活布置。周邊式的部分房屋的前后都處在負壓區，四周較封閉，通風不好.而且部分建筑又處于東、西朝向布置方式，周邊式最適合于寒冷地區的建筑群體布局。

（二）建筑物的間距

建筑規劃不能片面地追求高建筑密度而過多地壓縮住宅間距，犧牲住宅的熱舒適性。間距過小會使住宅不能得到較好的自然通風和日照。如果條件許可，從夏季自然通風降溫、冬季保證日照時間出發，住宅間距仍以稍大為宜，但也不能盲目加大間距，當住宅建筑總高度不變時，進深越大渦流越小，在住宅較短時，

渦流也較小，對后排住宅通風效果影響不大，所以盡量選擇適當的進深，減小住宅長度。當住宅高度增加時渦流范圍也隨之增加，可使高居住宅放在北側阻擋冬季風。所以要確定小區總體布局，應充分者慮不同體形的住宅樓的特點，合理使用。

（三）住宅的朝向

為了選擇較佳的住宅朝向，應根據本地區的地形條件和夏季以南風為主導風向的情況，在滿足日照的前提下使夏季主導風向與住宅南立面保持適宜的風向入射角，許多有關空氣流動模擬試驗已經獲得大景的測量結果及結論，一般說建筑物應朝向主要風向，在風向投射角為0°，前棟房屋的高度、長度、深度以及形狀都影響其屋后的漩渦區范圍的大小，即風從正面吹向建筑時，風影長度最大，前、后兩建筑之間為了避免擋風所需的間距最大，布置這樣的通風建筑間距是不經濟的，但若風向是斜吹，風向投射角為 30°～60°時，其風影長度可大大減小。因此，在建筑群布局時，可以采用加大風向投射角，使后排建筑在風影范圍之外。但也應注意，投射角加大會使室內平均風速降低。每個地區應根據當地的氣候和地理因素，選擇自己的合理朝向范圍，以利于在建筑設計時有一個選擇的幅度。

（四）戶型平面設計

要取得良好的通風效果，使氣流按照預設的路線流動，這就要求戶型布局結構合理，房間既要有合適的進風口又要有合適的出風口。一般說來，一個房間進風口的位置（豎向和橫向 ）、進風口的形式（窗戶開啟方式：平開式、中旋式、百頁式等），決定著室內氣流的狀態。此外，室內縱墻應設置一定量的通風窗，保證室內氣流通暢。房間中若能高低窗搭配設置，增加進出風口的高度差，則可利用熱壓差原理改善通風效果，也就是常見的煙囪效應。

（五）建筑設計室內通風構造措施

1、窗戶選型及開啟方式

《住宅設計規范》要求采用自然通風的房間臥室、起居、明衛的通風開口面積不小于房間地板面積的 1/20；廚房不小于1/10 且不得小于0.8m2，但目前流行的大采光窗多為固定式，只有局部可開啟或不開啟 ，采光而積不斷加大，但可開啟窗面積逐步減小，影響室內通風。

外窗選型及開啟方式對室內自然通風效果也會產生影響，單側向外開啟的平開窗，可引導室外風進入室內，外推旋轉窗可改變進入室內風的方向，推拉窗的引風、導風效果不明顯，而且開啟面積小。因此，盡量選用具有良好導風性能的窗如平開窗、上旋窗等，改善室內通風效果。

2、 建筑構件的導風措施

（1）垂直導風墻板

當房在同一采光面開出兩個有定間距的窗戶時，可以在窗戶相鄰的兩側各設置一塊挑出的垂直導風板，取得"人工"風壓力差，產生較好的通風效果。也可以將垂直遮陽板與導風板結合起來進行設計，或將建筑（房間） 一端設一個延伸出來的迎風墻，形成正壓區，促進內部通風。

（2）窗扇

許多時候，風未必是正對著窗戶，而是從側面吹來，大量的風在住宅外墻上"滑行"如果窗戶是平開窗，風從右邊墻而吹進來時，就應該把右窗扇關起，打開左窗扇來導入室內；風從左邊墻而吹來時，方法則相反。另外，不同開啟方式窗戶可以將進入室內的氣流方向加以引導而改變氣流在室內的路線和影響范圍，加強房間的通風效果。

結語

綜上，自然通風做為一種較為環保且低廉的建筑通風方式，應在現代建筑的設計中得到更為廣泛的應用，但它是一種被動式的通風方式，其設計及使用要受到諸多因素的制約，在建筑進行自然通風設計時，要將多種因素綜合起來，從全局出發，從而達到更好的建筑自然通風效果。

參考文獻

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