李霞

摘要：隨著我國(guó)對(duì)建筑通風(fēng)節(jié)能的要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)者在建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)中要更注重布局的合理性。為了進(jìn)一步節(jié)省成本，提升節(jié)能效率。自然通風(fēng)更適用于現(xiàn)有的建筑節(jié)能通風(fēng)設(shè)計(jì)，因此在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中應(yīng)多采用自然通風(fēng)加機(jī)械通風(fēng)。但建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該依據(jù)基本的自然規(guī)律，合理的引用自然通風(fēng)，避免因布局不合理導(dǎo)致通風(fēng)效果不佳的問(wèn)題，以此為建筑節(jié)能做出更多的貢獻(xiàn)。本文對(duì)建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；自然通風(fēng)；措施

自然通風(fēng)作為一種較為環(huán)保且低廉的建筑通風(fēng)方式，應(yīng)在現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)中得到更為廣泛的應(yīng)用，但它是一種被動(dòng)式的通風(fēng)方式，其設(shè)計(jì)及使用要受到諸多因素的制約，如地理環(huán)境、氣候狀況、建筑周遭空氣質(zhì)量以及建筑物結(jié)構(gòu)等等，在建筑進(jìn)行自然通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，要將多種因素綜合起來(lái)，從全局出發(fā)，從而達(dá)到更好的建筑自然通風(fēng)效果。

一、自然通風(fēng)作用原理

1.風(fēng)壓原理通風(fēng)

風(fēng)壓即利用建筑迎、背風(fēng)面的壓力差，使空氣由高壓處向低壓處流動(dòng)。將風(fēng)對(duì)建筑物的作用力分解成水平阻力和垂直升力，水平方向往往要考慮建筑開(kāi)口朝向，穿堂風(fēng)就是將窗布置在主導(dǎo)風(fēng)向，減少阻力爭(zhēng)取自然風(fēng)。垂直方向的力由于伯努利效應(yīng)，使進(jìn)風(fēng)面和屋頂面之間有著巨大的抽吸力，能很好地實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣。我國(guó)傳統(tǒng)建筑在排風(fēng)出口設(shè)置的風(fēng)塔，就是利用了風(fēng)壓引起的文丘里效應(yīng)： 氣流在空間收縮的部分加速，甚至形成負(fù)壓，這將有利于空氣的流動(dòng)。

2.熱壓原理通風(fēng)

熱壓通風(fēng)就是常說(shuō)的“煙囪效應(yīng)”，它的形成源于室內(nèi)外溫度差，溫度差引起室內(nèi)外的密度差，從而在垂直于建筑物墻面的方向產(chǎn)生壓力梯度。當(dāng)室溫高于外部溫度，建筑物的壓力上部比下部高，這就存在了一個(gè)壓力差，使得空氣由下面的開(kāi)口流進(jìn)，從上面流出。當(dāng)室溫低于外部溫度，熱空氣從室外進(jìn)入，與室內(nèi)冷空氣交換，這就是反煙囪效應(yīng)。煙囪設(shè)得越高，建筑物上部與下部之間的溫度與壓力差也越大，更高的氣流速度使得空氣流通更快。

3.風(fēng)壓和熱壓共同作用通風(fēng)

在實(shí)際生活中的自然通風(fēng)，一般都是熱壓和風(fēng)壓共同作用的。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)深小的開(kāi)口主要是風(fēng)壓通風(fēng)，而進(jìn)深大的開(kāi)口則主要是熱壓通風(fēng)，如果兩種通風(fēng)方式的流線(xiàn)相同，那么兩者共同的作用將促進(jìn)自然通風(fēng)，達(dá)到較好的效果，同時(shí)應(yīng)注意，熱壓與風(fēng)壓結(jié)合并不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性疊加。建筑師在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，應(yīng)當(dāng)將兩者的作用綜合考慮，達(dá)到良好的通風(fēng)效果。

二、完善建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的措施

1.建筑體型與建筑群的布局的設(shè)計(jì)

建筑群的布局對(duì)自然通風(fēng)的影響效果很大。對(duì)于建筑群體，若風(fēng)沿著法線(xiàn)吹向建筑，會(huì)在背風(fēng)面形成很大的漩渦區(qū)，對(duì)后排建筑的通風(fēng)不利。在建筑設(shè)計(jì)中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據(jù)風(fēng)向投射角對(duì)室內(nèi)風(fēng)速的影響來(lái)決定合理的建筑間距。由于前后建筑通風(fēng)的影響，因此在單體設(shè)計(jì)中還應(yīng)該結(jié)合總體的情況對(duì)建筑的體型，包括高度、進(jìn)深、面寬乃至形狀等實(shí)行一定的控制。

2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)口的優(yōu)化設(shè)計(jì)

適當(dāng)?shù)耐L(fēng)口對(duì)于獲得有效的自然通風(fēng)非常重要。從風(fēng)洞的觀察記錄可見(jiàn)：改變出風(fēng)口的位置并不能改變室內(nèi)氣流的速度或流場(chǎng)；改變進(jìn)風(fēng)口的位置對(duì)于室內(nèi)氣流速度和流場(chǎng)有很大的影響。對(duì)于住宅建筑，合適的風(fēng)口應(yīng)該位于地面1～2m 處，這也能讓氣流經(jīng)過(guò)使用者頭部區(qū)域。房間的開(kāi)口大小、相對(duì)位置等，直接影響到風(fēng)速和進(jìn)風(fēng)量。進(jìn)風(fēng)口大，則流場(chǎng)大；進(jìn)風(fēng)口小，流速雖然增加，但是流場(chǎng)縮小。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)開(kāi)口寬度為開(kāi)間寬度的1/3～2/3時(shí)，開(kāi)口大小為地板總面積的15%～25%時(shí)，通風(fēng)效果最佳。在一般的居住建筑中，開(kāi)窗面積的大小對(duì)室內(nèi)自然通風(fēng)量的大小起決定性作用。在室外風(fēng)速一定的情況下，開(kāi)窗面積大小與室內(nèi)自然通風(fēng)量成正比，開(kāi)窗面積越大越有利于自然通風(fēng)。根據(jù)《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施細(xì)則》規(guī)定，居住建筑外窗（包括陽(yáng)臺(tái)門(mén)）的可開(kāi)啟面積不應(yīng)小于外窗所在房間地面面積的8%或外窗面積的45%。開(kāi)口的相對(duì)位置對(duì)氣流路線(xiàn)起著決定作用。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜相對(duì)錯(cuò)開(kāi)位置，這樣可以使氣流在室內(nèi)改變方向，使室內(nèi)氣流更均勻，通風(fēng)效果更好。

3.室內(nèi)隔斷的自然通風(fēng)設(shè)置

對(duì)于室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， 室內(nèi)隔斷不斷被應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中。室內(nèi)隔斷的配置應(yīng)當(dāng)充分考慮到室內(nèi)空氣的流動(dòng)， 設(shè)計(jì)上為了能有利于室內(nèi)空氣的流動(dòng)，則可以借助CFD的模擬技術(shù)， 可以預(yù)測(cè)到室內(nèi)在不同隔斷配置下的空氣流動(dòng)狀況， 通常南北通透的室內(nèi)隔斷配置可以有利于室內(nèi)空氣的流動(dòng)。

4.引“穿堂風(fēng)”與設(shè)“豎井空間”

穿堂風(fēng)是自然通風(fēng)中效果最好的方式，傳統(tǒng)建筑在風(fēng)壓的作用下，室外空氣從建筑物的一側(cè)進(jìn)，正對(duì)從另一側(cè)出。為組織穿堂風(fēng)，我們應(yīng)當(dāng)使主要房間朝向主導(dǎo)風(fēng)，輔助房布置在背風(fēng)面，并合理布置家具，使得自然通風(fēng)更加舒適。設(shè)置豎井空間也是較好利用自然通風(fēng)的一種方式。如今，大量的建筑物設(shè)有中庭，一方面是對(duì)于采光的考慮，另一方面是對(duì)“煙囪效應(yīng)”的利用，以更好地利用自然通風(fēng)。也有些建筑物設(shè)置了風(fēng)塔，它由豎井和幾個(gè)風(fēng)斗組成，風(fēng)斗的方位迎向主導(dǎo)風(fēng)向，在通風(fēng)不暢的地區(qū)利用這種高出屋面的風(fēng)斗，將有利于自然通風(fēng)。

5.屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)

通風(fēng)隔熱屋面通常有以下兩種方式：

（1）在結(jié)構(gòu)層上部設(shè)置架空隔熱層。這種做法把通風(fēng)層設(shè)置在屋面結(jié)構(gòu)層上，利用中間的空氣間層帶走熱量，達(dá)到屋面降溫的目的，另外架空板還保護(hù)了屋面防水層。

（2）利用坡屋頂自身結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)層中間設(shè)置通風(fēng)隔熱層，也可得到較好的隔熱效果。

6.通風(fēng)墻體

通風(fēng)墻體即將需要隔熱的外墻做成帶有空氣間層的空心夾層墻，并在下部和上部分別開(kāi)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。通風(fēng)間層厚度一般為30～100mm。夾層內(nèi)的空氣受熱后上升，在內(nèi)部形成壓力差帶動(dòng)內(nèi)部氣流運(yùn)動(dòng)，從而可以帶走內(nèi)部的熱量和潮氣。外墻加通風(fēng)間層后，其內(nèi)表面溫度可大幅度降低，而且日輻射照度愈大，通風(fēng)空氣間層的隔熱效果愈顯著，故對(duì)東西向墻更為明顯。建筑外墻在EPS聚苯板與具有遮陽(yáng)功能的瓷板幕墻之間形成流動(dòng)的空氣層，利用熱壓的原理在空氣層內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，流通的氣流可以帶走空氣間層的熱量，實(shí)現(xiàn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)降溫；同時(shí)還帶走了間層內(nèi)部的水蒸氣，保護(hù)了保溫層。

7.雙層玻璃幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)

雙層幕墻是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“會(huì)呼吸的皮膚”，它由內(nèi)外兩道幕墻組成。其通風(fēng)原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個(gè)空腔，空腔的兩端有可以控制的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。在冬季，關(guān)閉進(jìn)出風(fēng)口，雙層玻璃之間形成一個(gè)“陽(yáng)光溫室”，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度；夏季，打開(kāi)進(jìn)出風(fēng)口，利用“煙囪效應(yīng)”在空腔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，使玻璃之間的熱空氣不斷的被排走，達(dá)到降溫的目的。在節(jié)能上，雙層通風(fēng)幕墻由于換氣層的作用，比單層幕墻在采暖時(shí)節(jié)約能源42%～52%，在制冷時(shí)節(jié)約能源38%～60%，是解決建筑節(jié)能的一個(gè)新的方向。

總而言之，自然通風(fēng)既能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，也是降低能耗的一項(xiàng)重要措施，將自然通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中具有重要的作用和意義。同時(shí)我們也相信，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，自然通風(fēng)能夠?yàn)槿祟?lèi)創(chuàng)造更加健康、更加舒適的居住環(huán)境。

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