賈 杰

江蘇筑森建筑設(shè)計(jì)股份有限公司

對(duì)住宅建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的思考

賈 杰

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本文介紹了自然通風(fēng)的好處，并對(duì)其原理進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)探討了住宅建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以供參考。

住宅建筑；自然通風(fēng)；設(shè)計(jì)

1 前言

隨著空調(diào)的普遍使用，對(duì)人類的身體健康產(chǎn)生了負(fù)面影響。減少空調(diào)危害的方法之一就是進(jìn)行自然通風(fēng)。建筑進(jìn)行自然通風(fēng)，可以大大降低空調(diào)能源的消耗，進(jìn)而減少因空調(diào)而產(chǎn)生的生產(chǎn)CO2，對(duì)人類而言，自然通風(fēng)可降低空調(diào)病以及各種疾病的發(fā)病率。因此，將現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)為自然通風(fēng)格局進(jìn)行自然通風(fēng)顯得尤為重要。

2 自然通風(fēng)存在的好處

自然通風(fēng)是如今建筑廣泛采用的一項(xiàng)改善室內(nèi)熱環(huán)境、減少空調(diào)消耗的技術(shù)，其根本目的就是代替(或部分代替)空調(diào)制冷。這一過(guò)程有以下兩點(diǎn)重要的現(xiàn)實(shí)意義:一是有效實(shí)行被動(dòng)式制冷。當(dāng)室外低于室內(nèi)溫濕度時(shí)，自然通風(fēng)能夠不消耗任何能源就將室內(nèi)溫濕度降低，使人體感到舒服。即便室外溫濕度較高，也能夠使用自然通風(fēng)運(yùn)送經(jīng)過(guò)處理的新風(fēng)，從而減小風(fēng)機(jī)耗能，且無(wú)噪音。二是可以給予新鮮、干凈的自然空氣，有利于人類身心健康發(fā)展。室內(nèi)空氣質(zhì)量的低劣，在極大程度上是因?yàn)槿鄙僮銐虻男嘛L(fēng)?？照{(diào)營(yíng)造的恒溫環(huán)境，也會(huì)導(dǎo)致抵抗力降低，進(jìn)而引起空調(diào)病。但是自然通風(fēng)能夠?qū)⑹覂?nèi)不干凈的空氣排出，還能促進(jìn)人與大自然進(jìn)行交往。

3 自然通風(fēng)的原理

3.1 風(fēng)壓作用下進(jìn)行的自然通風(fēng)

完全自然通風(fēng)，是根據(jù)室外風(fēng)速給室內(nèi)外溫度造成溫差，產(chǎn)生空氣流動(dòng)而形成的。大氣的壓差是導(dǎo)致風(fēng)形成的原因。如果風(fēng)在前進(jìn)的過(guò)程中遇到障礙物，如樹(shù)或房子，就會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)變。由于通過(guò)阻礙物而產(chǎn)生的壓力差，導(dǎo)致空氣從室外的窗縫及空隙進(jìn)入室內(nèi)，再?gòu)膶⑹覂?nèi)的空氣從另一面排出，這就形成了完全自然通風(fēng)。建筑物四周的風(fēng)壓與其幾何造型、建筑對(duì)于風(fēng)來(lái)的方向、速度和建筑四周的自然地勢(shì)有關(guān)。

3.2 熱壓作用下進(jìn)行的自然通風(fēng)

室內(nèi)外空氣產(chǎn)生的溫差造成熱壓。根據(jù)熱力學(xué)原理，室內(nèi)溫度會(huì)隨著高度的增加而上升的特點(diǎn)。這就是我們所說(shuō)的的“煙囪效應(yīng)”，也是導(dǎo)致建筑物上下溫差不同的問(wèn)題主要原因。溫差的存在導(dǎo)致建筑物內(nèi)外密度差的出現(xiàn)，與墻面相垂直的方向產(chǎn)生壓力梯度。如果室內(nèi)比室外溫度高，建筑物就會(huì)出現(xiàn)上面壓力較大，下面壓力較小的情況。當(dāng)這些部位存在通風(fēng)口時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)較低的孔口進(jìn)入，從上部排出。如果室內(nèi)比室外溫度低，氣流反向流動(dòng)。而在實(shí)際運(yùn)用中，建筑師們多采取煙囪、天井中庭等方式，為自然通風(fēng)的進(jìn)行提供條件，促使建筑物能夠更好的進(jìn)行通風(fēng)。

3.3 熱壓與風(fēng)壓共同作用下進(jìn)行的自然通風(fēng)

在實(shí)際的通風(fēng)過(guò)程中，是熱壓與風(fēng)壓一同作用的結(jié)果，只是它們有強(qiáng)、有弱。風(fēng)壓受到室外風(fēng)向、風(fēng)速、天氣、建筑物的幾何形狀、四周環(huán)境等影響，在和熱壓一同作用時(shí)，并不是單純的線性疊加。所以，建筑師要對(duì)各種存在因素進(jìn)行充分的分析考慮，使熱壓與風(fēng)壓作用互充，默契配合，促進(jìn)建筑物的良好自然通風(fēng)。

3.4 機(jī)械輔助進(jìn)行的自然通風(fēng)

大型建筑物由于面積較大，所以通風(fēng)路途較長(zhǎng)，流動(dòng)空氣阻力較大，單純依賴熱壓和風(fēng)壓，難以實(shí)現(xiàn)完全自然通風(fēng)。對(duì)于嚴(yán)重存在空氣噪聲污染的城市，直接進(jìn)行自然通風(fēng)則會(huì)將室外被污染的空氣以及噪音一起帶入室內(nèi)，威脅人體健康。因此，要采取另外一種自然通風(fēng)系統(tǒng)－機(jī)械輔助式。該通風(fēng)系統(tǒng)擁有自己的空氣循環(huán)甬道，并通過(guò)一定的機(jī)器增加室內(nèi)通風(fēng)。雖然機(jī)械輔助式通風(fēng)比完全自然通風(fēng)要多消耗一些能源，但運(yùn)用這種裝置使氣流重組，甚至在可以局部迫使氣流改向，促進(jìn)自然通風(fēng)取得更加好的效果。

4 住宅建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

建筑自然通風(fēng)的影響因素包括：建筑的長(zhǎng)度、進(jìn)深、高度、迎風(fēng)方位；建筑群的迎風(fēng)方位、排列方式、間距；住宅區(qū)的選址及水面、綠地、道路的布局等。

4.1 建筑朝向

針對(duì)建筑朝向的問(wèn)題，需要綜合考慮當(dāng)?shù)厝照张c風(fēng)的特點(diǎn)，其中包括夏冬季主導(dǎo)風(fēng)的速度、風(fēng)向和溫度。鑒于不同地區(qū)風(fēng)的特點(diǎn)不同且建筑迎風(fēng)面的壓力最大值出現(xiàn)在風(fēng)向的垂直面上，則建筑主立面的朝向盡量選擇夏季主導(dǎo)風(fēng)向，側(cè)立面則選擇冬季主導(dǎo)風(fēng)向。建筑南向的太陽(yáng)輻射量最多，外加我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)的夏季主導(dǎo)風(fēng)向在朝南方向或南偏東，則建筑朝向的最佳選擇是南方，且這一選擇具有下列優(yōu)勢(shì)：一是調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境、改善夏季自然通風(fēng)條件；二是降低冬季室內(nèi)采暖空調(diào)的負(fù)荷；三是避免西、東曬。

4.2 建筑群的間距

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)建筑南北向的日照間距縮小至一定范圍后，后排建筑會(huì)被前排建筑遮擋，此時(shí)的風(fēng)壓小，因此通風(fēng)效果差；當(dāng)日照間距增大后，后排建筑具有更強(qiáng)的風(fēng)壓，因此自然通風(fēng)效果也更好。據(jù)此，在設(shè)計(jì)住宅區(qū)時(shí)，應(yīng)增大其中一些建筑的間距，并形成組團(tuán)綠地，以改善下風(fēng)側(cè)建筑的自然通風(fēng)效果及為住戶提供環(huán)境優(yōu)越的休閑場(chǎng)所。另外，倘若條件允許，建議增大山墻的間距，究其原因是：在行列布局的建筑群中，室外氣流經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)在山墻間形成空氣射流，而在錯(cuò)列布局的建筑群中，利用這一股空氣射流可改善下風(fēng)向建筑的自然通風(fēng)效果。其中，山墻的間距視建筑間距而定，通常要求在建筑間距較大時(shí)，增大山墻間距，以方便空氣射流抵達(dá)后排建筑處。

4.3 空間布局

建筑的空間布局，應(yīng)保持建筑單體的高低有序狀態(tài)，以使氣流從住宅區(qū)流過(guò)時(shí)不會(huì)形成下沖氣流、漩渦等高速氣流。對(duì)于建筑群的組合，倘若某一棟建筑比其他建筑高或突然增大樓間距基本一致的建筑群中某兩棟建筑的間距，則過(guò)大的下沖氣流會(huì)形成高速風(fēng)，并造成大量的熱損失，此時(shí)住戶會(huì)感到明顯的不適。另外，在建筑空間布局上，建筑間盡量不要出現(xiàn)風(fēng)的遮擋，即：順著夏季主導(dǎo)風(fēng)向進(jìn)行建筑群布局，其中底層和多層建筑布局在臨近主導(dǎo)風(fēng)向的地方或小區(qū)邊緣，而（?。└邔咏ㄖt布局在遠(yuǎn)離主導(dǎo)風(fēng)向的地方，如此既可使自然風(fēng)流入住宅區(qū)中，又能減弱冬季風(fēng)的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，從人類進(jìn)行建造筑動(dòng)開(kāi)始，便有了自然通風(fēng)技術(shù)。在漫長(zhǎng)的發(fā)展中，各種地區(qū)的人們發(fā)明了各種不同的適合本地區(qū)的通風(fēng)方法，至今仍舊被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)如今我們的社會(huì)是環(huán)保社會(huì)，是可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。有效利用完全自然通風(fēng)，減小建筑能耗，保護(hù)我們生存的環(huán)境，是在滿足了建筑的使用功能和美感需求之后，應(yīng)該達(dá)到的更高目標(biāo)。

[1]姚星迪.在住宅建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的應(yīng)用[J].四川水泥,2015(6):83.

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[3]蔡宇,李志銀.在住宅建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2016(37):71～72.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.053