淺析建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

1、淺析建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)摘要：自然通風(fēng)自古至今就是一項(xiàng)成熟、廉價的技術(shù)。現(xiàn)代空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，讓人們忽視了自然通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用，卻用空調(diào)技術(shù)來控制室內(nèi)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)舒適的環(huán)境目的。這樣會產(chǎn)生能源消耗嚴(yán)重、空氣質(zhì)量惡化等后續(xù)問題。自然通風(fēng)是利用自然界的可再生能源實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，對于降低能耗，提高室內(nèi)舒適度都有著非常重要的作用。 本文介紹了采用自然通風(fēng)技術(shù)主要形式，使人們更多的了解自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：節(jié)能；自然通風(fēng)；建筑設(shè)計(jì)；綠色建筑1 引言 隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科技技術(shù)不斷進(jìn)行革新，人們對建筑的舒適度提出了更高的要求，人們開始越來越多的采用機(jī)械設(shè)備來提高建筑的使用品質(zhì)。 但是在全

2、球能源危機(jī)意識逐漸深入人心時，人們意識到，單純的利用機(jī)械設(shè)備改善人居環(huán)境，是行不通的。人們將目光投向了被動式建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)。在自然通風(fēng)方面，人們的觀念逐漸改變，更多的采用自然通風(fēng)技術(shù)取代（或部分取代）空調(diào)制冷系統(tǒng)。2 自然通風(fēng)的概述 綠色建筑中的自然通風(fēng)主要是利用建筑內(nèi)部和外部的風(fēng)力、 熱壓所形成的風(fēng)推進(jìn)空氣流動從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣。自然通風(fēng)主要作用是通過通風(fēng)換氣來改善室內(nèi)空氣質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)降溫通風(fēng)功能。采用自然通風(fēng)，當(dāng)室內(nèi)外溫差較大時，開窗 15min 左右可以完成一次完全換氣，30min 可以完成一次室內(nèi)外空氣交換。自然通風(fēng)以熱壓和風(fēng)壓作為基本動力，通過利用建筑物室內(nèi)熱壓和建筑外部的風(fēng)壓，實(shí)現(xiàn)自

3、然通風(fēng)。自然通風(fēng)是現(xiàn)在綠色建筑中普遍采用的節(jié)約空調(diào)能耗、改善建筑熱環(huán)境的新技術(shù)，從而減少能源消耗。采用自然通風(fēng)，具有重要意義：（1）實(shí)現(xiàn)有效被動式制冷，當(dāng)室外空氣溫濕度較低時自然通風(fēng)可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕氣體，達(dá)到人體熱舒適，即使室外空氣溫濕度超過舒適區(qū)，需要消耗能源進(jìn)行降溫降濕處理，也可以利用自然通風(fēng)輸送處理后的新風(fēng)，而省去風(fēng)機(jī)能耗，且無噪聲。這有利于減少能耗、降低污染，符合可持續(xù)發(fā)展的思想。 （2）可以提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人的生理和心理健康。 室內(nèi)空氣品質(zhì)的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新風(fēng)?？照{(diào)所造成的恒溫環(huán)境也使得人體抵抗力下降，引發(fā)各種“

4、空調(diào)病”。3 建筑設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)3.1規(guī)劃設(shè)計(jì)中的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)3.11建筑的布局我國大部分處于夏熱冬冷地區(qū)，因此規(guī)劃布局應(yīng)主要考慮夏季的通風(fēng)和冬季的防風(fēng)。（1）夏季通風(fēng)：a、選擇合理的朝向。南方地區(qū)宜選擇朝南或偏南方向，同時結(jié)合日照情況進(jìn)行微調(diào)。建筑物的主立面宜以一定的夾角迎向過渡季和夏季主導(dǎo)風(fēng)向，建筑面寬不宜過大。建筑高度24m時，其最大連續(xù)展開面的投影不應(yīng)大于80m；24<建筑高度60m時，其最大連續(xù)展開面的投影不應(yīng)大于70m；建筑高度>60m時，其最大連續(xù)展開面的投影不應(yīng)大于60m。且不同建筑高度組成的連續(xù)建筑，其最大連續(xù)展開面的投影上限值按較高建筑高度執(zhí)行。b、建筑的

5、間距應(yīng)該適當(dāng)避開前面建筑的渦流區(qū)。使后面的建筑避開渦流區(qū)，將有利于組織風(fēng)壓通風(fēng)。c、為了促進(jìn)通風(fēng)，建筑群布置應(yīng)盡量采用行列式和自由式，從建筑防熱的角度來看，行列式和自由式都能爭取較好的朝向，使大多數(shù)房間能夠獲得良好的自然通風(fēng)和日照，其中又以錯列式和斜列式的布局較好。（2）冬季防風(fēng)：a、利用建筑隔阻冷風(fēng)，即通過適當(dāng)布置建筑物來降低風(fēng)速。建筑間距在1：2的范圍以內(nèi)，可以充分起到抵擋風(fēng)速的作用。同時高層建筑周圍的低矮附屬建筑，使高速氣流停留在底層部分的屋頂，建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速應(yīng)低于5m/s。b、設(shè)置風(fēng)障，規(guī)劃布局時可以通過設(shè)置防風(fēng)墻、防風(fēng)帶之類的擋風(fēng)措施來阻隔冷風(fēng)。實(shí)體墻作為阻隔時應(yīng)注意防止在背風(fēng)

6、面形成渦流?？梢栽趬w上做引導(dǎo)氣流向上穿透的百葉式孔洞，使小部分風(fēng)由此流過，大部分的氣流在墻頂以上的空間流過。c、避開不利風(fēng)向。應(yīng)使主要開口部位和街道避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向。3.2建筑單體設(shè)計(jì)3.21建筑體形設(shè)計(jì)根據(jù)風(fēng)環(huán)境目標(biāo)不同，體形設(shè)計(jì)策略可以分為三大類。其中應(yīng)用最多的是夏熱冬冷與夏熱冬暖地區(qū)為加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)而采取的建筑平面凹進(jìn)與錯位；此外，在兼顧防風(fēng)地區(qū)為避免室外行人區(qū)的渦流而采用豎向體形的錯位，在臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)為減小建筑表面風(fēng)壓而采用平面流線型設(shè)計(jì)。平面凹進(jìn)與錯位：（1）做法形式平面的凹進(jìn)主要有兩種形式：一種是在迎風(fēng)的面寬方向上局部內(nèi)凹，局部減小建筑建筑進(jìn)深；另一種是在風(fēng)路進(jìn)深的方向上通過體形的

7、內(nèi)凹將建筑分割為前后兩部分，即U形平面的設(shè)計(jì)，使兩部分進(jìn)深都控制在合理的范圍內(nèi)；平面的錯位主要是通過體形的前后相錯擴(kuò)大迎風(fēng)面，平面簡圖示意如圖1-1所示。 (a) (b) (c) 圖1-1 平面凹進(jìn)與錯位的平面示意簡圖 （a）平面局部凹進(jìn)；（b）U形平面；（c）平面錯位 （2）適用條件a、主要用于加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，會造成體形系數(shù)的增加，因此多用于夏熱冬冷、夏熱冬暖等對保溫與體形系數(shù)要求不是很高、但對通風(fēng)有較大需求的地區(qū)。且一般在建筑的平面特別是進(jìn)深方向尺寸較大時采用。b、在建筑主體朝向有利于通風(fēng)的條件下，可采用局部凹進(jìn)的手法，這種方法對于建筑的外形設(shè)計(jì)影響較小，可用于場地條件、建筑外形限制較大的情

8、況，改善通風(fēng)的同時不影響建筑整體的外輪廓，但對通風(fēng)的改善效果也較有限。c、在場地較為充裕、限制條件較少、但對建筑面積要求較高的情況下，可采用平面錯位設(shè)計(jì)，局部減小進(jìn)深而不損失面積。多用于集中的大體量建筑。d、U形平面設(shè)計(jì)則需要場地有足夠的縱深，以保證凹進(jìn)所分割的兩部分建筑之間的采光、視線等不會受干擾。（3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)a、內(nèi)凹陽臺位置宜設(shè)在建筑面寬中部。當(dāng)與主導(dǎo)風(fēng)成一定角度時，內(nèi)凹陽臺宜寬不宜深；每層內(nèi)凹形成有上下樓板的陽臺，其通風(fēng)效果好于建筑體形整體內(nèi)凹的；內(nèi)凹的維護(hù)部分需要根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向在相應(yīng)位置設(shè)置可開啟門窗。b、U兩翼建筑應(yīng)留出足夠距離保證采光與視覺衛(wèi)生，U形凹口宜朝向主導(dǎo)風(fēng)向，當(dāng)與主導(dǎo)方向

9、成一定角度時，兩翼建筑宜相互錯位讓出風(fēng)路。c、建筑平面錯位宜迎向主導(dǎo)風(fēng)向錯位，使建筑迎向主導(dǎo)風(fēng)向的立面盡可能延展。豎向體形錯位：（1）做法形式豎向體形的錯位有兩種做法：一是建筑上部出挑，在底層或底部幾層形成豎向上的內(nèi)凹（圖1-2a所示）；另一種即是建筑的退臺，底部裙房比上部建筑突出（圖1-2b所示） H H L L (a) (b) 圖1-2 建筑豎向體形錯位示意圖 建筑出挑（L-外挑長度）；（b）建筑退臺（L-退臺寬度）（2）適用條件a、體形豎向的凹凸主要是為了改善室外人行尺度的風(fēng)速環(huán)境，也在一定程度上影響建筑外表面的風(fēng)壓分布。b、當(dāng)希望減小建筑周邊人行高度的風(fēng)速時，宜采用建筑出挑的方式；當(dāng)希

10、望增加行人區(qū)風(fēng)速時，宜采用建筑退臺的設(shè)計(jì)。c、對于百米以上的超高層建筑，建筑退臺可以緩解下行風(fēng)對其前行人區(qū)的影響，因此在超高層建筑中，或在高層建筑較為密集的區(qū)域，可設(shè)置建筑的退臺來減小行人區(qū)風(fēng)速的劇烈變化；但對于一般高度的公共建筑，下行風(fēng)的影響并不明顯。d、建筑退臺也有利于減小建筑迎風(fēng)面所受的風(fēng)壓，適宜在沿海地區(qū)等風(fēng)力較大區(qū)域的迎風(fēng)一側(cè)采用。（3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)a、出挑或退臺部分所形成的底部高度H宜與目標(biāo)影響范圍尺度相近。b、建筑逐層出挑或退臺對周邊環(huán)境風(fēng)速的改變效果比整體的錯位明顯，且在背風(fēng)一側(cè)的出挑或退臺設(shè)計(jì)也有一定的改善效果。3.22建筑外立面設(shè)計(jì)（1）立面開窗設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口窗戶面積大小及窗戶的朝

11、向問題，都影響室內(nèi)外空氣對流。為獲取室內(nèi)整體最好風(fēng)速，要將進(jìn)風(fēng)口的面積控制比出風(fēng)口面積低10%左右為最佳。同時，要注重綠色建筑房屋的窗口朝向問題，假如窗戶在相交的兩面墻上，房間可以直接面對著風(fēng)向開窗；如果窗戶位于相對著的兩面墻上，則房間的方向不要去順著主導(dǎo)方向。這樣都是為了能形成風(fēng)壓，建筑室內(nèi)在風(fēng)壓作用下由壓力較高的一側(cè)朝向壓力較低的一側(cè)流動，從而實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。如圖1-3所示 （a） （b）圖1-3 開窗通風(fēng)示意簡圖 （a）熱壓作用下自然通風(fēng) （b）風(fēng)壓作用下自然通風(fēng)（2）雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)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“可呼吸的皮膚”。雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)一般由雙層玻璃或三層

12、玻璃組成,在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層,并配有可調(diào)節(jié)的深色百頁。在冬季,空氣夾層和百頁可以形成一個利用太陽能加熱空氣的裝置,提高建筑外墻表面溫度,有利于建筑的保溫采暖;在夏季,則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出,達(dá)到降溫的目的。對于高層建筑來說,直接對外開窗容易造成紊流,不易控制,而雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)則能夠很好的解決這一問題 。如圖1-4所示 （3）立面導(dǎo)風(fēng)構(gòu)建設(shè)置導(dǎo)風(fēng)措施的基本出發(fā)點(diǎn)是通過設(shè)置建筑導(dǎo)風(fēng)構(gòu)建，沿著建筑外墻面創(chuàng)造一種“人工”正壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)，使風(fēng)從正壓區(qū)吹入房間，從負(fù)壓區(qū)吹出或者將風(fēng)引導(dǎo)至人的活動范圍。當(dāng)房間在同一采光面開出兩個有一定距離的窗戶時，可以在窗戶相鄰

13、的兩側(cè)各設(shè)置一塊挑出的垂直導(dǎo)風(fēng)板，取得人工風(fēng)壓差，室內(nèi)氣流速度可與穿堂風(fēng)比擬，也可以將垂直遮陽板與導(dǎo)風(fēng)板結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計(jì)，或?qū)⒔ㄖ欢嗽O(shè)一個延伸出來的迎風(fēng)墻，形成正壓區(qū)，促進(jìn)內(nèi)部通風(fēng)。如圖1-5所示 圖1-4 （+) (-) (+) (-) (-） （+） （a） （b） （c） 圖1-5 導(dǎo)風(fēng)構(gòu)建對通風(fēng)的影響示意簡圖（a）單側(cè)墻開窗 （b）、（c）相鄰兩側(cè)墻開窗 3.3建筑內(nèi)部空間設(shè)計(jì)3.31中庭設(shè)計(jì)（1）做法形式在建筑中設(shè)計(jì)中庭，利用中庭的通高空間加強(qiáng)建筑的熱壓與風(fēng)壓拔風(fēng)，在建筑中部插入了一個可對外通風(fēng)的空間，相當(dāng)于減小了建筑的進(jìn)深，從而改善建筑的自然通風(fēng)能力，對一般體量較大的公共建筑較為

14、適用，因此在公共建筑中是最常用的空間設(shè)計(jì)手法。也有的建筑受條件限制，僅在局部設(shè)置了面積較小的通高空間，從通風(fēng)角度看，歸于中庭設(shè)置一類。此外，有些建筑則直接在建筑中部引入室外花園，其通風(fēng)作用也與中庭相近，也被歸于此類。（2）適用條件a、一般公共建筑中均可采用，但一般通風(fēng)條件較好、比較容易組織對流通風(fēng)的建筑，其中庭對通風(fēng)的改善效果并不明顯，沒有必要為其通風(fēng)而專門設(shè)置中庭。b、中庭通風(fēng)特別適用與體量較大、單憑普通開窗難以形成有效風(fēng)路的體量集中式建筑。c、高層建筑設(shè)計(jì)一般不會設(shè)置全部通高的中庭，空間感難處理，且面積損失較大，故在高層公共建筑中，一般只有底部裙房設(shè)置通風(fēng)中庭，或在建筑主體中分層設(shè)置中庭，

15、在中庭的上下部設(shè)置進(jìn)出風(fēng)口。但有高層建筑設(shè)置尺度較大的中部中庭，建筑呈周邊圍合形式，此時最好隔一定高度就將中部庭院與外部連通，以避免形成豎向的強(qiáng)氣流，對結(jié)構(gòu)造成沖擊。（3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)a、中庭的設(shè)置必須配合建筑的水平通風(fēng)風(fēng)路，兩者相結(jié)合才能真正為主要功能空間起通風(fēng)作用。b、中庭在通風(fēng)中的作用主要是為豎向拔風(fēng)提供通路，因此其平面面積對通風(fēng)影響較小，可根據(jù)實(shí)際空間使用與空間效果等設(shè)置其平面形狀與面積大小。但中庭通風(fēng)的原理是通過插入可通風(fēng)空間來減小建筑進(jìn)深，故中庭位置與面積的設(shè)置最好保證主要使用功能空間的進(jìn)深控制在合理范圍之內(nèi)，最好不超過12m。c、中庭頂部需要開設(shè)通風(fēng)天窗，中庭的高度不宜太高，否則容易

16、在中庭形成紊流。3.32下沉空間設(shè)計(jì)（1）做法形式下沉空間的形式主要有垂直式和斜坡式兩種，通過在地下層前留出下沉廣場來組織地下層建筑的通風(fēng)采光。如圖1-6所示室外地坪 室外地坪 下沉廣場 下沉廣場 H H L L 圖1-6 下沉空間示意簡圖（2）適用條件主要用于地下層有通風(fēng)采光需求的建筑，通過下沉空間使地下層獲得可直接對外的窗口；一般用于建筑前有較為開敞空間，且不宜在人流較大的繁華地帶使用。（3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)a、建筑前后均設(shè)置時有利于地下層的對流通風(fēng)，當(dāng)場地受限時，可只在迎風(fēng)一側(cè)設(shè)置，但最好能保證建筑內(nèi)部地下層與上部空間有通高空間相連。b、迎風(fēng)側(cè)下沉空間的進(jìn)深方向尺寸L應(yīng)至少與下沉深度H相近，且下

17、沉空間應(yīng)做好排水處理，并在上部邊緣做好安全防范措施，可結(jié)合景觀綠化等做設(shè)計(jì)。 3.33底層架空設(shè)計(jì)（1）做法形式建筑的底層架空一方面可以增強(qiáng)建筑周邊環(huán)境的通風(fēng)，改善建筑的通風(fēng)條件，另一方面，也可以將風(fēng)引入建筑中，增強(qiáng)室內(nèi)的自然通風(fēng)。一般地步架空設(shè)計(jì)主要有兩種方法：一是進(jìn)深方向局部架空，由于減小了建筑的進(jìn)深，有利于建筑內(nèi)部空氣對流的形成；二是進(jìn)深方向整體架空，使風(fēng)貫穿，加速了外部空氣流動，對室外風(fēng)環(huán)境有利，減少了遮擋，同時也更多地帶走了室內(nèi)熱量，間接改善了內(nèi)部熱環(huán)境。如圖1-7所示 架空 架空 （a）架空模式一 （b）架空模式二圖1-7 架空模式簡圖（2）適用條件架空設(shè)計(jì)會損失一部分建筑面積，而

18、且只在本身風(fēng)環(huán)境較好的場地內(nèi)才有進(jìn)一步加強(qiáng)通風(fēng)的效果，若處于靜風(fēng)區(qū)則效果并不明顯。在很多居住區(qū)設(shè)計(jì)中也較多運(yùn)用，增強(qiáng)通風(fēng)效果，也增加了公共活動空間，同時也作為居住區(qū)入口的大堂空間。（3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)a、底層架空設(shè)計(jì)一般會結(jié)合場地景觀、建筑入口、公共活動區(qū)設(shè)置，同時綜合考慮建筑造型因素b、模式二的架空方式使風(fēng)不受遮擋地穿過建筑，直接影響是增強(qiáng)了環(huán)境風(fēng)速；若要進(jìn)一步使改善影響到室內(nèi)通風(fēng)，則需要配合導(dǎo)風(fēng)墻、捕風(fēng)口的設(shè)置，將空氣引入建筑內(nèi)部。c、架空空間的設(shè)置要迎向主導(dǎo)風(fēng)向，能夠在主導(dǎo)風(fēng)向上切實(shí)減小建筑進(jìn)深或在此方向上形成貫通空間。3.34室內(nèi)開敞空間設(shè)計(jì)（1）做法形式通過減少建筑內(nèi)部隔斷獲得通暢風(fēng)路，加強(qiáng)內(nèi)部通風(fēng)（2）適用條件a、主要用于已設(shè)有進(jìn)出風(fēng)口，在風(fēng)口之間可以形成通風(fēng)風(fēng)路的建筑，通過減少隔斷使得風(fēng)路得以打通或更為順暢。b、適用于框架、框剪等空間相對可以靈活分割的結(jié)構(gòu)形式；多用于辦公建筑中，將普通辦公室設(shè)計(jì)成開敞式的大辦公空間。c、還可用于文化建筑的公共活動區(qū)域，將休息廳、門廳及相應(yīng)走廊等空間串聯(lián)成相連通的大空間。（3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要減少與主要風(fēng)路垂直方向上的隔斷墻，并設(shè)有能夠足夠形成對流的進(jìn)出風(fēng)口。4 結(jié)語如今，發(fā)展綠色建筑是解決我國資源瓶頸問題的重要戰(zhàn)略，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本措施之一。作為一種廉價的生態(tài)節(jié)能技術(shù)，自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中的作用越來越受到人們的重視，它的