李 勇 杨朝阳
(晋城市建筑设计院，山西 晋城 048026)
自然通风在建筑通风中的应用
李 勇 杨朝阳
(晋城市建筑设计院，山西 晋城 048026)
为了贯彻节约能源、保护环境的政策，研究了建筑通风中自然通风的技术，介绍了自然通风的形成，对自然通风与小区的规划以及建筑的平面布置关系进行了探讨，并论述了自然通风的局限性，为自然通风的设计积累了经验。
自然通风，气流，建筑，风压，环境
随着科技的进步，工业的飞速发展，不可再生能源的枯竭，环境的日益恶化，人们对社会、经济的可持续发展越来越重视。为了贯彻节约能源、保护环境的政策，实现可持续发展的目标，国家颁布并实施了一系列建筑节能的法规和方针政策，而自然通风在建筑设计中最大的优势就是能耗极低，同时在提高空间利用率和提高舒适度方面也优势明显。通风按照动力的不同，分为机械通风与自然通风。机械通风主要是靠通风设施提供动力实现空气流动，是进行有组织通风的主要技术手段；自然通风完全依靠自然力来实现，与机械通风相比，自然通风消耗的能源可以忽略不计，不仅如此，自然通风的初期投资也远低于机械通风。
1 自然通风的形成
热压和风压均作用于建筑物时，外围护结构各孔洞的内外压差就等同于热压、风压分别作用时的内外压差之和。风压带来的通风强度要远高于热压，但是风压由于风速和风向经常变化，具有不稳定性，而热压作用则相对稳定，能够在无风天气里实现通风。因此，为了保证自然通风的设计效果，在实际计算时，一般仅考虑热压的作用，仅当建筑迎风面与计算季节的最多风向成45°～90°角时，该面上的有效开口利用面积才可作为进风口进行计算。
2 自然通风与小区规划
自然通风对于建筑有极其重要的意义，它可以带来新鲜空气，改善建筑环境，也可以给建筑降温，减少建筑能耗。虽然自然通风和机械通风都能起到换气和降温的效果，但是机械通风无法与舒适的自然风相比，尤其是夏季，拂过阵阵凉风，让人精神振奋。同时，自然通风往往能够与自然采光相结合起来，与室外景色的联系还增加了室内人员的愉悦心情，提高了工作效率，由此带来的经济效益往往远大于用于改善室内环境的费用。
我国长江以南、华北和东北部分地区都处于季风区，夏季盛行东南风，冬季盛行西北风，我国的建设活动大多发生在季风区。建筑师和规划师从风玫瑰图获取有关风的参数，但是风玫瑰图的数据采集通常在开阔位置，而建筑物所在的位置受到附近的树木、山丘等影响，风向和风速都会产生变化，所以，实际的气流情况可能会与风玫瑰图的差异较大，这些地区应按实际的气流情况，结合场地自然条件，尽可能优化建筑造型、朝向和建筑物之间的距离，使建筑具备更好的条件来保证良好的通风以及采光，尽量避免不利因素，进行精心设计。建筑物的规模和密度随着城市的发展，飞速增加，成片的建筑布局不仅会产生二次风，由于风压和热压所引起的局部环流，还会严重地阻碍风的流动，应尽量避免在室外局部区域形成无风区或涡旋区，更大程度利用气流的流动排除室外的余热和污染物。建筑物应尽量避免采用一片成排的布置，尽可能采用交错排列和斜向排列或采用“前低后高”和有规律的“高低错落”，尽可能的增强进入到小区深处的自然风，自然风的增强同时也增强了单体建筑物受到的风压和热压。也可结合地形采用自由排列方式，而行列式和周边式很难使风导入，特别是周边式只适用于冬季寒冷气候地区。在小区内也可以设置一些树木和围墙等构筑物，改变气流组织流动方向。在不同气候的不同季节里，利用植物控制通风的策略不尽相同，在寒冷地区，人们用常青植物在房屋北面修建防风带，抵御冬季寒风；而在温和气候地区，可以利用南面植物引导更多自然风进入室内。
3 自然通风与建筑的平面布置
建筑物通风效果要好，就是要通过各种技术手段使建筑内外空气具有较好的流通效果。为有效利用自然通风，合理精细的设计室内平面、空间以及门窗，则显得尤为重要。
在温和气候地区门窗洞口面积宜大，为了更好的利用自然风带走室内余热，还应使夏季主导风向面向人员长期停留的主要房间。在寒冷气候地区，门窗洞口不宜太大，应尽量减小冷风渗透对室内环境的影响，并应结合当地主导风向统筹设计。建筑单体自然通风的效果取决于两个主要因素，一为通风开口面积，一为其相对位置关系。当通风开口面积至少占到地板面积的5%时，房间内通风效果良好，但是需要引起注意的是，在夏热冬暖和夏热冬冷地区，通风开口面积占到地板面积的比例则需要提高到8%，才能保证通风效果良好。在设计过程中，建筑平面进深不宜过大，并宜使气流能够经过房间中经常有人停留的地方，门窗相对位置尽量使室内气流组织分布均匀，流畅，形成穿堂风，而当出风口面积大于进风口面积10%的时候，穿堂风会取得较好的效果。增大进、出风口之间的高度差也可以增加气流组织的流动。自然通风因其较强的舒适性，低能耗，低投资，越来越受到设计人员与建设单位的青睐。为能达到良好的自然通风效果，其所需的建筑构件，大约仅占楼层建筑面积的0.3%左右。考虑到这些构件往往具有多重功能，比如窗户既能采光，也能通风，而楼梯间、天井、中庭等都可以引导气流，增强自然通风，这些占用的面积几乎可以忽略。然而，典型的机械通风系统要占用楼层面积的4%～7%，此外，通风管道还会占用约层高的15%。如果采取自然通风策略，可以节省出可观的建筑面积和空间，让室内空间更加宽敞。
4 自然通风的局限性
自然通风依靠自然力来实现，通风时间和强度都不完全受人控制，人们通过规划、建筑设计采取了一些被动式措施，用于控制和促进自然通风。当室外空气质量恶化时，自然通风就变得不那么受欢迎了，虽然可以利用植被和纱窗等措施减少一部分污染，但是在一些对室内环境质量要求较高的建筑物中，如实验室，手术室等，需要过滤进入的空气，并保持室内正压。
5 结语
如今，发展绿色建筑是解决我国资源瓶颈问题的重要战略，是实现可持续发展的根本措施之一。作为一种廉价的生态节能技术，自然通风在建筑设计中的作用越来越受到人们的重视，它的实现离不开建筑设计团队的密切配合，离不开建筑师与设备师的合作与协商。为此，需要一种综合的设计思维，设计团队在项目的初始阶段，就开始全面考虑设计策略，企图在后期改善方案的环境性能，将是困难并低效的。
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Applicationofnaturalventilationinbuildingventilation
LIYongYANGChao-yang
(JinchengBuildingDesignInstitute,Jincheng048026,China)
In order to implement the policy of saving energy and protecting environment, the paper studies natural ventilation technology in building ventilation, introduces natural ventilation forms, explores the relationship of natural ventilation and community planning and horizontal building layout, and finally discusses defects of natural ventilation, which has accumulated experience for natural ventilation design.
natural ventilation, airflow, building, air pressure, environment
1009-6825(2014)33-0129-02
2014-09-15
李 勇(1982- )，男，工程师； 杨朝阳(1977- )，男，工程师
TU834.1
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