夏热冬冷地区住宅建筑自然通风设计策略研究★

邱莹莹何小雨

(安徽新华学院，安徽合肥 230088)

邱莹莹何小雨

(安徽新华学院，安徽合肥 230088)

在分析夏热冬冷地区气候特征的基础上，阐述了自然通风的作用原理，提出了利用建筑物自然通风提高建筑物室内舒适度的设计策略，有利于减少能源的消耗，实现建筑的绿色节能。

夏热冬冷，住宅，自然通风，节能

现阶段，我国正处于城市化快速发展的阶段，城市建设量巨大，但是由于建筑行业粗放式的生产方式，导致了建筑行业存在着一系列的问题，例如施工过程中污染大，建筑产品使用过程中能耗高，建筑使用寿命短等问题。随着我国经济水平的发展和人民生活水平的不断提高，人们越来越追求舒适度高的生活居住环境，对夏季制冷和冬季采暖的需求在不断增加，而目前我国夏热冬冷地区的住宅建筑室内舒适度普遍较低，这些地区的居民主要通过安装空调设备来调节室内的舒适度，忽略了利用自然气候来调节室内舒适度，随着居民对生活居住环境舒适度需求的进一步提高，过度依赖空调设备，将消耗更多的能源，并带来环境问题，这不符合可持续发展的建筑理念，可持续地提高建筑物的舒适度，应该是不破坏环境，以较少的资源能源的消耗实现建筑室内舒适度的最大化。因此，对夏热冬冷地区住宅建筑自然通风的设计策略进行研究，对实现建筑的绿色节能具有重要的现实意义。

1 夏热冬冷地区的气候特征

由于我国地理纬度跨越范围大，使得我国不同地区之间气候差异较大，形成了包括寒、温、热等多样的气候类型。从建筑热工角度出发，针对建筑的保温隔热设计要求，《民用建筑热工设计规范》中将我国划分为五个气候区，分别为温和地区、寒冷地区、严寒地区、夏热冬暖地区和夏热冬冷地区。

本文选择夏热冬冷地区为研究区域。夏热冬冷地区涉及的范围较广，包括安徽、浙江、湖南、湖北、上海、重庆、江西、甘肃和陕西南部、河南和江苏南半部、贵州和四川东半部、广西和广东的北部以及福建的北半部。夏热冬冷地区的气温定义为最热月平均温度一般为 25 ℃～30 ℃，最冷月平均温度一般为 0 ℃～10 ℃。夏热冬冷地区的气候特征表现为以下几点。

1.1 夏季高温

在夏季，夏热冬冷地区的大部分区域会出现极端高温天气，最高气温突破40 ℃，并且高温持续时间长，据统计，该地区出现白天最高气温超过35 ℃的天数达到15 d，与同纬度的其他地区相比，该区域夏季更热，是同纬度地区中除沙漠外最热的地区，这种炎热的天气使得夏季建筑物室内舒适度低。

1.2 夏季静风率高

我国夏热冬冷地区属于季风气候区，夏季和冬季的风向截然相反，由于该地区地形地貌的影响，使得夏季静风的频率较高。在夏季，该地区的风速表现为白天大晚上小，在白天，按照当地的生活习惯开窗通风，会造成室外的热风进入室内，室内空气、墙体和家具的温度迅速升高，在夜间，虽然室外的温度较低，但由于夜间风速较小，静风率较高，室外的自然风很微弱，难以降低室内的温度，导致夜间开窗通风难以改善室内的热环境。

1.3 冬季寒冷

夏热冬冷地区冬季的气候特征表现为：日平均气温在0 ℃～8 ℃之间，全年平均气温最低是1月份，据统计，该地区冬季室内气温低于10 ℃的频率为78%，由于该地区无暖气供暖，在这种环境中久坐的人有92%以上会感觉到寒冷，使得冬季室内舒适度较低。

1.4 冬夏季相对湿度高

夏热冬冷地区主要分布在湖泊众多的长江流域，由于水体的蒸发作用，造成该区域夏季和冬季的空气湿度都相对较高。而夏季又是该区域的梅雨季节，降雨量较大，使得空气中相对湿度达到80%左右，又由于夏季较高的温度，形成了该地区夏季闷热的气候特征。冬季该地区空气湿度仍然较高，由于日照时间相对较短，形成该地区冬季湿冷的气候特征。

2 自然通风的作用原理

自然通风是通过让室外的空气进入室内，在空气流动的过程中发生热交换来改善室内的空气环境，那么通风效果的好坏就取决于空气流动的速度，即室外与室内的温度压力差，而造成空气压力差的原因为风压、热压或者风压与热压的共同作用。

2.1 利用风压实现自然通风作用原理

风压的产生是由于正压和负压的作用，当有风吹向建筑物时，在建筑物迎风面会形成正压区，背风面则形成负压区，从而产生风压，在这种情况下，建筑物开窗通风就会形成“穿堂风”，实现自然通风。当室外温度高于室内温度时，利用风压通风可将室外温度较低的气流引进室内，降低室内的气温，并且空气流动能够加速人体表汗液的蒸发，给人带来凉爽舒适感。显然，当风垂直吹向建筑物时，通风效果就显著，为了加强通风效果，在设计上可以增加通风进气口的面积，并配备机械通风设备。

2.2 利用热压实现自然通风作用原理

热压通风的作用原理是：由于热空气的密度较小，而冷空气的密度较高，当冷空气和热空气相遇时，会因为空气密度差和上下风口的高度差产生空气压差，形成热空气向上冷空气向下的空气流动现象，实现热压作用下的自然通风。因此，室内外空气温度差越大，高度差越大，热压的作用就越强，空气流动的速度越快，自然通风的效果越好。室内外空气要产生较大的温度差，就需要有稳定的热源，如果在建筑物室内提供稳定的热源，会造成室内过热，因此一般可在建筑物顶部安装太阳能集热器，使得建筑物上部空气温度较高，此时热压产生抽吸作用，使冷空气从建筑下部进入室内，室内的热空气向上流动，从上部排出，形成空气流动，实现建筑物室内的通风降温。

2.3 风压与热压的综合作用

在夏热冬冷地区，有些月份的风速较小，空气流动较慢，又可能由于周围建筑物的遮挡，使得建筑物周围风压较小，所以，此时应考虑热压通风的应用。在实际情况中，建筑内的空气流动是在风压与热压的共同作用下形成的，当它们的作用方向一致时，自然通风效果较好，因此，建筑设计应综合利用风压和热压作用来提高建筑室内的通风条件。

3 夏热冬冷地区自然通风的设计策略

受到地理环境的影响，我国夏热冬冷地区的风向是随季节呈现规律性变化的，表现为夏季南风，冬季北风，这种规律的风向变化，对利用自然通风提高建筑舒适度非常有利。充分利用自然通风，能够有效降低空调能源消耗，实现建筑节能。因此，自然通风是夏热冬冷地区绿色建筑重要的气候调节策略。

建筑物利用自然通风的作用表现为：1)能够带走建筑物内各种空气污染物质，提高室内空气质量；2)能够为室内提供新鲜的氧气；3)通风有利于人体汗液的蒸发，加快室内热量的散发，提高居住的舒适感。

依据自然通风的设计原理，利用风压和热压能够实现建筑物自然通风，其中风压通风通风量较大，是最简单的通风策略，但当建筑物外风速较小时，热压通风依然能够实现通风的目的，因此，实现建筑物的自然通风要综合利用风压和热压通风。以下对夏热冬冷地区住宅建筑的自然通风的设计策略进行了分析：

1)建筑物平面布局。

建筑物的平面布局会直接影响建筑物自然通风的效果，好的平面布局通风效果好，具有最好通风效果的建筑布局应该是四周全通透的“亭子”，因此，在建筑设计上应考虑以下策略：控制建筑物的进深，采用一字形、T字形、工字形建筑平面布局；在建筑隔墙上设置通风窗，让气流可贯通建筑物。

2)建筑物构件布置的优化设计。

建筑物构件的布置会直接影响建筑物的通风量，在开窗方式的设计上，应充分利用悬窗和平开窗，增加有效通风面积，引导室内气流方向；房间进出气口应布置在相邻墙面上，并且窗户要错开布置，以增加室内通风换气的时间；室内进出风口面积的确定应视需要而定，可以在墙面上设置空洞增加通风量。

3)地下风道通风。

将建筑底层架空，有利于形成地下通风道，若在地板上设置进风口，则能够较大地提高建筑物的通风能力。在冬季，地下空气温度较室内高，地下通道的空气通过进风口进入室内能够提高室内的温度，在夏季，地下风道的温度较室外低，室内的空气通过进风口与地下通道的空气发生热交换，从而降低室内的温度。

4)热压通风。

根据热压通风的原理，只要存在进出风口的高度差和温度差就可以实现热压通风，因此，为了实现热压通风，应从进出风口的高度差和温度差两个角度考虑设计，在出风口高度差设计上，可通过设置烟囱实现高度差条件，一般而言，烟囱的高度应是最高通风空间高度的2倍；在满足温度差条件设计上，可利用屋顶太阳能加热屋顶空气或储热墙加热室外空气，增加热压，促进室内外空气流动，形成热压通风。

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[5] 陈晓扬.建筑设计与自然通风[M].北京:中国电力出版社,2012.

Research on ecological ventilation methods of residential building in hot-summer and cold-winter zone★

Qiu Yingying He Xiaoyu

(AnhuiXinhuaUniversity,Hefei230088,China)

On the basis of analyzing the climate characteristics of hot-summer and cold-winter zone, the paper elaborates the principle of ecological ventilation, and proposes the designing strategy of using ecological ventilation to improve the building indoor comfort, in order to reduce energy consumption and meet green and energy saving construction.

hot-summer and cold-winter, residential building, ecological ventilation, energy saving

1009-6825(2016)18-0189-03

2016-04-17★：安徽省教育厅高校人文社科研究重点项目(项目编号：SK2015A678)

邱莹莹(1989- )，女，助教；何小雨(1983- )，女，讲师

TU201.5