馬帥 李果

摘 要：自然通風(fēng)屬于生態(tài)建筑技術(shù)中不可或缺的一部分，不僅能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，還是降低能耗的一項(xiàng)重要措施。因此，將自然通風(fēng)技術(shù)融入到現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中具有重要的作用和意義。本文就對(duì)建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；自然通風(fēng)；生態(tài)建筑

自然通風(fēng)作為一種古老、節(jié)能的通風(fēng)方法，屬于生態(tài)建筑技術(shù)中不可或缺的一部分，不僅能夠有效地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，而且還是降低能耗的一項(xiàng)重要措施。在自然通風(fēng)理論機(jī)理的基礎(chǔ)之上，筆者分析了自然通風(fēng)存在的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并闡述了建筑中自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)。

1 自然通風(fēng)理論機(jī)理

1.1 通過(guò)風(fēng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

一般而言，若室外氣流和建筑物相遇的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生繞流，這樣氣流在經(jīng)過(guò)了一段距離后才能夠恢復(fù)平行流動(dòng)。因受到建筑物的阻擋，周?chē)彝鈿饬鞯膲毫Ψ植季蜁?huì)產(chǎn)生變化，這樣迎風(fēng)面的氣流就會(huì)受阻，從而動(dòng)壓就會(huì)降低，靜壓就會(huì)增高，同時(shí)側(cè)面以及背風(fēng)面因出現(xiàn)的部分渦流靜壓而降低。因而，風(fēng)壓通風(fēng)則是通過(guò)建筑的迎風(fēng)面以及背風(fēng)面之間的壓力差來(lái)達(dá)到空氣的流通。同時(shí)要注意的是，壓力差的大小與建筑的形狀、風(fēng)向位置以及附近的自然環(huán)境具有密切的關(guān)系。通?？諝獯怪贝迪蚪ㄖ⒚娴臅r(shí)候，正立面中心部分的正壓達(dá)到最大，而屋角以及屋脊的負(fù)壓也達(dá)到最大。

1.2 通過(guò)熱壓來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

簡(jiǎn)而言之，熱壓差是因?yàn)槭覂?nèi)外空氣的溫度差所形成的，也稱為“煙囪效應(yīng)”，是建筑自然通風(fēng)的一項(xiàng)重要手段。也就是說(shuō)，倘若室內(nèi)存在熱源的時(shí)候，這時(shí)空氣就會(huì)變熱，從而密度就會(huì)降低，而且會(huì)不斷向上浮動(dòng)，這樣倘若在建筑物的上部設(shè)置出一個(gè)排風(fēng)口就能夠及時(shí)將室內(nèi)渾濁的熱空氣排出，同時(shí)會(huì)逐步將室外新鮮空氣順著建筑的下部流入，從而就能夠有效地填補(bǔ)上部流出空氣所騰出的空間。而且熱壓的作用深受進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的高差、室內(nèi)外溫差影響。因此，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往是將建筑物的內(nèi)部貫穿多層的豎向來(lái)滿足進(jìn)風(fēng)口以及出風(fēng)口高差的要求。

1.3 通過(guò)風(fēng)壓和熱壓的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)中，關(guān)于自然通風(fēng)是熱壓形成的還是風(fēng)壓形成的是非常不容易分辨的，而且風(fēng)壓和熱壓相輔相成，只是雙方所發(fā)揮的作用存在差異。再加上風(fēng)壓會(huì)直接受到天氣、建筑物形狀、室外風(fēng)向等影響，因此風(fēng)壓和熱壓的作用是不能夠單純地進(jìn)行線性疊加的。也就是說(shuō)，通常對(duì)于建筑進(jìn)深較小的部分多是通過(guò)風(fēng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，對(duì)于進(jìn)深較大的部分多是通過(guò)熱壓來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。

2 自然通風(fēng)存在的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

2.1 自然通風(fēng)存在的優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 能夠有效改善建筑物室內(nèi)空氣質(zhì)量

在人們的潛意識(shí)里，建筑物內(nèi)部如果使用空調(diào)那么就可以少設(shè)甚至不設(shè)開(kāi)啟窗戶，認(rèn)為密閉房間的清凈程度往往較高，然而事實(shí)并非如此，空調(diào)只能控制室內(nèi)空氣的溫度，對(duì)空氣質(zhì)量的改善發(fā)揮很小的作用，而且空調(diào)中的新風(fēng)量新鮮程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如室外自然風(fēng)，再加上人體每天自身新陳代謝都會(huì)產(chǎn)生一定病菌，致使室內(nèi)空氣質(zhì)量嚴(yán)重不佳。然而采用自然通風(fēng)就能夠憑借熱壓以及風(fēng)壓的作用有效地將室內(nèi)污濁的空氣排放到室外，同時(shí)將室外新鮮空氣補(bǔ)充到室內(nèi)，從而室內(nèi)空氣在滿足含氧量要求的同時(shí)也符合人體衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1.2 切實(shí)降低能源消耗

眾所周知，空調(diào)和自然通風(fēng)都能夠達(dá)到冷卻通風(fēng)的功效，但是空調(diào)需要消耗大量的能源，而自然通風(fēng)則不需要，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，自然通風(fēng)能夠降低能耗45%左右。

此外，在自然通風(fēng)的條件下，更能增加了人們的舒適感。

2.2 自然通風(fēng)存在的缺點(diǎn)

一般而言，自然通風(fēng)存在的缺點(diǎn)表現(xiàn)為：①在炎熱的夏季，室內(nèi)外的空氣都是非常悶熱的，采用自然通風(fēng)也是無(wú)法真正達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的作用；②隨著工業(yè)的快速發(fā)展以及汽車(chē)數(shù)量不斷增多，加大了對(duì)環(huán)境的污染，無(wú)形中就降低了室外的空氣質(zhì)量，倘若采用自然通風(fēng)就會(huì)將室外污染物帶入到室內(nèi)，不利于人體健康；③當(dāng)前很多大型建筑因進(jìn)深較大從而就使得很多房間不能夠開(kāi)外窗，這樣就嚴(yán)重限制了自然通風(fēng)。

3 建筑中自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)

3.1 建筑朝向以及通風(fēng)口的面積

由于風(fēng)壓的作用往往是通過(guò)風(fēng)壓系數(shù)表現(xiàn)出的，從而就與建筑朝向以及通風(fēng)的面積具有密切的關(guān)系。而且不同氣候地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向都呈現(xiàn)出較大的差異，所以就要求建筑朝向與夏季的主導(dǎo)風(fēng)向保持一致。與此同時(shí)，在進(jìn)行整體布局的同時(shí)，對(duì)建筑物的形體（例如建筑物的高度、形狀等）實(shí)施控制也是很有必要的。而且還應(yīng)該在此基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)新風(fēng)量的需求來(lái)設(shè)計(jì)通風(fēng)口，在這里所指的就是有效通風(fēng)面積以及在建筑立面上的設(shè)計(jì)位置。此外，房間的相對(duì)位置以及開(kāi)口大小都會(huì)對(duì)風(fēng)速以及進(jìn)風(fēng)量產(chǎn)生直接的影響，這樣將進(jìn)風(fēng)口以及出風(fēng)口兩者位置錯(cuò)開(kāi)并保持一定距離是很有必要的，從而就能夠有效地改變氣流在室內(nèi)的方向，達(dá)到更好的通風(fēng)效果。

3.2 玻璃幕墻

玻璃幕墻因能夠增添建筑外形美觀，明顯改善區(qū)域室內(nèi)環(huán)境，從而在近年來(lái)被廣泛應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中。一般而言，雙層玻璃幕墻也被稱為“會(huì)呼吸的皮膚”，通常是由內(nèi)外兩道幕墻構(gòu)成。而且兩層玻璃幕墻中間往往會(huì)留有一個(gè)空腔，空腔的兩端設(shè)置有能夠控制的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。具體來(lái)講，在夏季的時(shí)候，打開(kāi)進(jìn)出風(fēng)口，即利用“煙囪效應(yīng)”來(lái)加熱幕墻通道中的空氣，從而促使空氣進(jìn)行自下而上的流動(dòng)，這樣就能夠有效地帶走通道中的熱空氣，達(dá)到空腔內(nèi)部的自然通風(fēng)，以便切實(shí)降低房間內(nèi)部的溫度；在冬季的時(shí)候，將進(jìn)出風(fēng)口進(jìn)行關(guān)閉，即利用“溫室效應(yīng)”來(lái)逐步提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度，最大限度降低取暖能耗。

3.3 地下風(fēng)道

具體來(lái)講，地下風(fēng)道能夠?qū)諝膺M(jìn)行預(yù)處理，這樣新風(fēng)在進(jìn)入到室內(nèi)之前就可以經(jīng)歷一個(gè)預(yù)冷或者預(yù)熱的過(guò)程，不僅能夠有效降低能耗，而且能夠緩解室內(nèi)外溫差較大時(shí)所帶來(lái)的不舒適。

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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