建筑的自然通风设计浅析褚长龙

褚长龙

中外建华诚工程技术集团有限公司北京100000

摘要：在当今的建筑设计过程中，如何合理运用自然通风技术是建筑师的重要思考模式，它既是一种可持续的节能技术，也是减少建筑运行费用的技术手段，值得在现代建筑设计中大力推广和应用。文章通过简述现代建筑设计采用自然通风技术的作用，提出了自然通风应用中需要考虑的各种因素，再逐一分析各种自然通风方法在建筑设计上的具体应用。

关键词：建筑；自然通风；设计

引言

自然通风利用的是自然界的动力，它既能有效改善室内空气质量，也能有效降低建筑空调能耗，是一种低能耗的通风方式，在建筑设计中应用自然通风技术具有十分重要的作用。

一、自然通风的原理

自然通风的特点在于消耗的能源很少甚至不消耗能源，从而实现建筑的节能，在通风的过程中，也不会产生废弃物或者污染物，并不会造成室内空气质量下降，提升空气品质，改善室内的空气环境。自然通风会改变室内的热、湿环境，使室内始终保持较高的舒适度，设计时比较强调夏季夜间的通风，利用围护结构来带走室内过多的热量，从而改变室内的居住环境，并利用合理的通风策略，设置好通风设备的使用时间，从而实现节能的目标。

二、建筑总体布局

现代住宅小区是高层住宅与多层住宅混合搭配建造的形式，住宅布局及群体组合是否合理，直接关系到小区室外风环境质量的好坏。

2.1住宅的朝向

为了选择较佳的住宅朝向，应根据本地区的地形条件和夏季以南风为主导风向的情况，在满足日照的前提下使夏季主导风向与住宅南立面保持适宜的风向入射角，许多有关空气流动模拟试验已经获得大景的测量结果及结论，一般说建筑物应朝向主要风向，在风向投射角为00，前栋房屋的高度、长度、深度以及形状都影响其屋后的漩涡区范围的大小，即风从正面吹向建筑时，风影长度最大，前、后两建筑之间为了避免挡风所需的间距最大，布置这样的通风建筑间距是不经济的，但若风向是斜吹，风向投射角为300~600时，其风影长度可大大减小。因此，在建筑群布局时，可以采用加大风向投射角，使后排建筑在风影范围之外。但也应注意，投射角加大会使室内平均风速降低。每个地区应根据当地的气候和地理因素，选择自己的合理朝向范围，以利于在建筑设计时有一个选择的幅度。

2.2建筑物的间距

住宅小区规划不能片面地追求高建筑密度而过多地压缩住宅间距，牺牲住宅的热舒适性。间距过小会使住宅不能得到较好的自然通风和日照。如果条件许可，从夏季自然通风降温、冬季保证日照时间出发，住宅间距仍以稍大为宜，但也不能盲目加大间距，当住宅建筑总高度不变时，进深越大涡流越小，在住宅较短时，涡流也较小，对后排住宅通风效果影响不大，所以尽量选择适当的进深，减小住宅长度。当住宅高度增加时涡流范围也随之增加，可使高居住宅放在北侧阻挡冬季风。所以要确定小区总体布局，应充分者虑不同体形的住宅楼的特点，合理使用。

2.3住宅建筑组群的布局

住宅组群的布局和自然通风的关系，可以从平面和空间两个方面考虑。一般建筑组群的平面布局有行列式（包括并列式、错列式、斜列式）、周边式、自由式等。通常，不同的建筑组群形式有不同的通风效果，行列式布置的组群需调整住宅朝向引导气流进入住宅群内，使气流从斜向进入组群内部，从而减小阻力，改善通风效果。单一行列式布置小区内通风不佳，采取错列式布置方式，前后错开，便于气流插入间距内，使气流路线较实际间距长，能使下风侧的住宅获得良好的自然通风。自由式是就具体地形、地势和朝向灵活布置。周边式的部分房屋的前后都处在负压区，四周较封闭，通风不好．而且部分建筑又处于东、西朝向布置方式，周边式最适合于寒冷地区的建筑群体布局。

三、户型平面设计

近年来，在多层住宅的平面设计中，因受到住房面积标准等因素的影响，普遍存在着卧室、客厅的通风效果较差，厨房油烟废气排不出去，甚至倒流进卧室和客厅等问题。尤其是一梯三户或一梯四户短内廊式多层住宅占有较大比例，由于中间户只能占据个别朝向，较难组织有效的穿堂风，致使夏季通风不畅，闷热难熬。

要取得良好的通风效果，使气流按照预设的路线流动，这就要求户型布局结构合理，房间既要有合适的进风口又要有合适的出风口。一般说来，一个房间进风口的位置（竖向和横向）、进风口的形式（窗户开启方式：平开式、中旋式、百页式等），决定着室内气流的状态。此外，室内纵墙应设置一定量的通风窗，保证室内气流通畅。房间中若能高低窗搭配设置，增加进出风口的高度差，则可利用热压差原理改善通风效果，也就是常见的烟囱效应。获得通畅的风路一般注重如下做法：

图1户型平面图

1）在设计套型的平面风路时，尽量让进出风口对位，如客厅和餐厅的门窗位置，减少气流迂回路程，减小阻力（如图1）。由于厨房厕所在夏季是热、湿源，通风路径应与室内活动空间分离，以便于直接排走湿热空气，防止倒流。

2）为使室内风路更为通畅，可在卧室和其他适当位置设活动门、活动格栅或者高侧窗，夏季打开形成风路，冬季关闭，减少通风，可以在满足一定的私密性的同时保证风路的畅通。

3）尽量避免在进风口窗户的侧墙上设计开口，以免风吹进房间后，斜向成为“交角风”跑掉。

4）套型平面风路设计应避免出现锐角的转折，在平面转折处，宜圆角处理、放大空间或设导流构件以保证风路畅通。

5）点式住宅中，尤其是一梯8~10户的住宅，多数住户较难组织有效的穿堂风，室内通风的条件会比较差，这种情况下就要尽可能多的利用天井、过厅、楼梯间等空间增加室内开口面积，留出适当的出风口，为室内形成对流创造条件，组织自然通风。

6）进入室内的风会与室内墙体、家具等物体发生摩擦，从而减小风的势能使风速越来越小，直至消失，因此，平面沿风路进深不宜太大，小于14m为好。

四、建筑设计室内通风构造措施

4.1窗对自然通风的影响

主要表现在两个方面：窗户朝向与风向、窗户位置：

（1）窗户朝向与风向。在组织自然通风时，窗户与风向之间的关系主要受房间门窗等通风口相对位置的影响。当房间相对的两面墙上各有个门窗洞口时，若风向垂直于进风窗，主要气流就由进风窗笔直流向门洞口，只在风道上形成很强的气流，对室内的影响面较小，使整个房间风场不匀。如窗户朝向与夏季主导风向偏斜450角左右，则可在室内引起空气紊流沿着房间四周作环行运动，从而增加了侧墙及墙角处的气流量，提高通风效果。

（2）窗户位置。在水平方向选择不同位置开窗，室内气流分布状况也会产生很大差异。如主导风与建筑成450角，当进、出气口设置在相对的两面墙上时，室内容易形成穿堂风，不过不同的位置会直接影响穿堂风的路线，当进、出气口设在单面或相邻两面培上时，加大进、出口间距离，可有效增加洞口间的风压差，在室内会形成紊流，空气沿房间四周墙面作环形流动，加强侧面墙角殛角落处的空气流动，可避免室内形成通风死角，并且设置导风板，通过板而局部产生正、负压区，可将室外风引入室内，有效改善室内自然通风状况。

4.2建筑构件的导风措施

为了加强建筑自然通风的效果，可以考虑采取一些导风措施将气流引导进入房间。这类导风措施的基本出发点是通过设置建筑导风构件，沿着建筑外墙面创造种“人工”正压区和负压区，使风从正压区吹入房间，从负压区吹出或者将风引导至人的活动范围。导风构件主要有：

1）垂直导风墙板：当房在同一采光面开出两个有定间距的窗户时，可以在窗户相邻的两侧各设置一块挑出的垂直导风板，取得“人工”风压力差，产生较好的通风效果。也可以将垂直遮阳板与导风板结合起来进行设计，或将建筑（房间）一端设一个延伸出来的迎风墙，形成正压区，促进内部通风。

2）窗扇：许多时候，风未必是正对着窗户，而是从侧面吹来，大量的风在住宅外墙上“滑行”如果窗户是平开窗，风从右边墙而吹进来时，就应该把右窗扇关起，打开左窗扇来导入室内；风从左边墙而吹来时，方法则相反。另外，不同开启方式窗户可以将进入室内的气流方向加以引导而改变气流在室内的路线和影响范围，加强房间的通风效果。

五、结束语

随着建筑材料的进步和建筑围护结构密闭性的提高，多层和高层建筑大都依赖空调系统通风，但是依赖空调系统通风将耗费大量的能源。我国地缘辽阔，各地自然气候不尽相同，所以在从事建筑设计的时候，应当有意识地运用生态理念，灵活合理地应用各种自然通风技术，将自然通风成功应用到各类建筑中去，在生态技术的道路上，走出一条适合国情的可持续发展的道路。

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